Aula 51 - Loop Aninhado para Formar Matrizes

O que é Loop Aninhado?

Um loop aninhado (nested loops) é quando temos um loop dentro de outro loop. Isso é muito útil para trabalhar com matrizes (arrays bidimensionais), pois precisamos percorrer linhas e colunas.

Estrutura de Loop Aninhado

for (int i = 0; i < linhas; i++) {           // Loop externo - linhas
    for (int j = 0; j < colunas; j++) {       // Loop interno - colunas
        // Código para processar matriz[i][j]
    }
}
            

Exemplo Básico: Construindo uma Matriz

public class ConstruirMatriz {
    public static void main(String[] args) {
        // Criando uma matriz 3x4 vazia
        int[][] matriz = new int[3][4];
        
        // Preenchendo a matriz com loop aninhado
        for (int i = 0; i < matriz.length; i++) {              // Linhas
            for (int j = 0; j < matriz[i].length; j++) {       // Colunas
                matriz[i][j] = i + j;
            }
        }
        
        // Exibindo a matriz
        System.out.println("Matriz 3x4:");
        for (int i = 0; i < matriz.length; i++) {
            for (int j = 0; j < matriz[i].length; j++) {
                System.out.print(matriz[i][j] + "\t");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

matriz[i] - Especificando uma Fileira

Em Java, matriz[i] representa uma linha inteira da matriz. Isso é útil quando queremos referenciar ou trabalhar com uma linha completa.

public class AcessarFileira {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] matriz = {
            {10, 20, 30},
            {40, 50, 60},
            {70, 80, 90}
        };
        
        // matriz[i] é uma linha inteira
        System.out.println("Primeira linha: matriz[0]");
        for (int j = 0; j < matriz[0].length; j++) {
            System.out.print(matriz[0][j] + " ");
        }
        
        System.out.println("\n\nSegunda linha: matriz[1]");
        for (int j = 0; j < matriz[1].length; j++) {
            System.out.print(matriz[1][j] + " ");
        }
    }
}

matriz[i].length - Comprimento da Fileira

matriz[i].length retorna o número de colunas da linha i.

public class ComprimentoFileira {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] matriz = {
            {1, 2, 3, 4},
            {5, 6, 7, 8},
            {9, 10, 11, 12}
        };
        
        // Mostrando o comprimento de cada linha
        System.out.println("Número de linhas: " + matriz.length);
        
        for (int i = 0; i < matriz.length; i++) {
            System.out.println("Linha " + i + " tem " + matriz[i].length + " colunas");
        }
    }
}

Exemplo Prático: Tabuada

public class Tabuada {
    public static void main(String[] args) {
        // Criando uma matriz 10x10 para tabuada
        int[][] tabuada = new int[10][10];
        
        // Preenchendo com loop aninhado
        for (int i = 0; i < tabuada.length; i++) {
            for (int j = 0; j < tabuada[i].length; j++) {
                tabuada[i][j] = (i + 1) * (j + 1);
            }
        }
        
        // Exibindo a tabuada
        System.out.println("=== TABUADA 10x10 ===");
        System.out.print("\t");
        for (int j = 1; j <= 10; j++) {
            System.out.print(j + "\t");
        }
        System.out.println();
        
        for (int i = 0; i < tabuada.length; i++) {
            System.out.print((i + 1) + "\t");
            for (int j = 0; j < tabuada[i].length; j++) {
                System.out.print(tabuada[i][j] + "\t");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

Matrizes de Valores Inteiros

public class MatrizInteiros {
    public static void main(String[] args) {
        // Criando matriz 5x5
        int[][] matriz = new int[5][5];
        
        // Preenchendo com valores sequenciais
        int valor = 1;
        for (int i = 0; i < matriz.length; i++) {
            for (int j = 0; j < matriz[i].length; j++) {
                matriz[i][j] = valor;
                valor++;
            }
        }
        
        // Exibindo
        System.out.println("Matriz 5x5 com valores de 1 a 25:");
        for (int i = 0; i < matriz.length; i++) {
            for (int j = 0; j < matriz[i].length; j++) {
                System.out.printf("%3d ", matriz[i][j]);
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

Matrizes de Valores Decimais

public class MatrizDecimais {
    public static void main(String[] args) {
        // Matriz de temperaturas (3 dias x 4 horários)
        double[][] temperaturas = new double[3][4];
        
        // Preenchendo com valores simulados
        for (int i = 0; i < temperaturas.length; i++) {
            for (int j = 0; j < temperaturas[i].length; j++) {
                temperaturas[i][j] = 20.0 + (i * 2) + (j * 1.5);
            }
        }
        
        // Exibindo
        System.out.println("Temperaturas (3 dias x 4 horários):");
        System.out.println("Dia\t06h\t12h\t18h\t00h");
        System.out.println("----------------------------------------");
        
        for (int i = 0; i < temperaturas.length; i++) {
            System.out.print((i + 1) + "\t");
            for (int j = 0; j < temperaturas[i].length; j++) {
                System.out.printf("%.1f\t", temperaturas[i][j]);
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

Padrões com Loop Aninhado

Padrão 1: Matriz Identidade

public class MatrizIdentidade {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] identidade = new int[4][4];
        
        // Diagonal principal recebe 1
        for (int i = 0; i < identidade.length; i++) {
            for (int j = 0; j < identidade[i].length; j++) {
                if (i == j) {
                    identidade[i][j] = 1;
                } else {
                    identidade[i][j] = 0;
                }
            }
        }
        
        System.out.println("Matriz Identidade 4x4:");
        for (int i = 0; i < identidade.length; i++) {
            for (int j = 0; j < identidade[i].length; j++) {
                System.out.print(identidade[i][j] + " ");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

Padrão 2: Tabuleiro de Xadrez

public class TabuleiroXadrez {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] tabuleiro = new int[8][8];
        
        // Alternando 0 e 1
        for (int i = 0; i < tabuleiro.length; i++) {
            for (int j = 0; j < tabuleiro[i].length; j++) {
                tabuleiro[i][j] = (i + j) % 2;
            }
        }
        
        System.out.println("Padrão de Tabuleiro 8x8:");
        for (int i = 0; i < tabuleiro.length; i++) {
            for (int j = 0; j < tabuleiro[i].length; j++) {
                System.out.print(tabuleiro[i][j] + " ");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

Operações com Matrizes

Soma de Todos os Elementos

public class SomaMatriz {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] matriz = {
            {1, 2, 3},
            {4, 5, 6},
            {7, 8, 9}
        };
        
        int soma = 0;
        
        // Somando todos os elementos
        for (int i = 0; i < matriz.length; i++) {
            for (int j = 0; j < matriz[i].length; j++) {
                soma += matriz[i][j];
            }
        }
        
        System.out.println("Soma de todos os elementos: " + soma);
    }
}

Maior Valor na Matriz

public class MaiorValorMatriz {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] matriz = {
            {15, 23, 8},
            {42, 19, 35},
            {27, 31, 12}
        };
        
        int maior = matriz[0][0];
        
        // Encontrando o maior valor
        for (int i = 0; i < matriz.length; i++) {
            for (int j = 0; j < matriz[i].length; j++) {
                if (matriz[i][j] > maior) {
                    maior = matriz[i][j];
                }
            }
        }
        
        System.out.println("Maior valor na matriz: " + maior);
    }
}

Exemplo Completo: Sistema de Notas

public class SistemaNotas {
    public static void main(String[] args) {
        // Matriz: 4 alunos x 3 provas
        double[][] notas = {
            {7.5, 8.0, 9.0},
            {6.5, 7.5, 8.5},
            {9.0, 9.5, 8.0},
            {5.5, 6.0, 7.0}
        };
        
        System.out.println("=== SISTEMA DE NOTAS ===");
        System.out.println("Aluno\tP1\tP2\tP3\tMédia");
        System.out.println("----------------------------------------");
        
        // Calculando média de cada aluno
        for (int i = 0; i < notas.length; i++) {
            System.out.print((i + 1) + "\t");
            
            double soma = 0;
            for (int j = 0; j < notas[i].length; j++) {
                System.out.print(notas[i][j] + "\t");
                soma += notas[i][j];
            }
            
            double media = soma / notas[i].length;
            System.out.printf("%.2f\n", media);
        }
        
        // Média geral da turma
        double somaGeral = 0;
        int totalNotas = 0;
        
        for (int i = 0; i < notas.length; i++) {
            for (int j = 0; j < notas[i].length; j++) {
                somaGeral += notas[i][j];
                totalNotas++;
            }
        }
        
        double mediaGeral = somaGeral / totalNotas;
        System.out.println("\nMédia geral da turma: " + String.format("%.2f", mediaGeral));
    }
}

Resumo da Aula