ทำไมโรงเรียนสอนอาร์เรย์มากกว่ารายการ? [ปิด]

งานมอบหมายส่วนใหญ่ในโรงเรียนของฉันสำหรับชั้นเรียนการเขียนโปรแกรมเริ่มต้นนั้นทำให้ฉันต้องใช้อาร์เรย์ ฉันทำงานเต็มเวลาแล้วและฉันไม่เคยใช้อาร์เรย์สำหรับโครงการใด ๆ ที่ฉันได้ทำงานมา แม้แต่ในโครงการที่มีอยู่ฉันก็ไม่เคยเห็นการใช้อาร์เรย์ที่ไหนเลย ในความคิดของฉันรายการใช้งานง่ายกว่าและเป็นมาตรฐาน เหตุใดอาจารย์บอกให้นักเรียนใช้อาร์เรย์ในการบ้าน เป็นเพียงเพื่อให้นักเรียนเข้าใจพื้นฐานหรือไม่

เนื่องจากมหาวิทยาลัยส่วนใหญ่สอน Java คำถามนี้เฉพาะกับ Java

เพราะอาร์เรย์สอนแนวคิดเช่นการจัดทำดัชนีและขอบเขตสองแนวคิดที่สำคัญพื้นฐานในการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์

รายการไม่ใช่ "มาตรฐาน" มีช่องว่างปัญหาที่หลากหลายซึ่งอาร์เรย์นั้นเหมาะสมอย่างสมบูรณ์แบบ

พวกเขาอาจต้องการเริ่มต้นด้วยโครงสร้างข้อมูลที่แสดงถึงการทำงานของคอมพิวเตอร์ได้อย่างแม่นยำที่สุดดังนั้นคุณจึงคุ้นเคยกับพื้นฐานก่อนที่พวกเขาจะเริ่มแนะนำ abstractions ระดับสูงกว่าเช่นรายการซึ่งทำให้การทำงานง่ายขึ้น มิฉะนั้นคุณจะไม่มีทางเข้าใจว่าเหตุใดโครงสร้างหรืออัลกอริทึมบางตัวจึงทำงานช้า / เร็วสำหรับการทำงานบางอย่างและไม่ใช่แบบอื่น หากหน่วยความจำคอมพิวเตอร์ถูกสร้างขึ้นมาจากรายการที่เชื่อมโยงโลกจะเป็นสถานที่ที่แตกต่างกันมาก

ด้วยเหตุผลเดียวกันชั้นเรียนการเขียนโปรแกรมแรกของฉันที่วิทยาลัยอยู่ใน C และส่วนที่เหลือของชั้นเรียนทั้งหมดใน C ++, Java และภาษาอื่น ๆ ไม่ใช่ว่า C นั้นดีกว่าหรือง่ายกว่านั่นคือ C (และ Array) ซ่อนอะไรจากคุณ

คำตอบข้างต้นนั้นยอดเยี่ยม แต่ฉันก็มีคำตอบอื่นอยู่ในใจ main()วิธีการของ Java หมายความว่านักเรียนจะได้พบกับอาร์เรย์พื้นฐานเร็วมากซึ่งมักจะเป็นวันแรกของการเรียน ทำไม?

public static void main(String[] args)

มันเป็นสิ่งแรกที่คุณจะต้องจัดการกับการเขียน Hello World และอื่น ๆ (ฉันเคยเห็นบางหลักสูตรใช้การสอน IDEs เช่น BlueJ ในตอนแรกซึ่งช่วยให้คุณสามารถชี้และคลิกเพื่อเรียกใช้วิธีการตามอำเภอใจ แต่เราจะจัดสรรสิ่งเหล่านั้นไว้ ... ) ในขณะที่มันอาจคุ้มค่าที่จะมอบให้ คำหลักเหล่านี้ซักครูไม่ช้าก็เร็วครูส่วนใหญ่จะต้องการอธิบายพวกเขา อันที่จริงคำถามทดสอบระดับเริ่มต้นแบบคลาสสิกคือให้นักเรียนให้ความหมายของคำหลักแต่ละคำในโปรแกรม Hello World พื้นฐาน และสิ่งที่เราพบว่าเป็นส่วนหนึ่งของลายเซ็นวิธีการหลักของเรา? อาเรย์ (เหตุผลส่วนหนึ่งอยู่ที่ประวัติ ArrayList ไม่มีอยู่ใน Java 1.0) อาร์เรย์เป็นส่วนหนึ่งของชุดความรู้พื้นฐาน รายการไม่ได้

ที่กล่าวว่าไม่ใช่เรื่องแปลกสำหรับคลาสที่จะแนะนำ ArrayList ในภายหลังเล็กน้อยโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อวัตถุและการใช้งานของพวกเขาได้รับการคุ้มครอง แม้แต่หลักสูตร AP Computer Science สำหรับ Java ยังรวมถึง ArrayList (ฉันรู้ว่ามันเคยใช้และ Google ดูเหมือนจะระบุว่ามันยังคงทำอยู่) แม้ว่ามันจะไม่สนใจความจริงที่ว่า ArrayList ใช้รายชื่อและส่วนที่เหลือของ Collections Framework

ในที่สุดมันก็เป็นประสบการณ์ของฉันที่โปรแกรม CS ของมหาวิทยาลัยใช้ Java เป็นเครื่องมือในการสำรวจ CS และแนวคิดการเขียนโปรแกรมแทนที่จะสอนให้นักเรียนรู้วิธีที่จะเป็นนักพัฒนา Java ที่ดี บางโปรแกรมอาจเน้นไปที่การสร้างนักพัฒนามืออาชีพในขณะที่บางโปรแกรมเน้นทฤษฎีมากกว่า แต่ในทั้งสองกรณีมีหลายอย่างที่ต้องเรียนรู้เกี่ยวกับวิธีการใช้ Java ในงานมืออาชีพจริง ๆ ที่ไม่ได้รับการสอนในหลักสูตรวิทยาลัยส่วนใหญ่ ช่วงนี้มีตั้งแต่รูปแบบการออกแบบและเทคนิคต่างๆเช่นที่อยู่ในEffective Javaไปจนถึงเฟรมเวิร์กเช่น Spring, Hibernate หรือ JUnit หรือสิ่งที่พบได้ทั่วไปเช่น JSP หรือ JDBC ด้วยปรัชญาในใจการเน้นไปที่อาร์เรย์ที่ใช้ ArrayList ที่ใช้กันมากขึ้นจะทำให้เข้าใจได้ง่ายขึ้น

เหตุผลหนึ่งที่ชั้นเรียนการเขียนโปรแกรมในปีแรกที่ใช้อาร์เรย์นั้นเป็นแบบดั้งเดิมนั่นคือวิธีการที่อาจารย์ได้เรียนรู้มาก่อนที่เราจะเริ่มใช้ไลบรารีมาตรฐานที่มีรายการแบบไดนามิกที่ถูกอบเข้าด้วยกันการใช้ชนิดข้อมูลดั้งเดิม ภาษาภายใต้ดวงอาทิตย์ (และสามารถนำไปใช้ในคำแนะนำการประกอบจำนวนหนึ่ง) เมื่อฉันเรียนรู้การเขียนโปรแกรมครั้งแรกการใช้รายการที่เชื่อมโยงเป็นหนึ่งในการมอบหมาย

มันง่ายกว่ามากที่จะเริ่มจากหลักการแรกแล้วพูดว่า "นั่นคือโครงสร้างพื้นฐานภาษานี้ (หรือไลบรารี) ให้โครงสร้างข้อมูลระดับสูงนี้ซึ่งทำทุกอย่าง แต่ให้ x, y และ z" มากกว่า มันคือการพูดว่า "นั่นคือโครงสร้างข้อมูลระดับสูงตอนนี้นี่คือสิ่งที่อยู่ภายใต้ประทุน" การเรียนรู้ที่จะให้เหตุผลเกี่ยวกับว่าจะใช้ LinkedList กับ ArrayList (หรือ HashSet vs. TreeSet) เป็นหลักสูตรขั้นตอนวิธีที่สองหรือสามปี รายการและแผนที่มีอินเทอร์เฟซเดียวกันและให้ผลลัพธ์เดียวกัน แต่อาจมีพฤติกรรมที่แตกต่างกันอย่างมากในแอปพลิเคชันทุกขนาด และเมื่อคุณออกจากการเขียนโปรแกรม 101 ไม่รับประกันว่าการเขียนโปรแกรม 102 จะใช้ภาษาเดียวกัน ถ้าคุณเริ่มจากแนวคิดของอาเรย์คุณสามารถพูดว่า "

อีกเหตุผลหนึ่งที่ชอบ "อาร์เรย์" เหนือ "รายการ" ในหลักสูตรเบื้องต้นคืออาร์เรย์นั้นเข้าใจง่ายโดยทั่วไป: อาร์เรย์ 20 bytesใช้ 20 ไบต์ (บวกอีกสองคู่เพื่อระบุจุดสิ้นสุดของอาร์เรย์หรือความยาวขึ้นอยู่กับการนำไปใช้) )

"รายการ" เป็นกาต้มน้ำที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงและสามารถนำไปใช้ได้หลายวิธี (ArrayList, LinkedList และอาจเป็นคู่ที่ฉันลืมไปแล้ว) โดยมีลักษณะการทำงานที่แตกต่างกันโดยพื้นฐาน โดยไม่เข้าใจความกล้าของสิ่งที่เรียนรายการที่แตกต่างกันกำลังทำคุณไม่สามารถมีการอภิปรายที่มีความหมายเมื่อคุณควรใช้กับList foo = new ArrayList() List foo = new LinkedList()หากคุณพยายามให้นักเรียนใช้การใช้งานรายการใครบางคนจะถามว่าทำไมคุณถึงใช้ ArrayList แทนการใช้งานอย่างใดอย่างหนึ่ง และ "ArrayList" รวมถึงคำว่า "Array" และได้รับการสนับสนุนจากคำสั่งเดียวดังนั้นจริงๆแล้วมันไม่ได้เป็นตรรกะขนาดใหญ่ที่กระโดดจาก "อาร์เรย์" ถึง "ArrayList"

ตรงกันข้ามกับความเชื่อที่นิยมมีสถานการณ์ที่เหมาะสมที่จะใช้อาร์เรย์เหนือรายการโดยเฉพาะเมื่อคุณจัดการกับรายการขนาดคงที่ นี่คือคู่:

• ค้นหาและซ้ำได้เร็วขึ้นเล็กน้อยเพราะคุณไม่ได้จัดการกับวิธีการอุทธรณ์ค่าใช้จ่าย: foo[n]dereferences และไม่บางเบื้องหลังฉากคำนวณตัวชี้ในขณะที่foo.get(n)มีการ dereference ทำวิธีการภาวนาทำ dereference สองและจากนั้นอาจจะทำเลขคณิตชี้ (ถ้าคุณใช้ ArrayList; LinkedLists อาจต้องวนซ้ำทุกองค์ประกอบของรายการ)
• การกำหนดค่าเริ่มต้นนั้นสะอาดกว่ามาก: int[] foo = new int[]{1, 2, 3, 4, 5}เทียบกับข้อเสนอแนะในคำถาม StackOverflow อื่น

Java อนุญาตให้ตัวแปรประเภทใด ๆ ถูกเก็บไว้ในอาร์เรย์ ในทางตรงกันข้ามArrayListอนุญาตให้เก็บข้อมูลอ้างอิงได้เท่านั้น บางคนอาจไม่พูดคุยอย่างเป็นประโยชน์ArrayListโดยไม่มีการปกปิดก่อนว่า auto-boxing จะแปลง primitives เป็นชนิดอ้างอิงอย่างไรและบางครั้ง auto-unboxing จะแปลงชนิดของการอ้างอิงเป็น primitives:

for (int i=10; i<=10000; i*=10)
{
    ArrayList<Integer> l = new ArrayList<Integer>();
    l.add(i);
    l.add(i);
    l.add(l.get(0));
    System.out.print("i=" + i);
    System.out.print(" #0==i:" + (l.get(0)==i));
    System.out.print(" #1==i:" + (l.get(1)==i));
    System.out.print(" #2==i:" + (l.get(2)==i));
    System.out.print(" #0=#1:" + (l.get(0)==l.get(1)));
    System.out.print(" #1=#2:" + (l.get(1)==l.get(2)));
    System.out.println(" #0=#2:" + (l.get(0)==l.get(2)));
}

หากรหัสได้ใช้int[3]มากกว่าArrayListจะไม่มีความประหลาดใจ ทั้งสามองค์ประกอบจะเปรียบเทียบกันiและระหว่างกัน ArrayListอย่างไรก็ตามการใช้แม้ว่าทั้งสามองค์ประกอบของรายการจะเปรียบเทียบกันเสมอiและรายการที่หนึ่งและสามจะเปรียบเทียบกันเสมอกัน แต่องค์ประกอบสองรายการแรกจะเท่ากันเมื่อi1, 10 หรือ 100 แต่ (ในการใช้งานส่วนใหญ่) ไม่ใช่เมื่อi1,000 หรือ 10,000

ฉันคิดว่ามันสมเหตุสมผลที่จะสอนวิธีการใช้อาร์เรย์ก่อนเนื่องจากความจริงที่ว่าArrayListใช้อาร์เรย์ภายใน ArrayListชั้นจะมีตัวแปรสมาชิกที่เรียกว่าelementDataซึ่งเป็นObjectอาร์เรย์

จากArrayList ซอร์สโค้ด JDK :

/**
 * The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored.
 * The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer.
 */
private transient Object[] elementData;

เมื่อคุณเพิ่มอัปเดตเรียกคืนหรือลบองค์ประกอบออกจากArrayListมันจะใช้อาร์เรย์ภายในนี้เพื่อดำเนินการดังกล่าว ในฐานะที่เป็นผู้ใช้Ixrecได้ชี้ให้เห็นแล้ว - ArrayListเป็นเพียงนามธรรมในระดับที่สูงขึ้นซึ่งโดยทั่วไปจะใช้งานได้ง่ายขึ้น

สมมติว่ารายการนั้นง่ายกว่าที่คุณจะทำงานด้วยอย่างที่คุณพูด - นั่นไม่สำคัญอะไร การเรียนรู้เกี่ยวกับ "พื้นฐานถึงซับซ้อน" มากกว่า "ง่ายไปยาก" หากความรู้พื้นฐานไม่สำคัญวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์จะไม่ใช่สาขาวิชาการ คุณสามารถเรียนรู้วิธีการคลิกแอพโดยใช้เฟรมเวิร์ก / ไลบรารีที่มีอยู่จากบทแนะนำออนไลน์ (แน่นอนว่ามีบางคนต้องเขียนห้องสมุดเหล่านั้น ... และใครบางคนจะต้องดำเนินการArrayListตั้งแต่แรก .... )

เป็นเพราะสิ่งที่สำคัญที่สุดในการศึกษาเชิงวิชาการคือการสอนให้คุณใช้คำศัพท์ที่ถูกต้องเพื่ออธิบายสิ่งที่คุณทำ

รายการเป็นสิ่งอื่น ๆ ที่อาร์เรย์ และคุณไม่สามารถใช้java.util.Listใน Java ได้เพราะเป็นส่วนต่อประสาน คุณมักจะใช้java.util.ArrayListซึ่งเป็นการใช้งานรายการไม่ใช่รายการ แต่ wrapper วัตถุรอบอาร์เรย์แบบไดนามิก ดังนั้นคุณบอกว่าคุณใช้ 'รายการ' แต่คุณใช้อาร์เรย์

มันสมเหตุสมผลมากที่จะข้ามความสับสนวุ่นวายด้านคำศัพท์และใช้อาร์เรย์เพื่อเรียนรู้ว่านักเรียนคืออะไร ถ้าคุณใช้อาร์เรย์ใน Java อย่างน้อยคุณก็ใช้อาร์เรย์

จริงๆแล้วมันเป็นเหตุผลว่าทำไมการสอนการเขียนโปรแกรมด้วย Java จึงไม่ใช่ความคิดที่ดี เป็นการยากที่จะเรียนรู้แนวคิดพื้นฐานของการเขียนโปรแกรมอย่างถูกต้อง

คุณไม่เคยเห็นหรือใช้อาร์เรย์ใด ๆ เลยใช่ไหม? เราใช้พวกเขาตลอดเวลานอกเหนือจากรายการ ปกติแล้วเราจะไม่ใช้ Java แต่เราใช้ภาษาอื่นมากมายที่วาดความคล้ายคลึงกันอย่างชัดเจน

ระหว่างอาเรย์และลิสต์น้ำหนักตัวที่เบากว่าและมากไปกว่าเดิมในขณะที่ของตัวอื่นมีฟังก์ชั่นเพิ่มเติม ตามกฎทั่วไปในการเขียนโปรแกรมเมื่อมีสองประเภทที่คล้ายกันซึ่งโดยทั่วไปแบ่งตามบรรทัดเหล่านั้นคุณควรไปสำหรับน้ำหนักที่เบากว่าเว้นแต่ว่าคุณต้องการนักเล่นที่แท้จริง นอกจากจะช่วยลดค่าใช้จ่ายนี้จริงจะช่วยให้การจัดการกับปริมาณของความยุ่งเหยิงและรัฐในโปรแกรมและโดยเฉพาะอย่างยิ่งรหัส หากมีสิ่งผิดปกติเกิดขึ้นในระหว่างการทดสอบคุณมีสถานที่ให้ดูน้อยลง และที่สำคัญกว่าในกรณีของอาร์เรย์กับรายการผู้คนจะได้รับแนวคิดที่ดีขึ้นเกี่ยวกับขอบเขตที่ จำกัด ของสิ่งที่คุณใช้จริงและพยายามทำกับมัน

และจากมุมมองทางวิชาการมีเหตุผลเพิ่มเติมในการสอนนักเรียนพื้นฐาน อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ลึกลงไปอีกเล็กน้อย อาร์เรย์และลิสต์เป็นตัวอย่างที่ดีของประเภทเทเรียร์ซึ่งมักจะถูกสร้างขึ้นจากด้านบนและมักจะพันรอบอินสแตนซ์พื้นฐานของประเภทที่มีน้ำหนักเบากว่า แม้ว่าลิสต์จะไม่มีอาเรย์พื้นฐาน แต่พวกมันก็ทำตัวเหมือนภายนอก ส่วนหนึ่งของการสอนคนว่า List คืออะไรเพื่อสอนพวกเขาว่าอาเรย์คืออะไร

ฉันเห็นว่าสิ่งนี้อาจจะหลุดพ้นจากภาษาเช่น C ++ โดยที่อาร์เรย์โดยทั่วไปจะไม่สามารถแยกย่อยได้มากกว่าในภาษาเหล่านั้น แต่ในภาษาระดับสูงกว่า หากพวกเขาเหมาะสมกับความต้องการของคุณอย่างสมบูรณ์ในสถานการณ์ที่กำหนดทำไมคุณต้องใช้อย่างอื่น?