Atcoder 競プロ典型90問 【004 Cross Sum】 Javaで詰まった話

こんにちは、Kuniです。現在Javaを学習中で、Atcoderでコーディング力を高めているところです。
そこで競プロ典型90問 004-CrossSumにおいて、TLEが続いてしまい詰まったので、共有します。

TLEのプログラムとACのプログラム

TLEとなってしまったプログラム

import java.util.*;

public class Main {
    public static void main(String[] args){
        //標準入力受け取り準備
      Scanner scanner = new Scanner(System.in);
 
      //Intで読み込み
      int H = scanner.nextInt();
      int W = scanner.nextInt();
      
      //配列定義&格納
      int[][] number = new int[H][W];
      for(int i = 0; i < H; i++){
        for(int j = 0; j < W; j++){
          number[i][j] = scanner.nextInt();
        }
      }
      scanner.close();
 
      //行と列の合計値計算
      int[] sum_line = new int[H];
      int[] sum_row = new int[W];
      for(int i = 0; i < H; i++){
        for(int j = 0; j < W; j++){
          sum_line[i] += number[i][j];
          sum_row[j] += number[i][j];
        }
      }
 
      //結果格納配列
      int[][] result = new int[H][W];
      for(int i = 0; i < H; i++){
        for(int j = 0; j < W; j++){
          result[i][j] = sum_line[i] + sum_row[j] - number[i][j];
          System.out.printf("%d"+" ", result[i][j]);
        }
        System.out.printf("\n");
      }
    }
}

ACとなったプログラム

import java.util.Scanner;

public class Main { //クラス名はMain
    public static void main(String[] args) {

      //標準入力受け取り準備
      Scanner scanner = new Scanner(System.in);

      //Intで読み込み
      int H = Integer.parseInt(scanner.next());
      int W = Integer.parseInt(scanner.next());
      
      //配列格納
      int[][] number = new int[H][W];
      for(int i = 0; i < H; i++){
        for(int j = 0; j < W; j++){
          number[i][j] = Integer.parseInt(scanner.next());
        }
      }
      scanner.close();

      //行と列の合計値計算
      int[] sum_line = new int[H];
      int[] sum_row = new int[W];
      for(int i = 0; i < H; i++){
        for(int j = 0; j < W; j++){
          sum_line[i] += number[i][j];
          sum_row[j] += number[i][j];
        }
      }

      //結果格納配列
      for(int i = 0; i < H; i++){
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for(int j = 0; j < W; j++){
          if(j != 0){
            sb.append(" ");
          }
          sb.append(sum_line[i] + sum_row[j] - number[i][j]);
        }
        System.out.println(sb.toString());
      }
    }
}

TLEとなっていた原因

　Javaでは、プログラムを実行するためにVMが存在しているそうですが、変数を保存するための宣言で値を保存しておくためのヒープを確保します。ループを使ってどんどんと値を入れていくような処理をすると、ヒープ領域が増えていってしまい、処理速度の低下に繋がるそうです。
　TLEが発生していたプログラムはこのことが原因で処理速度が低下し、設定時間内にプログラムを終わらせることができませんでした。
　そこでこの問題を解決するために利用するのが、StringBuilderクラスです。

StringBuilderクラスとは

　このクラスは文字列操作を行うことができます。その中でString型はimmutableなオブジェクトですが、StringBuilderはmutableなオブジェクトで、元の文字列を書き換えることができます。今回の問題に対しては文字列を結合するために利用します。
　プログラム内ではStringBuilderのインスタンスを生成し、appendメソッドを利用してインスタンス変数に値を追加します。最後の出力の際にはテキストとして出力を行っています。

　参考になれば嬉しいです！！