Масиви в C#

Мета заняття

Знайомимось з поняттям масиву.

План заняття

Теорія

Підсумки

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;

• багатовимірні;

• ступінчасті.

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:

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

тип[] ім'я_масиву;

Приклад оголошення цілочисельного масиву:

int[] array;

В мові C#, самі масиви мають тип даних посилання, це означає, що після оголошення змінної типу масив, виділяється пам’ять, тільки для зберігання посилання на екземпляр масиву, при цьому значення змінної рівне null. Для створення екземпляру масиву, а отже виділення пам’яті для зберігання елементів, необхідно використовувати оператор new.

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);

}

Як було описано вище, масив в C#, має тип посилання(reference type), не плутати з типом елементів. Це означає, що у змінній з назвою масиву, зберігається посилання екземпляр, а не самі дані. Це потрібно враховувати при роботі з масивами.

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);

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:

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.

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:

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();

}

Підсумуємо матеріал

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.

Матеріал взято з сайту: https://programm.top/uk/c-sharp/tutorial/array/

Підсумки

Після вивчення матеріалів уроку ви повинні надати звіт (заповнити просту форму).