# Массивы c числовыми индексами

*Массив* -- разновидность объекта, которая предназначена для хранения пронумерованных значений и предлагает дополнительные методы для удобного манипулирования такой коллекцией.

Они обычно используются для хранения упорядоченных коллекций данных, например -- списка товаров на странице, студентов в группе и т.п.

[cut]

## Объявление

Синтаксис для создания нового массива -- квадратные скобки со списком элементов внутри. 

Пустой массив:

```js
var arr = [];
```

Массив `fruits` с тремя элементами:

```js
var fruits = ["Яблоко", "Апельсин", "Слива"];
```

**Элементы нумеруются, начиная с нуля.** 

Чтобы получить нужный элемент из массива -- указывается его номер в квадратных скобках:

```js
//+ run
var fruits = ["Яблоко", "Апельсин", "Слива"];

alert( fruits[0] ); // Яблоко
alert( fruits[1] ); // Апельсин
alert( fruits[2] ); // Слива
```

Элемент можно всегда заменить:

```js
fruits[2] = 'Груша'; // теперь ["Яблоко", "Апельсин", "Груша"]
```

...Или добавить:

```js
fruits[3] = 'Лимон'; // теперь ["Яблоко", "Апельсин", "Груша", "Лимон"]
```

Общее число элементов, хранимых в массиве, содержится в его свойстве `length`:

```js
//+ run
var fruits = ["Яблоко", "Апельсин", "Груша"];

alert( fruits.length ); // 3
```

**Через `alert` можно вывести и массив целиком.** 

При этом его элементы будут перечислены через запятую:

```js
//+ run
var fruits = ["Яблоко", "Апельсин", "Груша"];

alert( fruits ); // Яблоко,Апельсин,Груша
```

**В массиве может храниться любое число элементов любого типа.** 

В том числе, строки, числа, объекты, вот например:

```js
//+ run no-beautify
// микс значений
var arr = [ 1, 'Имя', { name: 'Петя' }, true ];

// получить объект из массива и тут же -- его свойство
alert( arr[2].name ); // Петя
```

## Методы pop/push, shift/unshift  

Одно из применений массива -- это [очередь](http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D1%8C_%28%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5%29). В классическом программировании так называют упорядоченную коллекцию элементов, такую что элементы добавляются в конец, а обрабатываются -- с начала. 

<img src="queue.png">

В реальной жизни эта структура данных встречается очень часто. Например, очередь сообщений, которые надо показать на экране.

Очень близка к очереди еще одна структура данных: [стек](http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D0%B5%D0%BA). Это такая коллекция элементов, в которой новые элементы добавляются в конец и берутся с конца. 

<img src="stack.png">

Например, стеком является колода карт, в которую новые карты кладутся сверху, и берутся -- тоже сверху.

Для того, чтобы реализовывать эти структуры данных, и просто для более удобной работы с началом и концом массива существуют специальные методы.

### Конец массива

<dl>
<dt>`pop`</dt>
<dd>Удаляет *последний* элемент из массива и возвращает его:

```js
//+ run
var fruits = ["Яблоко", "Апельсин", "Груша"];

alert( fruits.pop() ); // удалили "Груша"

alert( fruits ); // Яблоко, Апельсин
```

</dd>
<dt>`push`</dt>
<dd>Добавляет элемент *в конец* массива:

```js
//+ run
var fruits = ["Яблоко", "Апельсин"];

fruits.push("Груша");

alert( fruits ); // Яблоко, Апельсин, Груша
```

Вызов `fruits.push(...)` равнозначен `fruits[fruits.length] = ...`.
</dd>
</dl>

### Начало массива

<dl>
<dt>`shift`</dt>
<dd>Удаляет из массива *первый* элемент и возвращает его:

```js
var fruits = ["Яблоко", "Апельсин", "Груша"];

alert( fruits.shift() ); // удалили Яблоко

alert( fruits ); // Апельсин, Груша
```

</dd>
<dt>`unshift`</dt>
<dd>Добавляет элемент *в начало* массива:

```js
var fruits = ["Апельсин", "Груша"];

fruits.unshift('Яблоко');

alert( fruits ); // Яблоко, Апельсин, Груша
```

</dd>
</dl>

Методы `push` и `unshift` могут добавлять сразу по несколько элементов:

```js
//+ run
var fruits = ["Яблоко"];

fruits.push("Апельсин", "Персик");
fruits.unshift("Ананас", "Лимон");

// результат: ["Ананас", "Лимон", "Яблоко", "Апельсин", "Персик"]
alert( fruits );
```

## Внутреннее устройство массива

Массив -- это объект, где в качестве ключей выбраны цифры, с дополнительными методами и свойством `length`.

Так как это объект, то в функцию он передаётся по ссылке:

```js
//+ run
function eat(arr) {
  arr.pop();
}

var arr = ["нам", "не", "страшен", "серый", "волк"]

alert( arr.length ); // 5
eat(arr);
eat(arr);
alert( arr.length ); // 3, в функцию массив не скопирован, а передана ссылка
```

**Ещё одно следствие -- можно присваивать в массив любые свойства.**

Например:

```js
var fruits = []; // создать массив

fruits[99999] = 5; // присвоить свойство с любым номером

fruits.age = 25; // назначить свойство со строковым именем
```

.. Но массивы для того и придуманы в JavaScript, чтобы удобно работать именно *с упорядоченными, нумерованными данными*. Для этого в них существуют специальные методы и свойство `length`. 

Как правило, нет причин использовать массив как обычный объект, хотя технически это и возможно.

[warn header="Вывод массива с \"дырами\""]
Если в массиве есть пропущенные индексы, то при выводе в большинстве браузеров появляются "лишние" запятые, например:

```js
//+ run
var a = [];
a[0] = 0;
a[5] = 5;

alert( a ); // 0,,,,,5
```

Эти запятые появляются потому, что алгоритм вывода массива идёт от `0` до `arr.length` и выводит всё через запятую. Отсутствие значений даёт несколько запятых подряд.
[/warn]

### Влияние на быстродействие

Методы `push/pop` выполняются быстро, а `shift/unshift` -- медленно.

<img src="array-speed.png">


Чтобы понять, почему работать с концом массива -- быстрее, чем с его началом, разберём подробнее происходящее при операции:

```js
fruits.shift(); // убрать 1 элемент с начала
```

При этом, так как все элементы находятся в своих ячейках, просто удалить элемент с номером `0` недостаточно. Нужно еще и переместить остальные элементы на их новые индексы.

Операция `shift` должна выполнить целых три действия:
<ol>
<li>Удалить нулевой элемент.</li>
<li>Переместить все свойства влево, с индекса `1` на `0`, с `2` на `1` и так далее.</li>
<li>Обновить свойство `length`.</li>
</ol>

<img src="array-shift.png">

**Чем больше элементов в массиве, тем дольше их перемещать, это много операций с памятью.**

Аналогично работает `unshift`: чтобы добавить элемент в начало массива, нужно сначала перенести вправо, в увеличенные индексы, все существующие.

А что же с `push/pop`? Им как раз перемещать ничего не надо. Для того, чтобы удалить элемент, метод `pop` очищает ячейку и укорачивает `length`.

Действия при операции:

```js
fruits.pop(); // убрать 1 элемент с конца
```

<img src="array-pop.png">

**Перемещать при `pop` не требуется, так как прочие элементы после этой операции остаются на тех же индексах.**

Аналогично работает `push`.


## Перебор элементов

Для перебора элементов обычно используется цикл:

```js
//+ run
var arr = ["Яблоко", "Апельсин", "Груша"];

*!*
for (var i = 0; i < arr.length; i++) {
  alert( arr[i] );
}
*/!*
```

[warn header="Не используйте `for..in` для массивов"]
Так как массив является объектом, то возможен и вариант `for..in`:

```js
//+ run
var arr = ["Яблоко", "Апельсин", "Груша"];

*!*
for (var key in arr) {
*/!*
  alert( arr[key] ); // Яблоко, Апельсин, Груша
}
```

Недостатки этого способа:

<ol>
<li>Цикл `for..in` выведет *все свойства* объекта, а не только цифровые. 

В браузере, при работе с объектами страницы, встречаются коллекции элементов, которые по виду как массивы, но имеют дополнительные нецифровые свойства. При переборе таких "похожих на массив" колекций через `for..in` эти свойства будут выведены, а они как раз не нужны.

Бывают и библиотеки, которые предоставляют такие коллекции. Классический `for` надёжно выведет только цифровые свойства, что обычно и требуется.
</li>
<li>Цикл `for (var i=0; i<arr.length; i++)` в современных браузерах выполняется в 10-100 раз быстрее. Казалось бы, по виду он сложнее, но браузер особым образом оптимизирует такие циклы.</li>
</ol>

Если коротко: цикл `for(var i=0; i<arr.length...)` надёжнее и быстрее.
[/warn]


## Особенности работы length

Встроенные методы для работы с массивом автоматически обновляют его длину `length`.

**Длина `length` -- не количество элементов массива, а `последний индекс + 1`**. 

Так уж оно устроено.

Это легко увидеть на следующем примере:

```js
//+ run
var arr = [];
arr[1000] = true;

alert(arr.length); // *!*1001*/!*
```

Кстати, если у вас элементы массива нумеруются случайно или с большими пропусками, то стоит подумать о том, чтобы использовать обычный объект. Массивы предназначены именно для работы с непрерывной упорядоченной коллекцией элементов.

### Используем length для укорачивания массива

Обычно нам не нужно самостоятельно менять `length`... Но есть один фокус, который можно провернуть. 

**При уменьшении `length` массив укорачивается.** 

Причем этот процесс необратимый, т.е. даже если потом вернуть `length` обратно -- значения не восстановятся:

```js
//+ run
var arr = [1, 2, 3, 4, 5];

arr.length = 2; // укоротить до 2 элементов
alert( arr ); // [1, 2]

arr.length = 5; // вернуть length обратно, как было
alert( arr[3] ); // undefined: значения не вернулись
```

Самый простой способ очистить массив -- это `arr.length=0`.
   
## Создание вызовом new Array [#new-array]
   
### new Array() 
Существует еще один синтаксис для создания массива:

```js
var arr = *!*new Array*/!*("Яблоко", "Груша", "и т.п.");
```

Он редко используется, т.к. квадратные скобки `[]` короче.

Кроме того, у него есть одна особенность. Обычно `new Array(элементы, ...)` создаёт массив из данных элементов, но если у него один аргумент-число `new Array(число)`, то он создает массив *без элементов, но с заданной длиной*.

Проверим это:

```js
//+ run
var arr = new Array(2, 3);
alert( arr[0] ); // 2, создан массив [2, 3], всё ок

*!*
arr = new Array(2); // создаст массив [2] ?
alert( arr[0] ); // undefined! у нас массив без элементов, длины 2
*/!*
```

Что же такое этот "массив без элементов, но с длиной"? Как такое возможно?

Оказывается, очень даже возможно и соответствует объекту `{length: 2}`. Получившийся массив ведёт себя так, как будто его элементы равны `undefined`.

Это может быть неожиданным сюрпризом, поэтому обычно используют квадратные скобки.

### Многомерные массивы   

Массивы в JavaScript могут содержать в качестве элементов другие массивы. Это можно использовать для создания многомерных массивов, например матриц:

```js
//+ run
var matrix = [
  [1, 2, 3],
  [4, 5, 6],
  [7, 8, 9]
];

alert( matrix[1][1] ); // центральный элемент
```

## Внутреннее представление массивов

[warn header="Hardcore coders only"]
Эта секция относится ко внутреннему устройству структуры данных и требует специальных знаний. Она не обязательна к прочтению.
[/warn]

Числовые массивы, согласно спецификации, являются объектами, в которые добавили ряд свойств, методов и автоматическую длину `length`. Но внутри они, как правило, устроены по-другому.

**Современные интерпретаторы стараются оптимизировать их и хранить в памяти не в виде хэш-таблицы, а в виде непрерывной области памяти, по которой легко пробежаться от начала до конца.** 

Операции с массивами также оптимизируются, особенно если массив хранит только один тип данных, например только числа. Порождаемый набор инструкций для процессора получается очень эффективным.

Чтобы у интерпретатора получались эти оптимизации, программист не должен мешать. 

В частности:
<ul>
<li>Не ставить массиву произвольные свойства, такие как `arr.test = 5`. То есть, работать именно как с массивом, а не как с объектом.</li>
<li>Заполнять массив непрерывно и по возрастающей. Как только браузер встречает необычное поведение массива, например устанавливается значение `arr[0]`, а потом сразу `arr[1000]`, то он начинает работать с ним, как с обычным объектом. Как правило, это влечёт преобразование его в хэш-таблицу.</li>
</ul>


Если следовать этим принципам, то массивы будут занимать меньше памяти и быстрее работать.

## Итого

Массивы существуют для работы с упорядоченным набором элементов. 

**Объявление:**

```js
// предпочтительное
var arr = [элемент1, элемент2...];

// new Array
var arr = new Array(элемент1, элемент2...);
```

При этом `new Array(число)` создаёт массив заданной длины, *без элементов*. Чтобы избежать ошибок, предпочтителен первый синтаксис.

**Свойство `length`** -- длина массива. Если точнее, то последний индекс массива плюс `1`. Если её уменьшить вручную, то массив укоротится. Если `length` больше реального количества элементов, то отсутствующие элементы равны `undefined`.


Массив можно использовать как очередь или стек.

**Операции с концом массива:**
<ul>
<li>`arr.push(элемент1, элемент2...)` добавляет элементы в конец.</li>
<li>`var elem = arr.pop()` удаляет и возвращает последний элемент.</li>
</ul>

**Операции с началом массива:**
<ul>
<li>`arr.unshift(элемент1, элемент2...)` добавляет элементы в начало.</li>
<li>`var elem = arr.shift()` удаляет и возвращает первый элемент.</li>
</ul>

Эти операции перенумеровывают все элементы, поэтому работают медленно.

В следующей главе мы рассмотрим другие методы для работы с массивами.