実行できるC#ドキュメント: 配列

Q: C#で配列の長さを取得するには？

Length プロパティを使います：scores.Length。メソッドではなくプロパティなので、かっこは付けません。2次元配列の Length は要素の総数です。行数には GetLength(0)、列数には GetLength(1) を使います。

Q: C#で配列をソートするには？

Array.Sort(arr) は配列をその場で昇順に並べ替えます。降順にするには、ソートの後に Array.Reverse(arr) を呼ぶか、比較を渡します：Array.Sort(arr, (a, b) => b.CompareTo(a))。元の配列を残したまま並べ替えたコピーを得るには、LINQを使います：arr.OrderBy(x => x).ToArray()。

Q: C#の2次元配列とジャグ配列の違いは何ですか？

2次元配列 int[,] は1つの長方形のブロックで、すべての行が同じ列数を持ち、grid[row, col] でアクセスします。ジャグ配列 int[][] は配列の配列で、各行は独自の長さを持てる別々の配列であり、rows[i][j] でアクセスします。ジャグ配列の各行は使う前に作成する必要があり、そうしないと null です。

Q: C#で配列のサイズを変更できますか？

できません。配列の長さは作成時に固定されます。Array.Resize(ref arr, newSize) はサイズを変えているように見えますが、新しい配列を確保して要素をコピーし、変数を新しい配列に向けています。サイズが頻繁に変わるなら List を使います。

Q: 配列を表示するとSystem.Int32[]と出るのはなぜですか？

Console.WriteLine(arr) は arr.ToString() を呼びますが、配列はこれをオーバーライドしていないので、型名が表示されます。代わりに要素を1つの文字列に連結します：Console.WriteLine(string.Join(", ", arr))。

Q: C#では配列とListのどちらを使うべきですか？

12か月やゲームの盤面のように、要素の数がわかっていて固定なら配列を使います。時間とともに要素が追加や削除されるなら List を使います。どちらも定数時間でインデックスアクセスでき、List は内部で要素を配列に格納しています。

配列は、1つの型の要素を固定の数だけ、メモリ上に隣り合わせで保持します。長さは作成時に決め、要素は0から始まるインデックスで読み書きし、その後に長さが変わることはありません。

配列の宣言と初期化

配列の型は、要素の型の後に [] を付けたものです。作り方はいくつかあります。

using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        int[] scores = new int[4];                     // 4 elements, all 0
        string[] names = { "Ana", "Ben", "Chloe" };     // initializer
        double[] prices = new double[] { 2.5, 9.99 };   // explicit form
        var days = new[] { "Mon", "Tue", "Wed" };       // type inferred: string[]

        scores[0] = 90;
        scores[3] = 72;

        Console.WriteLine(string.Join(", ", scores));
        Console.WriteLine(names[1]);
        Console.WriteLine(prices.Length + " prices, " + days.Length + " days");
    }
}

出力：

90, 0, 0, 72
Ben
2 prices, 3 days

new int[4] は、すべての要素をその型の既定値で埋めます。数値なら 0、bool なら false、文字列やその他の参照型なら null です。短い形 { "Ana", "Ben" } は宣言でしか使えません。既存の変数に代入するときは names = new[] { "Dev", "Eli" }; が必要です。

Length、インデックス、最後の要素

インデックスは 0 から Length - 1 までです。Length はプロパティなので、（LINQの Count() メソッドと違って）かっこは付けません。

using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        int[] temps = { 18, 21, 25, 19, 16 };

        Console.WriteLine("Count: " + temps.Length);
        Console.WriteLine("First: " + temps[0]);
        Console.WriteLine("Last: " + temps[temps.Length - 1]);

        try
        {
            Console.WriteLine(temps[5]);
        }
        catch (IndexOutOfRangeException e)
        {
            Console.WriteLine("Caught " + e.GetType().Name);
        }
    }
}

出力：

Count: 5
First: 18
Last: 16
Caught IndexOutOfRangeException

範囲外を読み書きすると、実行時に IndexOutOfRangeException が投げられます。コンパイラはこれを検出しません。よくある原因は、ループの条件を i < arr.Length ではなく i <= arr.Length と書くことです。

C# 8以降では末尾からのインデックスと範囲の構文が加わり、最後の要素やスライスを短く書けます。

int last = temps[^1];        // 16
int[] middle = temps[1..4];  // { 21, 25, 19 }, a new array

配列をループする

for ループならインデックスが得られます。foreach は各要素を返し、読むだけならこちらのほうが明確です。

using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        decimal[] prices = { 4.50m, 12.00m, 3.25m };

        for (int i = 0; i < prices.Length; i++)
        {
            prices[i] = Math.Round(prices[i] * 1.10m, 2); // raise every price by 10%
        }

        decimal total = 0;
        foreach (decimal p in prices)
        {
            total += p;
        }

        Console.WriteLine(string.Join(" | ", prices));
        Console.WriteLine("Total: " + total);
    }
}

出力：

4.95 | 13.20 | 3.58
Total: 21.73

foreach の変数は読み取り専用で、ループの中で p = 0; と書くとコンパイルエラーになります。要素を変更するには、インデックスでループします。

ソート、反転、検索

静的な Array クラスにヘルパーがあります。Array.Sort はその場で並べ替えて何も返さないので、元の順序は失われます。

using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        int[] scores = { 72, 95, 60, 88, 79 };

        Array.Sort(scores);
        Console.WriteLine("Ascending:  " + string.Join(", ", scores));

        Array.Reverse(scores);
        Console.WriteLine("Descending: " + string.Join(", ", scores));

        Console.WriteLine("Index of 60: " + Array.IndexOf(scores, 60));
        Console.WriteLine("Index of 99: " + Array.IndexOf(scores, 99));
        Console.WriteLine("Any above 90: " + Array.Exists(scores, s => s > 90));
        Console.WriteLine("First below 75: " + Array.Find(scores, s => s < 75));

        string[] names = { "chloe", "Ana", "ben" };
        Array.Sort(names, StringComparer.OrdinalIgnoreCase);
        Console.WriteLine(string.Join(", ", names));

        string[] fruits = { "kiwi", "banana", "fig" };
        Array.Sort(fruits, (a, b) => a.Length.CompareTo(b.Length)); // by length
        Console.WriteLine(string.Join(", ", fruits));
    }
}

出力：

Ascending:  60, 72, 79, 88, 95
Descending: 95, 88, 79, 72, 60
Index of 60: 4
Index of 99: -1
Any above 90: True
First below 75: 72
Ana, ben, chloe
fig, kiwi, banana

Array.IndexOf は値が見つからないと -1 を返します。Array.Find は何も一致しないとその型の既定値（ここでは 0）を返し、数値では区別がつかなくなります。それが問題になるときは Array.FindIndex を使います。1回の呼び出しで降順にソートするには Array.Sort(scores, (a, b) => b.CompareTo(a)) と書きます。

元の配列に触れずにソート結果が欲しいなら、LINQが新しい配列を返します：var sorted = scores.OrderBy(s => s).ToArray();。LINQを参照してください。

サイズの変更：配列は大きくならない

長さは固定です。Array.Resize は指定したサイズの新しい配列を作り、要素をコピーし、ref で渡した変数を更新します。

using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        string[] queue = { "Ana", "Ben" };
        string[] before = queue;

        Array.Resize(ref queue, 4);
        queue[2] = "Chloe";

        Console.WriteLine(queue.Length);
        Console.WriteLine(before.Length);             // the old array is unchanged
        Console.WriteLine(queue[3] == null);          // new slots get the default
        Console.WriteLine(ReferenceEquals(before, queue));
    }
}

出力：

4
2
True
False

サイズを変えるたびにすべての要素がコピーされます。ループの中で配列を1要素ずつ大きくするのは遅く、List<T> は内部の配列を2倍にすることで、まさにそれをより効率的に行ってくれます。

配列は参照型：コピー

配列を別の変数に代入すると、要素ではなく参照がコピーされます。すると両方の名前が同じ配列を指します。

using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        int[] original = { 1, 2, 3 };

        int[] alias = original;
        alias[0] = 100;
        Console.WriteLine(original[0]); // 100: same array

        int[] copy = (int[])original.Clone();
        copy[1] = 200;
        Console.WriteLine(original[1]); // 2: independent array

        int[] target = new int[5];
        Array.Copy(original, 0, target, 1, 3); // source, start, dest, start, count
        Console.WriteLine(string.Join(", ", target));
    }
}

出力：

100
2
0, 100, 2, 3, 0

配列をメソッドに渡すときも同じで、メソッドは呼び出し側の要素を変更できます。Clone、Array.Copy、CopyTo、LINQの ToArray() はどれも浅いコピーを作ります。オブジェクトの配列では、新しい配列も同じオブジェクトへの参照を持つので、copy[0].Name を変更すると original[0] から見える内容も変わります。

配列を == で比較すると参照が比較されます。内容を比較するには、System.Linq の a.SequenceEqual(b) を使います。

2次元配列（多次元配列）

長方形のグリッドは、角かっこの中にカンマを入れて宣言します。[row, col] でアクセスします。

using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        int[,] seats = new int[2, 3]; // 2 rows, 3 columns
        seats[0, 1] = 1;
        seats[1, 2] = 1;

        int[,] grid =
        {
            { 1, 2, 3 },
            { 4, 5, 6 },
        };

        Console.WriteLine("Rows: " + grid.GetLength(0));
        Console.WriteLine("Cols: " + grid.GetLength(1));
        Console.WriteLine("Length: " + grid.Length + ", Rank: " + grid.Rank);

        for (int r = 0; r < seats.GetLength(0); r++)
        {
            for (int c = 0; c < seats.GetLength(1); c++)
            {
                Console.Write(seats[r, c] == 1 ? "X " : ". ");
            }
            Console.WriteLine();
        }
    }
}

出力：

Rows: 2
Cols: 3
Length: 6, Rank: 2
. X . 
. . X

2次元配列の Length は要素の総数（2行3列のグリッドなら6）なので、ネストしたループでは GetLength(0) と GetLength(1) を使います。Rank は次元の数です。3次元も同じように new int[4, 4, 4] と cube[x, y, z] で扱えます。2次元配列を foreach すると、すべての要素を行ごとに訪れます。

ジャグ配列（配列の配列）

ジャグ配列 int[][] は、要素そのものが配列である配列で、内側の各配列は独自の長さを持てます。「顧客ごとの注文」のように行ごとにサイズが異なるデータに向いています。

using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        int[][] orders = new int[3][]; // 3 rows, none created yet
        orders[0] = new[] { 20, 35 };
        orders[1] = new[] { 12 };
        orders[2] = new[] { 8, 15, 40, 22 };

        for (int i = 0; i < orders.Length; i++)
        {
            Console.WriteLine("Customer " + i + ": " + orders[i].Length
                + " orders, " + string.Join(", ", orders[i]));
        }

        int[][] empty = new int[2][];
        Console.WriteLine(empty[0] == null);
    }
}

出力：

Customer 0: 2 orders, 20, 35
Customer 1: 1 orders, 12
Customer 2: 4 orders, 8, 15, 40, 22
True

new int[3][] が作るのは外側の配列だけです。各行は null から始まり、行を代入する前に orders[0][0] にアクセスすると NullReferenceException が投げられます。new int[3][4] という構文は許されていないので、各行は自分で作ります。

本当のグリッド（盤面、行列、ピクセル）には [,] を、行の長さが異なる場合や行全体を入れ替えたい場合には [][] を使います。

配列とListの比較

	配列 `T[]`	`List<T>`
サイズ	作成時に固定	増減する
要素数	`Length` プロパティ	`Count` プロパティ
追加と削除	不可（`Array.Resize` のみ）	`Add`、`Insert`、`Remove`
多次元	`[,]` と `[][]`	リストのリストのみ
典型的な用途	サイズが決まっているもの、参照表、バッファー	変化するコレクション

変換はどちらの方向も1回の呼び出しで済みます：new List<int>(arr) または arr.ToList()、そして list.ToArray()。List<T> は伸縮できる版です。

よくある間違い

ループでの i <= arr.Length。 最後の有効なインデックスは Length - 1 なので、IndexOutOfRangeException が投げられます。
配列をそのまま表示する。 Console.WriteLine(arr) は System.Int32[] と表示します。string.Join を使います。
Array.Sort がソート済みの配列を返すと思う。 void を返し、その場で並べ替えます。
= でコピーする。 それは参照のコピーです。Clone() か ToArray() を使います。
作成前のジャグ配列の行を使う。 new T[n][] の各行は、代入されるまで null です。
2次元配列の行数に Length を使う。 すべての要素を数えてしまいます。GetLength(0) を使います。

よくある質問

C#で配列の長さを取得するには？

Length プロパティを使います：scores.Length。メソッドではなくプロパティなので、かっこは付けません。2次元配列の Length は要素の総数です。行数には GetLength(0)、列数には GetLength(1) を使います。

C#で配列をソートするには？

Array.Sort(arr) は配列をその場で昇順に並べ替えます。降順にするには、ソートの後に Array.Reverse(arr) を呼ぶか、比較を渡します：Array.Sort(arr, (a, b) => b.CompareTo(a))。元の配列を残したまま並べ替えたコピーを得るには、LINQを使います：arr.OrderBy(x => x).ToArray()。

C#の2次元配列とジャグ配列の違いは何ですか？

2次元配列 int[,] は1つの長方形のブロックで、すべての行が同じ列数を持ち、grid[row, col] でアクセスします。ジャグ配列 int[][] は配列の配列で、各行は独自の長さを持てる別々の配列であり、rows[i][j] でアクセスします。ジャグ配列の各行は使う前に作成する必要があり、そうしないと null です。

C#で配列のサイズを変更できますか？

できません。配列の長さは作成時に固定されます。Array.Resize(ref arr, newSize) はサイズを変えているように見えますが、新しい配列を確保して要素をコピーし、変数を新しい配列に向けています。サイズが頻繁に変わるなら List<T> を使います。

配列を表示するとSystem.Int32[]と出るのはなぜですか？

Console.WriteLine(arr) は arr.ToString() を呼びますが、配列はこれをオーバーライドしていないので、型名が表示されます。代わりに要素を1つの文字列に連結します：Console.WriteLine(string.Join(", ", arr))。

C#では配列とListのどちらを使うべきですか？

12か月やゲームの盤面のように、要素の数がわかっていて固定なら配列を使います。時間とともに要素が追加や削除されるなら List<T> を使います。どちらも定数時間でインデックスアクセスでき、List<T> は内部で要素を配列に格納しています。