Java 配列完全ガイド — 宣言/初期化/多次元/Arrays/Stream/ArrayList との違い

Java 配列の基本

Java の配列 (array) は同じ型の値を固定長で並べたデータ構造です。サイズはインスタンス化時に決定し、後から変更できません (拡張したい場合は ArrayList や Arrays.copyOf で新規配列を作る)。

// 宣言と確保
int[] arr = new int[10];               // 全要素 0 で初期化
double[] prices = new double[5];        // 全要素 0.0
boolean[] flags = new boolean[3];       // 全要素 false
String[] names = new String[4];         // 全要素 null (参照型)

// 初期化子による宣言
int[] primes = {2, 3, 5, 7, 11};
String[] colors = {"red", "green", "blue"};

// new で初期化子 (引数 / フィールドに代入する場合)
int[] data = new int[]{10, 20, 30};

// 長さ
System.out.println(primes.length);     // 5

// アクセス
primes[0] = 1;                          // 書き込み
int x = primes[2];                      // 読み込み (= 5)
// primes[10] ← ArrayIndexOutOfBoundsException

多次元配列

Java の多次元配列は厳密には「配列の配列」です。各行のサイズを変えられる不均一配列 (Jagged Array) も作れます。

// 3 行 4 列の二次元配列
int[][] matrix = new int[3][4];
matrix[0][0] = 1;
matrix[2][3] = 9;

// 初期化子
int[][] m = {
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6},
    {7, 8, 9},
};

// 行ごとに長さが違う Jagged Array
int[][] jagged = new int[3][];
jagged[0] = new int[]{1};
jagged[1] = new int[]{1, 2};
jagged[2] = new int[]{1, 2, 3};

// 走査
for (int i = 0; i < m.length; i++) {
    for (int j = 0; j < m[i].length; j++) {
        System.out.print(m[i][j] + " ");
    }
    System.out.println();
}

// 3 次元以上もできる
int[][][] cube = new int[2][3][4];

拡張 for 文 (for-each)

int[] nums = {1, 2, 3, 4, 5};

// インデックス使わない
for (int n : nums) {
    System.out.println(n);
}

// 二次元配列
int[][] m = {{1, 2}, {3, 4}};
for (int[] row : m) {
    for (int x : row) {
        System.out.print(x + " ");
    }
}

// インデックスが必要なら従来形式
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
    System.out.println(i + ": " + nums[i]);
}

Arrays クラスの主要メソッド

配列操作のヘルパは java.util.Arrays に集約されています。

import java.util.Arrays;

int[] arr = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6};

// ソート
Arrays.sort(arr);                        // {1,1,2,3,4,5,6,9} (in-place)

// 範囲ソート
Arrays.sort(arr, 0, 4);                  // [0,4) のみソート

// 二分探索 (要ソート済み)
int idx = Arrays.binarySearch(arr, 5);   // 該当インデックス

// 文字列化
System.out.println(Arrays.toString(arr)); // [1, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9]
int[][] m = {{1,2},{3,4}};
System.out.println(Arrays.deepToString(m));// [[1, 2], [3, 4]]

// 等価判定 (中身比較)
int[] a = {1, 2, 3};
int[] b = {1, 2, 3};
System.out.println(a == b);              // false (参照比較)
System.out.println(Arrays.equals(a, b)); // true  (中身比較)

// 全要素埋め
int[] zeros = new int[10];
Arrays.fill(zeros, -1);                  // 全要素 -1

// 範囲指定 fill
Arrays.fill(zeros, 0, 5, 99);            // [0,5) のみ 99

// コピー
int[] copy = Arrays.copyOf(arr, 4);       // 先頭 4 要素
int[] sub  = Arrays.copyOfRange(arr, 2, 5); // [2,5)

// Stream への変換
int sum = Arrays.stream(arr).sum();
int max = Arrays.stream(arr).max().getAsInt();
double avg = Arrays.stream(arr).average().getAsDouble();

// List 化 (参照型のみ。プリミティブは boxed が必要)
String[] strs = {"a", "b", "c"};
List<String> list = Arrays.asList(strs); // 固定長 List (add 不可)

System.arraycopy で高速コピー

System.arraycopy はネイティブ実装で標準ループより圧倒的に高速。大きな配列のコピーや、ArrayList の内部実装でも利用されています。

int[] src  = {1, 2, 3, 4, 5};
int[] dest = new int[5];

// System.arraycopy(src, srcPos, dest, destPos, length)
System.arraycopy(src, 0, dest, 0, src.length);

// 部分コピー: src の [1,4) を dest の [2,5) へ
System.arraycopy(src, 1, dest, 2, 3);
// dest = [0, 0, 2, 3, 4]

配列 vs ArrayList

使い分けの目安:

• サイズが事前に決まっていて変わらない → 配列
• 数値計算・画像処理・ゲームループなど性能クリティカル → プリミティブ配列
• 要素を動的に増減する → ArrayList
• API の柔軟性・読みやすさ重視 → ArrayList

配列 ⇔ List 相互変換

import java.util.*;
import java.util.stream.*;

// 配列 → List
String[] arr = {"a", "b", "c"};
List<String> list1 = Arrays.asList(arr);         // 固定長 (add 不可)
List<String> list2 = new ArrayList<>(Arrays.asList(arr));  // 可変
List<String> list3 = Arrays.stream(arr).collect(Collectors.toList());

// List → 配列
String[] arr1 = list2.toArray(new String[0]);    // 推奨形式 (Java 8 以降)
String[] arr2 = list2.toArray(String[]::new);    // Java 11+

// プリミティブ配列 ↔ List<Integer>
int[] ints = {1, 2, 3};
List<Integer> boxed = Arrays.stream(ints).boxed().collect(Collectors.toList());
int[] back = boxed.stream().mapToInt(Integer::intValue).toArray();

FAQ

Q: 配列のサイズを後から変えたい
A: できません。Arrays.copyOf(arr, newSize) で新しい配列を作るか、ArrayList に切り替えてください。

Q: 配列に contains はある？
A: 配列自体にはありません。Arrays.asList(arr).contains(x) または Arrays.stream(arr).anyMatch(v -> v == x) を使います。

Q: 多次元配列で全要素を 0 にリセットしたい
A: for (int[] row : matrix) Arrays.fill(row, 0); のように行単位で fill します。Jagged Array でも同じです。