Apa Itu Array?

Aplikasi cuaca yang menampilkan suhu selama seminggu butuh tujuh angka. Aplikasi itu bisa saja memakai tujuh variabel terpisah, monday, tuesday, dan seterusnya, tetapi dengan begitu tidak ada loop yang bisa menelusurinya, dan menambahkan hari kedelapan berarti harus menulis kode baru. Array menyimpan ketujuh angka itu di bawah satu nama, temperatures, dalam slot bernomor dari 0 sampai 6.

Cara kerja array

Array menyimpan elemen-elemennya bersebelahan dalam satu blok memori, dan setiap elemen memakai jumlah byte yang sama. Susunan itu membuat komputer bisa menemukan elemen mana pun dengan satu perhitungan:

address of element i = start address + i × element size

Misalkan sebuah array berisi integer 32-bit (masing-masing 4 byte) dimulai di alamat memori 1000. Elemen 0 ada di 1000, elemen 1 di 1004, elemen 2 di 1008, dan elemen 3 di 1012. Mencapai elemen 3 atau elemen 3.000.000 sama-sama butuh satu langkah, itulah sebabnya membaca array lewat index disebut constant time, ditulis O(1).

Modul array di Python menyimpan angka mentah dengan cara ini, jadi kamu bisa memeriksa aritmetikanya:

from array import array

scores = array("i", [90, 75, 88, 62])
print(scores.itemsize, "bytes per element")
print(len(scores) * scores.itemsize, "bytes in total")

start = 1000  # pretend the array starts at address 1000
for index in range(len(scores)):
    address = start + index * scores.itemsize
    print("scores[" + str(index) + "] =", scores[index], "at address", address)

4 bytes per element
16 bytes in total
scores[0] = 90 at address 1000
scores[1] = 75 at address 1004
scores[2] = 88 at address 1008
scores[3] = 62 at address 1012

Rumus ini juga menjelaskan kenapa sebagian besar bahasa menghitung dari 0. Index adalah offset: berapa elemen yang dilewati dari awal. Elemen pertama berjarak 0 elemen dari awal, jadi index-nya 0, dan elemen terakhir dari array sepanjang n punya index n − 1. Beberapa bahasa, seperti Lua, MATLAB, R, dan Fortran, justru mulai dari 1.

Memakai array di Python

Sebagian besar kode Python memakai list bawaan sebagai array-nya. Kamu membuatnya dengan kurung siku, membaca dan mengubah elemen lewat index, dan menanyakan panjangnya dengan len():

temperatures = [18, 21, 25, 23, 19]

print(temperatures[0])   # first element
print(temperatures[2])   # third element
print(temperatures[-1])  # last element
print(len(temperatures))

temperatures[1] = 22     # change one element
temperatures.append(20)  # add one at the end
print(temperatures)

18
25
19
5
[18, 22, 25, 23, 19, 20]

Index negatif menghitung dari belakang, jadi temperatures[-1] adalah elemen terakhir. Jalan pintas itu milik Python; C dan Java tidak punya index negatif.

Biaya operasi array

Susunan yang berurutan membuat sebagian operasi cepat dan sebagian lain lambat. Biayanya bertambah seiring n, yaitu jumlah elemen:

Menyisipkan di depan lambat karena setiap elemen harus pindah satu slot untuk memberi tempat. Mencari di array yang tidak terurut berarti melakukan linear search ke setiap elemen secara bergantian, sedangkan array yang terurut memungkinkan binary search, yang membagi dua rentang yang tersisa di setiap langkah.

Menelusuri array dengan loop

Array dan loop selalu berjalan bersama: loop mengunjungi setiap elemen secara bergantian, yang disebut iterasi. Beberapa baris yang sama bisa menangani array berisi 5 elemen ataupun 5 juta.

prices = [4.50, 12.00, 3.25, 8.75]

total = 0
for price in prices:
    total = total + price

print("Total:", total)
print("Most expensive:", max(prices))

Total: 28.5
Most expensive: 12.0

Array di bahasa lain

Di C, array punya ukuran tetap yang ditentukan saat dideklarasikan, dan menyimpan nilai mentah dengan satu tipe. sizeof melaporkan ukurannya dalam byte:

int scores[5] = {90, 75, 88, 62, 100};   /* 5 × 4 bytes = 20 bytes */

Array di Java juga punya panjang tetap, dan elemen baru dimulai dengan nilai default seperti 0 untuk angka. Kalau kamu butuh array Java yang bisa membesar, kamu memakai ArrayList:

int[] scores = new int[5];   // five elements, all 0
scores[0] = 90;

Array di JavaScript bisa membesar dan mengecil dengan bebas serta bisa mencampur tipe, seperti [1, "two", true].

Array yang bisa membesar, seperti list di Python, ArrayList di Java, dan std::vector di C++, disebut dynamic array. Array jenis ini menyediakan ruang ekstra di akhir. Saat ruang itu habis, ia mengalokasikan blok yang lebih besar, menyalin setiap elemen ke sana, lalu melanjutkan. Penyalinan itu cukup jarang sehingga menambahkan elemen tetap cepat secara rata-rata.

Array juga bisa berisi array lain. grid[row][col] membaca satu sel dari array dua dimensi, susunan yang dipakai untuk papan permainan, spreadsheet, dan gambar. Panduan C tentang array multidimensi menunjukkan bagaimana array itu tersusun di memori.

Kesalahan yang umum

Kelebihan atau kekurangan satu (off by one). Array berisi 3 elemen punya index 0, 1, dan 2, jadi index 3 sudah melewati batas akhir. Python berhenti dengan error:

scores = [90, 75, 88]
print(scores[3])

IndexError: list index out of range

Java melempar ArrayIndexOutOfBoundsException, dan JavaScript diam-diam mengembalikan undefined. C sama sekali tidak memeriksanya: membaca melewati batas akhir adalah undefined behavior, yang bisa mengembalikan data sampah atau membuat program crash dengan segmentation fault.

Menyalin lewat assignment. Di Python, Java, dan JavaScript, b = a tidak menyalin array; kedua nama merujuk ke array yang sama, jadi mengubah b juga mengubah a. Pakai a.copy() di Python atau [...a] di JavaScript untuk salinan yang sebenarnya. Halaman variabel menjelaskan alasannya.

Lanjut ke mana

Array baru berguna dengan loop untuk menelusurinya, jadi baca apa itu iterasi berikutnya, dan apa itu byte untuk satuan di balik ukuran elemen di atas. Panduan list Python membahas slicing, pengurutan, dan method list, dan visualisasi linked list menunjukkan struktur yang menukar index yang cepat dengan penyisipan yang cepat.