配列の要素にアクセス
このレッスンで分かること
arr[i]でインデックスi番目の要素にアクセスできます (0 始まり)- 範囲外アクセス (
i < 0かi >= arr.length) はArrayIndexOutOfBoundsException- 最小例は
if (i < 0 || i >= arr.length) return -1; return arr[i];
配列の要素にアクセス とは
配列の中身を取り出す方法を学ぼう。インデックス指定、0 始まり、ArrayIndexOutOfBoundsException までを一気に押さえる。
配列の要素にアクセスする
配列を作っただけでは、まだ何の役にも立ちません。中に入っている値を取り出して、はじめて「データを使ったプログラム」になります。Java で配列の要素を取り出すには、配列名のあとに [ ] を書いて、その中に インデックス (index) と呼ばれる番号を入れます。たとえば arr[0] arr[1] arr[2] のような書き方です。
インデックスは「何番目か」を表す番号です。Java の配列は 0 始まり なので、最初の要素は
arr[0]、次がarr[1]、3 番目がarr[2]になります。日常の「1 番目, 2 番目」という数え方と 1 つズレるので、ここは最初の壁です。
インデックス指定の文法
書き方そのものはとても単純です。次のとおりです。
Java
int[] arr = {10, 20, 30};
int first = arr[0]; // 10
int second = arr[1]; // 20
int third = arr[2]; // 30arr[0] と書くと配列の中の 0 番目の値、つまり 10 が取り出されます。arr[1] なら 20、arr[2] なら 30 です。代入もまったく同じ形でできます。arr[0] = 99; と書けば、最初の要素が 99 に書き換わります。
配列のインデックスと要素の対応を図にすると、次のようになります。
図の対応を表でまとめると、次の通りです。
| インデックス | 取り出される値 |
|---|---|
0 | 10 |
1 | 20 |
2 | 30 |
arr.length - 1 | 最後の要素 |
arr.length | 範囲外 (例外) |
-1 | 範囲外 (例外) |
この「インデックス → 値」のマッピングが、配列の本質です。インデックスは「箱の番号」、値は「箱の中身」と思ってください。int の配列なら、すべての箱に int 型の値が入っています。
最後の要素のインデックス
0 始まりということは、長さ n の配列の最後の要素は arr[n-1] になります。たとえば長さ 3 の配列なら最後は arr[2]、長さ 10 の配列なら最後は arr[9] です。配列の長さは arr.length で取れるので、最後の要素を取り出したいときは次のように書きます。
Java
int[] arr = {10, 20, 30};
int last = arr[arr.length - 1]; // 30arr.length は配列の 長さ (要素の数) を返します。String の s.length() と違って () が付かない点に注意してください。length は配列が最初から持っているフィールド、length() は String クラスのメソッドで、まったくの別物です。
「length と length() の混同」は Java 初心者が必ず一度はやるミスです。配列は
length、文字列はlength()と覚えましょう。
範囲外アクセスと ArrayIndexOutOfBoundsException
ここからが配列の最大の落とし穴です。配列の長さを超えたインデックスや、マイナスのインデックスを指定するとどうなるでしょうか?
Java
int[] arr = {10, 20, 30};
int x = arr[5]; // ArrayIndexOutOfBoundsException!
int y = arr[-1]; // ArrayIndexOutOfBoundsException!上のようなコードを実行すると、ArrayIndexOutOfBoundsException という例外が発生して プログラムが落ちます。エラーメッセージには「Index 5 out of bounds for length 3」のように、どの index がダメだったかが出ます。
Java では、配列の範囲外アクセスは「気付かないバグ」ではなく「即クラッシュ」として扱われます。これは
C言語などと比べてとても親切な設計で、Cだとメモリの変な場所を読み書きしてしまい、見つけにくいバグの原因になります。
では、安全にアクセスするにはどうすればいいでしょう? 答えはシンプルで、読む前にインデックスが範囲内かチェックする ことです。範囲内とは 0 <= index < arr.length のことなので、次のように書けます。
Java
public class Solution {
public static int getAt(int[] arr, int index) {
if (index < 0 || index >= arr.length) {
return -1;
}
return arr[index];
}
}index < 0 または index >= arr.length のときは「範囲外」と判断して -1 を返し、それ以外なら arr[index] を返します。>= を使う理由は、長さ 3 の配列なら有効な index は 0,1,2 であって、arr[3] はもう範囲外だからです。> ではなく >= を使う点に気をつけましょう。
よくある間違い
配列アクセスは、初心者が必ずつまずく定番ポイントです。よくある間違いを 4 つ整理します。
arr.lengthとarr.length()の混同 — 配列はlengthでフィールド、Stringはlength()でメソッド。逆にすると「cannot find symbol」コンパイルエラーになる- 最後の要素を
arr[arr.length]で取ろうとする — 0 始まりなので最後はarr[arr.length - 1]。arr[arr.length]は範囲外でArrayIndexOutOfBoundsException - 負のインデックスを渡す — 一部の言語 (例えば
Python) ではarr[-1]で末尾要素が取れますが、Java では 負のインデックスはすべて例外。便利機能はないので、自分でarr.length - 1を書く必要がある length == 0の配列で先頭にアクセスする — 空配列に対してarr[0]を呼ぶと例外。要素にアクセスする前にarr.length > 0をチェックする習慣を付ける
さらに、int[] arr = new int[3]; のように new で確保した配列は、デフォルト値で初期化されます。int なら 0、String なら null、boolean なら false です。「中身を入れた覚えがないのに 0 が返ってくる」のは初期化のせいで、バグではありません。
例外が出たら、まず「どのインデックスでどの長さの配列だったか」を読みましょう。
Index 7 out of bounds for length 5と出たら、length 5の配列に対してindex 7を読もうとした、という意味です。
ここまでの要点
配列は 0 始まり。最後は arr[arr.length - 1]、範囲外は例外。アクセス前に 0 <= i < arr.length をチェックする習慣を付ける。
やってみよう
このレッスンの課題では、安全に要素を取り出すメソッド getAt を作ります。仕様は次のとおりです。
- 引数の
int[] arrとint indexを受け取る indexが 0 以上かつarr.length未満なら、arr[index]を返す- それ以外 (
index < 0またはindex >= arr.length) なら-1を返す
例として、getAt(new int[]{10, 20, 30}, 1) は 20 を返し、getAt(new int[]{10, 20, 30}, 5) は -1 を、getAt(new int[]{10, 20, 30}, -1) も -1 を返します。
書き上がったら、頭の中で何パターンか動きを追ってみましょう。arr.length が 3 のとき、index = 2 は OK で、index = 3 は NG。index = 0 は OK で、index = -1 は NG。境界線がどこにあるかを意識すると、> と >= の使い分けが体になじみます。
配列の要素アクセスは、これから先のレッスンで何度も出てきます。for ループで全要素を回す、特定の要素を探す、合計を求める、最大値を取る、どれも今回のインデックス指定が基本です。
よくある質問
Q. Java と他言語の文法はどう違いますか？
A. Java は静的型付けで、変数宣言時に型を明示します（int x = 0;）。中括弧でブロックを表し、文末にセミコロンが必要です。Python の動的型付けや JavaScript の柔軟さに慣れていると最初は窮屈ですが、コンパイル時にバグが発見できる安全性がメリットです。
Q. コードが動かないときに最初に見るべき場所は？
A. コンパイルエラーは行番号とエラー種別（cannot find symbol、incompatible types など）が表示されます。実行時例外はスタックトレースの最初の at ... が原因行です。IDE（IntelliJ / VS Code）の警告も丁寧に潰すと、半分のバグは未然に防げます。
Q. Java の習得後に学ぶべき技術は何ですか？
A. 基本構文を抑えたら java-intermediate（コレクション / ジェネリクス / Stream / 例外）に進み、Spring Boot や Web 開発に展開するのが王道です。クラウド時代は Kotlin / Scala への展開も視野に入りますが、まずは Java 標準を固めるのが効率的です。
次のレッスン
次は 配列を for で走査 で、配列の中身を取り出す方法を学ぼう を学びます。
事前確認 — 進む前に次の 3 つができることを確認しましょう。
- 要素アクセス の要点を自分の言葉で説明できる
- このレッスンの最小コード (または操作手順) を見ずに書ける
- 練習問題やクイズで間違えた箇所を読み直して理解した
理解度チェック (30 秒)
Q. 要素アクセス とは何か、1 文で説明してください。
A. 本文の「このレッスンで分かること」または冒頭の説明文を見直し、自分の言葉で要約できれば OK。詰まったら本レッスンの最初の H2 セクションを読み返してみましょう。
関連レッスン
要件
- メソッド名は
getAt、引数はint[] arrとint indexの 2 つ、戻り値の型はintにすること indexが0以上かつarr.length未満のとき、arr[index]を返すことindexが0未満、またはarr.length以上のときは-1を返すこと (ArrayIndexOutOfBoundsExceptionを発生させない)
入出力例
test-cases.txt
getAt([10,20,30], 1) → 20
getAt([10,20,30], 0) → 10
getAt([10,20,30], 5) → -1
getAt([10,20,30], -1) → -1
getAt([10,20,30], 3) → -1
getAt([], 0) → -1