Массивы
Массив представляет набор однотипных данных. Объявление массива похоже на объявление переменной за тем исключением, что после указания типа ставятся квадратные скобки:
тип_переменной[] название_массива;Например, определим массив целых чисел:
int[] numbers;После определения переменной массива мы можем присвоить ей определенное значение:
int[] nums = new int[4];Здесь вначале мы объявили массив nums, который будет хранить данные типа int. Далее используя операцию new, мы выделили память для 4 элементов массива: new int[4]. Число 4 еще называется длиной массива. При таком определении все элементы получают значение по умолчанию, которое предусмотренно для их типа. Для типа int значение по умолчанию - 0.
Также мы сразу можем указать значения для этих элементов:
int[] nums2 = new int[4] { 1, 2, 3, 5 };
int[] nums3 = new int[] { 1, 2, 3, 5 };
int[] nums4 = new[] { 1, 2, 3, 5 };
int[] nums5 = { 1, 2, 3, 5 };Все перечисленные выше способы будут равноценны.
Подобным образом можно определять массивы и других типов, например, массив значений типа string:
string[] people = { "Tom", "Sam", "Bob" };Начиная с версии C# 12 для определения массивов можно использовать выражения коллекций, которые предполагают заключение элементов массива в квадратные скобки:
int[] nums1 = [ 1, 2, 3, 5 ];
int[] nums2 = []; // пустой массивИндексы и получение элементов массива
Для обращения к элементам массива используются индексы. Индекс представляет номер элемента в массиве, при этом нумерация начинается с нуля, поэтому индекс первого элемента будет равен 0, индекс четвертого элемента - 3.
Используя индексы, мы можем получить элементы массива:
int[] numbers = { 1, 2, 3, 5 };
// получение элемента массива
Console.WriteLine(numbers[3]); // 5
// получение элемента массива в переменную
var n = numbers[1]; // 2
Console.WriteLine(n); // 2Также мы можем изменить элемент массива по индексу:
int[] numbers = { 1, 2, 3, 5 };
// изменим второй элемент массива
numbers[1] = 505;
Console.WriteLine(numbers[1]); // 505И так как у нас массив определен только для 4 элементов, то мы не можем обратиться, например, к шестому элементу. Если мы так попытаемся сделать, то мы получим ошибку во время выполнения:
int[] numbers = { 1, 2, 3, 5 };
Console.WriteLine(numbers[6]); // ! Ошибка - в массиве только 4 элементаСвойство Length и длина массива
Каждый массив имеет свойство Length, которое хранит длину массива. Например, получим длину выше созданного массива numbers:
int[] numbers = { 1, 2, 3, 5 };
Console.WriteLine(numbers.Length); // 4Для получения длины массива после названия массива через точку указывается свойство Length: numbers.Length.
Получение элементов с конца массива
Благодаря наличию свойства Length, мы можем вычислить индекс последнего элемента массива - это длина массива - 1. Например, если длина массива - 4 (то есть массив имеет 4 элемента), то индекс последнего элемента будет равен 3. И, используя свойство Length, мы можем легко получить элементы с конца массива:
int[] numbers = { 1, 2, 3, 5};
Console.WriteLine(numbers[numbers.Length - 1]); // 5 - первый с конца или последний элемент
Console.WriteLine(numbers[numbers.Length - 2]); // 3 - второй с конца или предпоследний элемент
Console.WriteLine(numbers[numbers.Length - 3]); // 2 - третий элемент с концаОднако при подобном подходе выражения типа numbers.Length - 1, смысл которых состоит в том, чтобы получить какой-то определенный элемент с конца массива, утяжеляют код. И, начиная, с версии C# 8.0 в язык был добавлен специальный оператор ^, с помощью которого можно задать индекс относительно конца коллекции.
Перепишем предыдущий пример, применяя оператор ^:
int[] numbers = { 1, 2, 3, 5};
Console.WriteLine(numbers[^1]); // 5 - первый с конца или последний элемент
Console.WriteLine(numbers[^2]); // 3 - второй с конца или предпоследний элемент
Console.WriteLine(numbers[^3]); // 2 - третий элемент с концаПеребор массивов
Для перебора массивов мы можем использовать различные типы циклов. Например, цикл foreach:
int[] numbers = { 1, 2, 3, 4, 5 };
foreach (int i in numbers)
{
Console.WriteLine(i);
}Здесь в качестве контейнера выступает массив данных типа int. Поэтому мы объявляем переменную с типом int
Подобные действия мы можем сделать и с помощью цикл for:
int[] numbers = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for (int i = 0; i < numbers.Length; i++)
{
Console.WriteLine(numbers[i]);
}В то же время цикл for более гибкий по сравнению с foreach. Если foreach последовательно извлекает элементы контейнера и только для чтения, то в цикле for мы можем перескакивать на несколько элементов вперед в зависимости от приращения счетчика, а также можем изменять элементы:
int[] numbers = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for (int i = 0; i < numbers.Length; i++)
{
numbers[i] = numbers[i] * 2;
Console.WriteLine(numbers[i]);
}Также можно использовать и другие виды циклов, например, while:
int[] numbers = { 1, 2, 3, 4, 5 };
int i = 0;
while(i < numbers.Length)
{
Console.WriteLine(numbers[i]);
i++;
}Многомерные массивы
Массивы характеризуются таким понятием как ранг или количество измерений. Выше мы рассматривали массивы, которые имеют одно измерение (то есть их ранг равен 1) - такие массивы можно представлять в виде ряда (строки или столбца) элемента. Но массивы также бывают многомерными. У таких массивов количество измерений (то есть ранг) больше 1.
Массивы которые имеют два измерения (ранг равен 2) называют двухмерными. Например, создадим одномерный и двухмерный массивы, которые имеют одинаковые элементы:
int[] nums1 = new int[] { 0, 1, 2, 3, 4, 5 };
int[,] nums2 = { { 0, 1, 2 }, { 3, 4, 5 } };Визуально оба массива можно представить следующим образом:
Одномерный массив nums1
┌───┐ ┌───┐ ┌───┐ ┌───┐ ┌───┐ ┌───┐
│ 0 │ │ 1 │ │ 2 │ │ 3 │ │ 4 │ │ 5 │
└───┘ └───┘ └───┘ └───┘ └───┘ └───┘Двухмерный массив nums2
┌───┐ ┌───┐ ┌───┐
│ 0 │ │ 1 │ │ 2 │
└───┘ └───┘ └───┘
┌───┐ ┌───┐ ┌───┐
│ 3 │ │ 4 │ │ 5 │
└───┘ └───┘ └───┘Поскольку массив nums2 двухмерный, он представляет собой простую таблицу. Все возможные способы определения двухмерных массивов:
int[,] nums1;
int[,] nums2 = new int[2, 3];
int[,] nums3 = new int[2, 3] { { 0, 1, 2 }, { 3, 4, 5 } };
int[,] nums4 = new int[,] { { 0, 1, 2 }, { 3, 4, 5 } };
int[,] nums5 = new [,]{ { 0, 1, 2 }, { 3, 4, 5 } };
int[,] nums6 = { { 0, 1, 2 }, { 3, 4, 5 } };Массивы могут иметь и большее количество измерений. Объявление трехмерного массива могло бы выглядеть так:
int[,,] nums3 = new int[2, 3, 4];Соответственно могут быть и четырехмерные массивы и массивы с большим количеством измерений. Но на практике обычно используются одномерные и двухмерные массивы.
Определенную сложность может представлять перебор многомерного массива. Прежде всего надо учитывать, что длина такого массива - это совокупное количество элементов.
int[,] numbers = { { 1, 2, 3 }, { 4, 5, 6 }};
foreach (int i in numbers)
Console.Write($"{i} ");В данном случае длина массива numbers равна 6. И цикл foreach выводит все элементы массива в строку:
1 2 3 4 5 6
Но что если мы хотим отдельно пробежаться по каждой строке в таблице? В этом случае надо получить количество элементов в размерности. В частности, у каждого массива есть метод GetUpperBound(номер_размерности), который возвращает индекс последнего элемента в определенной размерности. И если мы говорим непосредственно о двухмерном массиве, то первая размерность (с индексом 0) по сути это и есть таблица. И с помощью выражения
numbers.GetUpperBound(0) + 1можно получить количество строк таблицы, представленной двухмерным массивом. А через
numbers.Length / количество_строкможно получить количество элементов в каждой строке:
int[,] numbers = { { 1, 2, 3 }, { 4, 5, 6 }};
int rows = numbers.GetUpperBound(0) + 1; // количество строк
int columns = numbers.Length / rows; // количество столбцов
// или так
// int columns = numbers.GetUpperBound(1) + 1;
for (int i = 0; i < rows; i++)
{
for (int j = 0; j < columns; j++)
{
Console.Write($"{numbers[i, j]} \t");
}
Console.WriteLine();
}1 2 3
4 5 6
Массив массивов
От многомерных массивов надо отличать массив массивов или так называемый “зубчатый массив”:
int[][] nums = new int[3][];
nums[0] = new int[2] { 1, 2 }; // выделяем память для первого подмассива
nums[1] = new int[3] { 1, 2, 3 }; // выделяем память для второго подмассива
nums[2] = new int[5] { 1, 2, 3, 4, 5 }; // выделяем память для третьего подмассиваЗдесь две группы квадратных скобок указывают, что это массив массивов, то есть такой массив, который в свою очередь содержит в себе другие массивы. Причем длина массива указывается только в первых квадратных скобках, все последующие квадратные скобки должны быть пусты: new int[3][]. В данном случае у нас массив nums содержит три массива. Причем размерность каждого из этих массивов может не совпадать.
Альтернативное определение массива массивов:
int[][] numbers = {
new int[] { 1, 2 },
new int[] { 1, 2, 3, 4, 5 },
new int[] { 1, 2, 3 }
};Зубчатый массив nums
┌───┐ ┌───┐
│ 1 │ │ 2 │
└───┘ └───┘
┌───┐ ┌───┐ ┌───┐ ┌───┐ ┌───┐
│ 1 │ │ 2 │ │ 3 │ │ 4 │ │ 5 │
└───┘ └───┘ └───┘ └───┘ └───┘
┌───┐ ┌───┐ ┌───┐
│ 1 │ │ 2 │ │ 3 │
└───┘ └───┘ └───┘Используя вложенные циклы, можно перебирать зубчатые массивы. Например:
int[][] numbers = new int[3][];
numbers[0] = new int[] { 1, 2 };
numbers[1] = new int[] { 1, 2, 3 };
numbers[2] = new int[] { 1, 2, 3, 4, 5 };
foreach(int[] row in numbers)
{
foreach(int number in row)
{
Console.Write($"{number} \t");
}
Console.WriteLine();
}
// перебор с помощью цикла for
for (int i = 0; i<numbers.Length;i++)
{
for (int j =0; j<numbers[i].Length; j++)
{
Console.Write($"{numbers[i][j]} \t");
}
Console.WriteLine();
}Основные понятия массивов
Суммируем основные понятия массивов:
- Ранг (rank): количество измерений массива
- Длина измерения (dimension length): длина отдельного измерения массива
- Длина массива (array length): количество всех элементов массива
Например, возьмем массив
int[,] numbers = new int[3, 4];Массив numbers двухмерный, то есть он имеет два измерения, поэтому его ранг равен 2. Длина первого измерения - 3, длина второго измерения - 4. Длина массива (то есть общее количество элементов) - 12.