آرایه یک ساختار داده است که مجموعه‌ای از عناصر مشابه را در کنار هم ذخیره می‌کند. این عناصر می‌توانند هر نوع داده‌ای مانند اعداد، رشته‌ها یا شیء باشند، اما همه عناصر باید از یک نوع داده مشابه باشند. مهم‌ترین ویژگی آرایه این است که دسترسی به هر عنصر در آن از طریق یک اندیس یا index انجام می‌شود.

ویژگی‌های آرایه:

• ترتیب: عناصر آرایه به ترتیب ذخیره می‌شوند و می‌توان به هر عنصر با استفاده از یک اندیس خاص دسترسی داشت.
• اندیس‌ها: اندیس‌ها در اکثر زبان‌ها از صفر شروع می‌شوند.
• اندازه ثابت: در اکثر زبان‌ها، آرایه‌ها دارای اندازه ثابت هستند، به این معنی که تعداد عناصر یک آرایه پس از تعریف آن نمی‌تواند تغییر کند (البته این مورد در زبان‌هایی مانند Python که از لیست‌ها استفاده می‌کند، متفاوت است).

2. تعریف یک آرایه:

آرایه‌ها معمولاً به دو صورت تعریف می‌شوند:

1. یک‌بعدی: که یک لیست ساده از عناصر است.
2. چندبعدی: که مانند یک ماتریس یا جدول دو بعدی است.

آرایه یک‌بعدی:

یک آرایه ساده یک‌بعدی مانند این می‌تواند باشد:

arr = [10, 20, 30, 40, 50]

در این مثال:

• arr[0] = 10
• arr[1] = 20
• arr[2] = 30
• arr[3] = 40
• arr[4] = 50

آرایه دو‌بعدی:

آرایه دو‌بعدی مانند یک جدول است که می‌تواند به شکل زیر تعریف شود:

arr2d = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]

این آرایه یک جدول ۳x۳ است که عناصر آن به شکل زیر قابل دسترسی هستند:

• arr2d[0][0] = 1
• arr2d[1][2] = 6

3. دسترسی به عناصر آرایه:

در یک آرایه، می‌توانید به هر عنصر از طریق اندیس آن دسترسی داشته باشید. اندیس‌ها معمولاً از صفر شروع می‌شوند.

مثال:

برای دسترسی به سومین عنصر در آرایه بالا:

arr = [10, 20, 30, 40, 50]
print(arr[2])  # خروجی 30 است

همچنین می‌توانید آرایه‌ها را با استفاده از حلقه‌ها پیمایش کنید:

for i in range(len(arr)):
    print(arr[i])

4. تخصیص مقدار به عناصر آرایه:

شما می‌توانید به راحتی مقدار یک عنصر خاص را تغییر دهید:

arr = [10, 20, 30, 40, 50]
arr[1] = 99  # تغییر مقدار عنصر دوم
print(arr)  # خروجی [10, 99, 30, 40, 50] خواهد بود

5. افزودن عناصر به آرایه:

در زبان‌هایی مانند Python که از لیست‌ها به جای آرایه‌های ثابت استفاده می‌کنند، می‌توانید از متدهایی مانند append() برای افزودن عنصر به انتهای آرایه استفاده کنید.

arr = [10, 20, 30]
arr.append(40)
print(arr)  # خروجی [10, 20, 30, 40] خواهد بود

6. حذف عناصر از آرایه:

برای حذف یک عنصر، می‌توانید از دستوراتی مانند pop() یا remove() استفاده کنید.

• pop(): عنصر را از انتهای آرایه حذف می‌کند.
• remove(): اولین باری که عنصری مشابه را پیدا کند، آن را حذف می‌کند.

مثال:

arr = [10, 20, 30, 40, 50]
arr.pop()  # حذف آخرین عنصر
print(arr)  # خروجی [10, 20, 30, 40] خواهد بود

arr.remove(20)  # حذف عنصر 20
print(arr)  # خروجی [10, 30, 40] خواهد بود

7. مرتب‌سازی عناصر آرایه:

یکی از عملیات‌های معمول روی آرایه‌ها، مرتب‌سازی است. در زبان‌های مختلف، برای مرتب‌سازی می‌توانید از روش‌های مختلفی مانند sort() یا sorted() استفاده کنید.

مثال:

arr = [40, 10, 30, 20, 50]
arr.sort()  # مرتب‌سازی به صورت صعودی
print(arr)  # خروجی [10, 20, 30, 40, 50] خواهد بود

8. جستجو در آرایه:

برای جستجوی یک عنصر در آرایه می‌توانید از روش‌هایی مانند in در Python استفاده کنید:

arr = [10, 20, 30, 40, 50]
print(30 in arr)  # خروجی True است
print(60 in arr)  # خروجی False است

9. عملیات‌های پیچیده‌تر:

در زبان‌های مختلف می‌توان به راحتی عملیات پیچیده‌تری مانند چرخش آرایه، جابه‌جایی عناصر و غیره را انجام داد. به طور مثال در Python می‌توان از اسلایس‌ها (slicing) برای تقسیم یا تغییر بخش‌هایی از آرایه استفاده کرد.

arr = [10, 20, 30, 40, 50]
print(arr[1:4])  # خروجی [20, 30, 40] است

10. پیچیدگی زمانی دسترسی به عناصر آرایه:

یکی از ویژگی‌های مهم آرایه‌ها این است که دسترسی به هر عنصر از آرایه در زمان O(1) (ثابت) انجام می‌شود، یعنی زمان دسترسی به یک عنصر خاص با افزایش تعداد عناصر در آرایه تغییر نمی‌کند.

نتیجه‌گیری:

آرایه‌ها یکی از ساده‌ترین و پرکاربردترین ساختارهای داده در برنامه‌نویسی هستند. آنها به شما این امکان را می‌دهند که مجموعه‌ای از داده‌ها را به طور مرتب ذخیره کرده و با استفاده از اندیس‌ها به هر عنصر دسترسی داشته باشید.