Eksplorasi terbaru mengenai konsep array telah memicu diskusi komunitas tentang mengapa bahasa pemrograman modern terus berjuang untuk mengimplementasikan array multidimensi sejati, meskipun pentingnya yang fundamental dalam komputasi ilmiah dan analisis data.
Percakapan ini berpusat pada kesenjangan antara apa yang ditawarkan bahasa pemrograman saat ini dan apa yang sebenarnya dibutuhkan pengembang untuk manipulasi data yang kompleks. Sementara bahasa-bahasa awal seperti FORTRAN menyertakan array multidimensi dari awal, banyak bahasa kontemporer gagal menyediakan kemampuan serupa.
Bahasa Modern Meleset dari Target
Komunitas pemrograman telah menyoroti kelalaian signifikan dalam desain bahasa. Bahasa seperti Go dan Rust , meskipun memiliki arsitektur modern dan fokus pada performa, tidak memiliki dukungan native untuk array multidimensi sejati. Sebaliknya, mereka mengandalkan arrays-of-arrays, yang tidak menjamin bahwa semua sub-array memiliki panjang yang sama - persyaratan krusial untuk operasi matematika dan komputasi ilmiah.
Keterbatasan ini menjadi sangat bermasalah ketika pengembang perlu melakukan operasi seperti transposisi matriks atau slicing sepanjang sumbu yang berbeda. Diskusi komunitas mengungkapkan bahwa upaya untuk menambahkan fitur-fitur ini sering terjebak dalam detail implementasi yang kompleks, terutama seputar operasi slicing.
Arrays-of-arrays: Struktur data di mana setiap elemen dari array adalah array itu sendiri, tetapi array bagian dalam dapat memiliki panjang yang berbeda Slicing: Mengekstrak sebagian dari array, seperti mendapatkan semua elemen dari posisi 2 hingga 5
Bahasa yang Mendukung Array Multidimensi:
- FORTRAN : Array multidimensi asli (historis)
- Pascal : Tipe indeks kustom dan rentang
- Haskell : Pengindeksan array fleksibel dengan tipe kustom
- Julia : Rentang integer kustom untuk indeks array
- Ada : Rentang diskrit apa pun (integer, karakter, enum)
Bahasa yang Tidak Memiliki Array Multidimensi Sejati:
- C / C++ : Hanya array-dari-array
- Go : Tidak ada dukungan array multidimensi asli
- Rust : Implementasi array-dari-array
- Java : Array-dari-array dengan panjang variabel
Masalah Trade-off Performa
Anggota komunitas menunjukkan bahwa tantangannya melampaui implementasi sederhana. Bahasa tingkat rendah menghadapi trade-off yang parah ketika mencoba mendukung array multidimensi secara efisien. Persyaratan performa dan kompleksitas manajemen memori membuat sulit bagi perancang bahasa untuk menyepakati pendekatan tunggal yang bekerja dengan baik untuk semua kasus penggunaan.
Trade-off terlalu parah bagi orang-orang untuk menyetujui implementasi apa pun dalam bahasa tingkat rendah seperti Rust atau yang ingin menjadi tingkat rendah seperti Go .
Ini menjelaskan mengapa fitur yang tampak sederhana dalam istilah matematika menjadi kontroversial ketika diterjemahkan ke dalam desain bahasa pemrograman praktis.
Fleksibilitas Indeks Tetap Terbatas
Area lain di mana bahasa modern tertinggal adalah dalam memungkinkan skema pengindeksan yang fleksibel. Sebagian besar bahasa pemrograman memaksa pengembang menggunakan integer yang dimulai dari 0 atau 1, bahkan ketika domain masalah akan mendapat manfaat dari rentang kustom atau tipe enumerasi sebagai indeks.
Diskusi mengungkapkan bahwa hanya segelintir bahasa, termasuk Pascal dan Haskell , yang menyediakan fleksibilitas untuk mendefinisikan array dengan tipe indeks kustom. Keterbatasan ini memaksa pengembang menggunakan hash map yang kurang efisien atau menghitung offset secara manual, meninggalkan performa yang seharusnya bisa dicapai.
Hash maps: Struktur data yang menggunakan fungsi hash untuk memetakan kunci ke nilai, umumnya lebih lambat daripada akses array langsung
Representasi Tipe Array:
- Array 1D:
1..N -> ValueType - Array 2D:
1..M -> 1..N -> ValueType - Array 3D:
1..L -> 1..M -> 1..N -> ValueType - Tabel dengan data heterogen:
Row -> Col -> StructType - Array berindeks khusus:
CustomSet -> ValueType
Konteks Historis dan Arah Masa Depan
Percakapan komunitas juga menyentuh konteks historis yang menarik, mencatat bagaimana tiga register indeks IBM 704 mempengaruhi desain array multidimensi FORTRAN . Ko-evolusi hardware-software ini kontras tajam dengan pendekatan hari ini, di mana perancang bahasa sering bekerja secara independen dari kemampuan hardware yang mendasarinya.
Diskusi menunjukkan bahwa meskipun fondasi matematika untuk penanganan array yang lebih baik dipahami dengan baik, tantangan praktis implementasi dalam lingkungan pemrograman modern terus menciptakan hambatan. Sampai perancang bahasa dapat menyelesaikan trade-off ini, pengembang akan terus mengatasi keterbatasan ini menggunakan solusi yang kurang elegan.
Debat yang sedang berlangsung menyoroti bagaimana struktur data fundamental yang tampak terpecahkan dari perspektif teoretis dapat tetap menantang untuk diimplementasikan secara efektif dalam praktik, mempengaruhi segala hal dari komputasi ilmiah hingga alur kerja analisis data.
Referensi: 2000 words about arrays and tables