Tablice w C#: deklaracja, Length, sortowanie, tablice 2D i postrzępione

Tablica przechowuje stałą liczbę elementów jednego typu, ułożonych w pamięci jeden obok drugiego. Długość wybierasz przy tworzeniu, elementy odczytujesz i zapisujesz przez indeks liczony od zera, a długość potem już się nie zmienia.

Deklarowanie i inicjalizacja tablicy

Typ tablicy to typ elementu, po którym stoi []. Tablicę można utworzyć na kilka sposobów:

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");
    }
}

Wynik:

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

new int[4] wypełnia każdy element wartością domyślną typu: 0 dla liczb, false dla bool, null dla napisów i innych typów referencyjnych. Krótka forma { "Ana", "Ben" } działa tylko w deklaracji; przy przypisaniu do istniejącej zmiennej potrzebujesz names = new[] { "Dev", "Eli" };.

Length, indeksowanie i ostatni element

Indeksy biegną od 0 do Length - 1. Length to właściwość, więc nie ma nawiasów (w przeciwieństwie do metody Count() z LINQ).

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);
        }
    }
}

Wynik:

Count: 5
First: 18
Last: 16
Caught IndexOutOfRangeException

Odczyt lub zapis poza zakresem rzuca IndexOutOfRangeException w czasie działania programu; kompilator tego nie wyłapie. Zwykła przyczyna to warunek pętli zapisany jako i <= arr.Length zamiast i < arr.Length.

C# 8 i nowsze wersje dodają indeksy liczone od końca i zakresy, co skraca zapis ostatniego elementu i wycinków:

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

Przechodzenie pętlą po tablicy

Pętla for daje ci indeks; foreach daje każdy element i jest czytelniejszym wyborem, gdy tylko odczytujesz.

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);
    }
}

Wynik:

4.95 | 13.20 | 3.58
Total: 21.73

Zmienna foreach jest tylko do odczytu: p = 0; wewnątrz pętli to błąd kompilacji. Żeby zmieniać elementy, użyj pętli z indeksem.

Sortowanie, odwracanie i wyszukiwanie

Metody pomocnicze są w statycznej klasie Array. Array.Sort sortuje w miejscu i nic nie zwraca, więc pierwotna kolejność przepada.

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));
    }
}

Wynik:

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 zwraca -1, gdy wartości brakuje. Array.Find zwraca wartość domyślną typu (tutaj 0), gdy nic nie pasuje, co przy liczbach jest niejednoznaczne; gdy ma to znaczenie, użyj Array.FindIndex. Sortowanie malejące w jednym wywołaniu to Array.Sort(scores, (a, b) => b.CompareTo(a)).

Jeśli potrzebujesz posortowanego wyniku bez ruszania oryginału, LINQ zwraca nową tablicę: var sorted = scores.OrderBy(s => s).ToArray();. Zobacz LINQ.

Zmiana rozmiaru: tablica nie może urosnąć

Długość jest stała. Array.Resize tworzy nową tablicę o żądanym rozmiarze, kopiuje elementy i aktualizuje zmienną przekazaną przez ref.

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));
    }
}

Wynik:

4
2
True
False

Każda zmiana rozmiaru kopiuje wszystkie elementy. Powiększanie tablicy o jeden element w pętli jest wolne i to dokładnie to, co List<T> robi za ciebie wydajniej, podwajając swoją wewnętrzną tablicę.

Tablice to typy referencyjne: kopiowanie

Przypisanie tablicy do innej zmiennej kopiuje referencję, a nie elementy. Obie nazwy wskazują wtedy tę samą tablicę.

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));
    }
}

Wynik:

100
2
0, 100, 2, 3, 0

To samo dotyczy przekazania tablicy do metody: metoda może zmienić elementy należące do kodu wywołującego. Clone, Array.Copy, CopyTo i ToArray() z LINQ tworzą płytką kopię. W tablicy obiektów nowa tablica przechowuje referencje do tych samych obiektów, więc zmiana copy[0].Name nadal zmienia to, co widzi original[0].

Porównanie tablic przez == porównuje referencje. Żeby porównać zawartość, użyj a.SequenceEqual(b) z System.Linq.

Tablice 2D (wielowymiarowe)

Prostokątną siatkę deklaruje się z przecinkiem w nawiasach kwadratowych. Indeksuje się ją przez [row, col].

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();
        }
    }
}

Wynik:

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

Length w tablicy 2D to łączna liczba elementów (6 dla siatki 2 na 3), dlatego zagnieżdżone pętle używają GetLength(0) i GetLength(1). Rank to liczba wymiarów. Trzy wymiary działają tak samo: new int[4, 4, 4] i cube[x, y, z]. foreach po tablicy 2D odwiedza każdy element wiersz po wierszu.

Tablice postrzępione (tablice tablic)

Tablica postrzępiona int[][] to tablica, której elementy same są tablicami, a każda wewnętrzna tablica może mieć własną długość. Pasuje do danych w rodzaju "zamówienia na klienta", gdzie wiersze mają różne rozmiary.

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);
    }
}

Wynik:

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

new int[3][] tworzy tylko zewnętrzną tablicę; każdy wiersz zaczyna jako null, a orders[0][0] przed przypisaniem wiersza rzuca NullReferenceException. Składnia new int[3][4] jest niedozwolona; każdy wiersz tworzysz sam.

Używaj [,] dla prawdziwej siatki (plansza, macierz, piksele), a [][], gdy wiersze mają różne długości albo chcesz podmieniać całe wiersze.

Tablica a List

Konwersja w obie strony to jedno wywołanie: new List<int>(arr) albo arr.ToList() oraz list.ToArray(). List<T> to wersja, która może rosnąć.

Częste błędy

• i <= arr.Length w pętli. Ostatni poprawny indeks to Length - 1; taki warunek rzuca IndexOutOfRangeException.
• Wypisywanie tablicy bezpośrednio. Console.WriteLine(arr) wypisuje System.Int32[]; użyj string.Join.
• Oczekiwanie, że Array.Sort zwróci posortowaną tablicę. Zwraca void i sortuje w miejscu.
• Kopiowanie przez =. To kopiuje referencję; użyj Clone() lub ToArray().
• Używanie wierszy tablicy postrzępionej przed ich utworzeniem. Każdy wiersz new T[n][] jest null, dopóki go nie przypiszesz.
• Używanie Length do liczenia wierszy tablicy 2D. Liczy każdy element; użyj GetLength(0).