Одновимірні масиви

Одновимірні масиви

Масив (array) – упорядкований набір елементів одного типу фіксованої довжини. До кожного елемента звертаються за індексом – номером, який починається з нуля. Масиви зручні, коли потрібно зберігати й однаково обробляти багато значень: оцінки групи, виміри температури, пікселі зображення (https://learn.microsoft.com/dotnet/csharp/language-reference/builtin-types/arrays).

Тип масиву записують як тип елемента з квадратними дужками: int[], double[], string[]. Масив створюють операцією new із зазначенням довжини або одразу заповнюють значеннями. Основний сучасний спосіб – вираз колекції (collection expression) у квадратних дужках (https://learn.microsoft.com/dotnet/csharp/language-reference/operators/collection-expressions):

int[] scores = new int[5];                 // 5 нулів
string[] days = ["Пн", "Вт", "Ср", "Чт", "Пт"];
double[] prices = [12.5, 7.99, 105];
int[] empty = [];                          // порожній масив

// Старіші форми, які трапляються в наявному коді:
int[] old1 = { 1, 2, 3 };
int[] old2 = new int[] { 1, 2, 3 };
var old3 = new[] { 1.5, 2.5 };             // double[]

Під час створення new int[5] усі елементи отримують значення за замовчуванням свого типу: 0 для чисел, false для bool, '\0' для char, null для рядків та інших посилальних типів. Довжину масиву після створення змінити не можна, а дізнатися її можна властивістю Length.

Масив – посилальний тип: змінна зберігає посилання на об’єкт масиву в керованій купі (рис. 4.1). Навіть масив цілих чисел, елементи якого є типами-значеннями, сам розміщується в купі.

Рис. 4.1. Масив у пам’яті, індекси та діапазон

Доступ до елементів

Елемент масиву читають і змінюють за індексом у квадратних дужках: scores[0] – перший елемент, scores[scores.Length - 1] – останній. Звернення за індексом поза межами 0…Length − 1 спричиняє виняток IndexOutOfRangeException: C# завжди перевіряє межі масиву.

Індекс з кінця записують операцією ^: a[^1] – останній елемент, a[^2] – передостанній. Діапазон a[start..end] створює новий масив з елементів від start включно до end не включно; будь-яку межу можна пропустити:

int[] a = [10, 20, 30, 40, 50];

Console.WriteLine(a[0]);                       // 10
Console.WriteLine(a[^1]);                      // 50
Console.WriteLine(string.Join(" ", a[1..4]));  // 20 30 40
Console.WriteLine(string.Join(" ", a[..2]));   // 10 20
Console.WriteLine(string.Join(" ", a[^2..]));  // 40 50
a[2] = 35;
Console.WriteLine(string.Join(" ", a));        // 10 20 35 40 50

Метод string.Join(separator, array) об’єднує елементи в рядок через роздільник: його зручно використовувати для виведення масиву. Запис Console.WriteLine(a) виведе лише назву типу System.Int32[].

Значення елементів масиву зручно переглядати в налагоджувачі: у вікні Locals масив розгортається в перелік елементів [0], [1], … (рис. 4.2).

Рис. 4.2. Масив у вікні Locals

Обхід і копіювання масивів

Масив обходять циклом for, якщо потрібен індекс (змінити елемент, порівняти сусідні елементи), або циклом foreach, якщо потрібні лише значення:

double[] temps = [-2.5, 0.8, 3.1, -0.4, 5.6];

for (int i = 0; i < temps.Length; i++)
{
    temps[i] = Math.Round(temps[i]);      // змінити елемент
}

int frosty = 0;
foreach (double t in temps)
{
    if (t < 0)
    {
        frosty++;
    }
}
Console.WriteLine($"{string.Join("; ", temps)}, морозних: {frosty}");

Результат: -2; 1; 3; -0; 6, морозних: 1. Округлення −0,4 дає «від’ємний нуль», який виводиться як -0, але не менший за нуль.

Оскільки масив – посилальний тип, присвоювання b = a не копіює елементи: обидві змінні посилаються на той самий масив, і зміна через b видна через a. Щоб отримати незалежну копію, використовують метод Clone, діапазон a[..], метод Array.Copy або CopyTo (рис. 4.3):

int[] a = [1, 2, 3];
int[] same = a;                 // те саме посилання
int[] copy = (int[])a.Clone();  // новий масив
int[] part = new int[5];
Array.Copy(a, 0, part, 2, 3);   // з a[0] у part[2], 3 елементи

same[0] = 100;
Console.WriteLine(a[0]);                     // 100
Console.WriteLine(copy[0]);                  // 1
Console.WriteLine(string.Join(" ", part));   // 0 0 1 2 3
Console.WriteLine(a == copy);                // False

Рис. 4.3. Копіювання посилання та копіювання масиву

Операція == для масивів порівнює посилання, а не вміст: два масиви з однаковими елементами не рівні. Методи Clone і Array.Copy створюють поверхневу копію: для масиву рядків чи об’єктів копіюються посилання на ті самі об’єкти.