Масиви

Масив – іменована структура даних, фіксованого розміру, яка дозволяє зберігати, послідовність однотипних елементів, до яких можна звертатися за допомогою індексу.

С# підтримує наступні типи масивів:

• одновимірні;
• ступінчасті;
• багатовимірні.

Одновимірні масиви

Одновимірний, або лінійний масив – це набір елементів фіксованої довжини та наперед заданого типу, доступ до яких здійснюється з використанням одного індексу. Його можна розглядати як вектор:

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Синтаксис оголошення масиву, подібний до створення змінної, тільки після типу вказують квадратні дужки:

тип[] ім'я_масиву;

Приклад оголошення цілочисельного масиву:

int[] array;

Для створення масиву використовується наступний синтаксис:

тип[] ім'я_масиву = new тип[довжина_масиву];

Присвоїмо, попередньо створений, змінній масив з десяти елементів:

array = new int[10];

При цьому всі елементи масиву будуть мати тип int, і значення за замовчуванням для цього типу даних - 0.

Масиви, подібно до змінних, підтримують ініціалізацію, для цього використовуються масиви-літерали. В C#, можна ініціалізувати масив декількома варіантами, які для компілятора є рівноцінними:

int[] arr1 = new int[5] { 0, 2, 4, 6, 8 };
int[] arr2 = new int[] { 0, 2, 4, 6, 8 };
int[] arr3 = new[] { 0, 2, 4, 6, 8 };
var arr4 = new[] { 0, 2, 4, 6, 8 };
int[] arr5 = { 0, 2, 4, 6, 8 };

В перших трьох варіантах, можна використовувати var замість int[].

Для доступу до елементів масиву, використовуються індекси, при цьому початковий індекс рівний нулю, відповідно кінцевий індекс на одиницю менший за довжину.

var a = new[] { 10, 20, 30 };
int t = a[2]; //t = 30, оскільки елемент з індексом 2 має значення 30
a[0] = 15; // 15, 20, 30
a[1] = 25; // 15, 25, 30

Довжину одновимірного масиву, можна отримати з поля Length.

Зазвичай для роботи з масивами, використовуються цикли. Розглянемо приклад заповнення та виводу даних масиву:

byte[] bytes = new byte[7];

//заповнення масиву
for (byte i = 0; i < bytes.Length; i++)
{
    bytes[i] = i;
}

//друк значень елементів в консоль
//під час кожної ітерації циклу foreach, змінна b приймає наступне значення з масиву
foreach (var b in bytes)
{
    Console.WriteLine(b);
}

Розглянемо ситуацію, коли потрібно скопіювати дані одного цілочисельного масиву в інший.
У випадку зі змінними примітивних типів даних, ми могли записати копіювання наступним чином:

var k = 9;
var p = k; // k = 9; p = 9;
k = 7;     // k = 7; p = 9;
p = 2;     // k = 7; p = 2;

Якщо застосувати таку саму логіку роботи до масивів, отримаємо:

var a = new[] { 1, 2, 3 };
var b = a; //a == {1, 2, 3}; b == {1, 2, 3}
a[0] = 9;  //a == {9, 2, 3}; b == {9, 2, 3}
b[2] = 8;  //a == {9, 2, 8}; b == {9, 2, 8}

У другому рядку коду, ми присвоюємо змінній b посилання на ті самі дані, на які вказує змінна a, тобто фактично у нас є тільки один набір елементів, а доступні вони через дві змінні.

Для створення фізичної копії масиву, можна використати наступний синтаксис:

int[] A = new[] { 10, 20, 30 };
int[] B = new int[A.Length];
for (int i = 0; i < B.Length; i++)
{
    B[i] = A[i];
}

Крім цього клас Array дозволяє нам зробити копію масиву, викликом методу Copy:

int[] a = { 11, 12, 13, 14 };
int[] b = new int[a.Length];
Array.Copy(a, b, a.Length);

Ступінчастий масив

Тип даних масиву може бути будь-яким, тому ми можемо створити масив масивів, різної розмірності, саме така структура має назву – ступінчастий масив.

Для створення ступінчастого масиву використовується такий синтаксис:

byte[][] arr = new byte[3][];
arr[0] = new byte[4] { 1, 2, 3, 4 }; //створюємо 1-й підмасив
arr[1] = new byte[5] { 1, 2, 3, 4, 5 }; //створюємо 2-й підмасив
arr[2] = new byte[8] { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 }; //створюємо 3-й підмасив

Він має вигляд:

1	2	3	4
1	2	3	4	5
1	2	3	4	5	6	7	8

Для звертання до елементу, використовуються два індекси:

arr[1][2] = 0;
Console.WriteLine(arr[0][3]);

Використовуючи вкладені цикли, можна здійснювати обхід всіх елементів ступінчастого масиву:

char[][] symbolTable = new char[][]
{
    new char[]{ 'a','b', 'c'},
    new char[]{ 'f','g', 'h', 'j','k'},
    new char[]{ 'w','x', 'y', 'z'}
};

foreach (var symbolRow in symbolTable)
{
    foreach (var symbol in symbolRow)
    {
        Console.Write("{0}\t", symbol);
    }

    Console.WriteLine();
}

Багатовимірний масив

Для багатовимірних масивів характерним є ранг(rank), або кількість вимірів. Двовимірний масив – це таблиця, тривимірний – куб…

string[,] table = new string[4, 5]; //двовимірний масив
string[,,] cube = new string[3, 3, 3]; //тривимірний масив

Оскільки на практиці мало використовуються масиви з розмірністю більше двох. Далі будемо розглядати тільки двовимірні масиви.

Створення двовимірного масиву можна записати наступним чином(всі варіанти рівнозначні):

int[,] table1 = new int[3, 3] { { 1, 2, 3 }, { 4, 5, 6 }, { 7, 8, 9 } };
int[,] table2 = new int[,] { { 1, 2, 3 }, { 4, 5, 6 }, { 7, 8, 9 } };
int[,] table3 = new [,] { { 1, 2, 3 }, { 4, 5, 6 }, { 7, 8, 9 } };
int[,] table4 = { { 1, 2, 3 }, { 4, 5, 6 }, { 7, 8, 9 } };

В перших трьох варіантах, замість int[,] можна використовувати var.

Кожен зі створених двовимірних масивів має вигляд:

1	2	3
4	5	6
7	8	9

Доступ до елементів здійснюється через два індекси:

int[,] tbl = new int[2, 3];
tbl[0, 0] = 10;
tbl[1, 1] = 20;

Цикл foreach може обходити всі елементи двовимірного масиву, а використання інших циклів трохи ускладнюється через те, що поле Length містить в собі загальну довжину масиву.

Для отримання кількості рядків і стовпців, використовують метод GetUpperBound, який повертає значення останнього індексу, для переданого в якості аргументу виміру. Оскільки як результат ми отримуємо індекс, то для отримання довжини, значення потрібно збільшити на одиницю:

• Кількість рядків – GetUpperBound(0) + 1;
• Кількість стовпців – GetUpperBound(1) + 1.

Розглянемо приклад заповнення та виводу двовимірного масиву:

var table = new int[3, 4];
//кількість рядків
var rowCount = table.GetUpperBound(0) + 1;
//кількість стовпців
var columnCount = table.GetUpperBound(1) + 1;

//заповнення таблиці
for (int i = 0; i < rowCount; i++)
    for (int j = 0; j < columnCount; j++)
        table[i, j] = i + j;

//вивід елементів на екран
Console.WriteLine("Результат роботи циклу foreach");
foreach (var element in table)
{
    Console.Write("{0}\t", element);
}

Console.WriteLine("Вивід у вигляді таблиці");
var r = 0;
while (r < rowCount)
{
    var c = 0;
    while (c < columnCount)
    {
        Console.Write("{0}\t", table[r, c]);
        c++;
    }
    r++;
    Console.WriteLine();
}

Як бачимо, цикл foreach виводить всі елементи двовимірного масиву.

Багатовимірні масиви можуть бути підмасивами одновимірних, та багатовимірних масивів, однак такі конструкції ускладнюють роботу з даними, тому мало використовуються.

Підсумки

До основних характеристик масивів належать:

• Розмірність або ранг – кількість індексів за допомогою яких звертаються до елемента(одновимірні, двовимірні, тривимірні…);
• Розмір або довжина масиву – загальна кількість елементів в масиві;
• Розмірність кожного виміру – довжина окремо взятого виміру масиву(для двовимірного - кількість рядків і стовпців).

В більшості випадків використовуються одновимірні та двовимірні масиви.

Змінна масиву, не залежно від типу даних її елементів, має тип посилання, пам’ятайте це при роботі з масивами.