Массивы Массивом называют упорядоченную последовательность элементов одного типа. Каждый элемент массива имеет индексы, определяющие порядок элементов. - презентация

1 Массивы Массивом называют упорядоченную последовательность элементов одного типа. Каждый элемент массива имеет индексы, определяющие порядок элементов. Массив – множество однотипных элементов. Любой массив является производным от класса System.Array Массивы бывают: Статические Статические - если все границы заданы константными выражениями Динамические Динамические - если выражения, задающие границы, зависят от переменных Одномерные массивы Одномерные массивы Многомерные массивы Многомерные массивы Ступенчатые массивы Ступенчатые массивы

2 массив массивов Одной из характеристик массива является размерность массива. Массив размерности N – это массив массивов ранга N–1. Составляющие массива – это массивы меньшей размерности, являющиеся элементами данного массива. Доступ к элементам массива реализуется в соответствии с правилом индексации – по каждому измерению индексация осуществляется с НУЛЯ до n–1, где n – количество элементов размерности. Синтаксис объявления и инициализации массива позволяет определять две различных категории массивов: - простые (прямоугольные) массивы, - jagged (ступенчатые, зубчатые, неровные) массивы

3 Одномерный массив Одномерный массив Пример объявления трёх массивов с отложенной инициализацией int[ ] a, b, c; При объявлении с отложенной инициализацией сам массив не формируется, а создаётся только ссылка на массив, имеющая неопределённое значение Null. Поэтому пока массив не будет реально создан и его элементы инициализированы, использовать его в вычислениях нельзя. Чаще всего при объявлении массива используется имя с инициализацией. Может быть два варианта инициализации. В первом случае инициализация является явной и задаётся константным массивом. Вот пример: double[ ] x = {5.5, 6.6, 7.7};

4 Если массив инициализируется константным массивом, то в динамической памяти создаётся константный массив с заданными значениями, с которым и связывается ссылка. Во втором случае создание массива выполняется с помощью операции new. int[ ] d = new int[5]; Здесь объявлен динамический целочисленный массив, в котором будут храниться 5 целых чисел. Массив создаётся в динамической памяти, его элементы получают начальные нулевые значения, и ссылка связывается с этим массивом. Как обычно задаются элементы массива, если они не заданы при инициализации? Они либо вычисляются, либо вводятся пользователем.

5 int[ ] A = new int[5], B= new int[5], C= new int[5]; for(int i = 0; i < 5; i++) A[i] = int.Parse(Console.ReadLine()); for(int i = 0; i < 5; i++) C[i] = A[i] + B[i]; int[ ] u, v; u = new int[3]; for(int i = 0; i < 3; i++) u[i] = i + 1; // v = {1,2,3}; // присваивание константного массива недопустимо! v = new int[4];

6 v = u; // допустимое присваивание – массивы одного класса Это корректное ссылочное присваивание, хотя u и v имеют разное число элементов, но они являются объектами одного класса – оба массива целочисленные. В результате присваивания память, отведённая массиву v, освободится, ею займется теперь сборщик мусора. Обе ссылки u и v будут теперь указывать на один и тот же массив, так что изменение элемента одного массива немедленно отразится на другом массиве. Имена u и v становятся синонимами (или псевдонимами друг друга…).

7 статические В примерах объявлялись статические массивы, поскольку нижняя граница равна нулю по определению, а верхняя всегда задавалась в этих примерах константой. В C# все массивы, независимо от того, каким выражением описывается граница, рассматриваются как динамические, и память для них распределяется в "куче". Чисто синтаксически нет существенной разницы в объявлении статических и динамических массивов. Выражение, задающее границу изменения индексов, в динамическом случае содержит переменные. Единственное требование – значения переменных должны быть определены в момент объявления. Это ограничение в C# выполняется автоматически, поскольку хорошо известно, насколько требовательно C# контролирует инициализацию переменных. Объявление динамического массива : Console.WriteLine("Введите число элементов массива A1"); int size = int.Parse(Console.ReadLine()); int[ ] A1 = new int[size]

8 Рассмотрим особый вид оператора цикла – оператор foreach. Его синтаксис: foreach(тип идентификатор in массив) оператор Цикл работает в полном соответствии со своим названием – тело цикла выполняется для каждого элемента в контейнере. Тип идентификатора должен быть согласован с типом элементов, хранящихся в массиве данных. Предполагается также, что элементы массива упорядочены. На каждом шаге цикла идентификатор, задающий текущий элемент массива, получает значение очередного элемента в соответствии с порядком, установленным на элементах массива. С этим текущим элементом и выполняется тело цикла - выполняется столько раз, сколько элементов находится в массиве. Цикл заканчивается, когда полностью перебраны все элементы массива. В приведённом ниже примере показана работа с трёхмерным массивом. Массив создаётся с использованием циклов типа for, а при нахождении суммы его элементов, минимального и максимального значения используется цикл foreach

9 int [,,] arr3d = new int[10, 10, 10]; for(int i = 0; i < 10; i++) for(int j = 0; j < 10; j++) for(int k = 0; k < 10; k++) arr3d[i, j, k] = int.Parse(Console.ReadLine()); long sum = 0; int min = arr3d[0, 0, 0], max = arr3d[0, 0, 0]; foreach(int item in arr3d) { sum += item; if(item > max) max = item; else if (item < min) min = item; } Console.WriteLine("sum = {0}, min = {1}, max = {2}", sum, min, max)

10 Серьёзным недостатком циклов foreach в языке C# является то, что цикл работает только на чтение, но не на запись элементов. Так что наполнять массив элементами приходится с помощью других операторов цикла.

11 Многомерный массив Спецификатор размерности N, состоящий из N неявных спецификаторов [,,,...,], специфицирует составляющую массива размерности N. Ссылка на ОДНОМЕРНЫЙ массив ОДНОМЕРНЫХ элементов массива, каждый из которых является ОДНОМЕРНЫМ массивом элементов типа int. // Ссылка на трехмерный массив типа int // Размеры всех составляющих массивов одного уровня равны между собой ("прямоугольные" массивы). int[,, ] arr0; int[,] k = new int [2,3]; // двумерный массив int[,] k = {{2,-2},{3,-22},{0,4}}; // инициализация int[,,] k1 = new int [10,10,10]; // трехмерный массив

12 // пример перемножения матриц public void MultMatr(int[,]A, int[,]B, int[,]C) { if (A.GetLength(1) != B.GetLength(0)) Console.WriteLine("MultMatr: ошибка размерности!"); else for(int i = 0; i < A.GetLength(0); i++) for(int j = 0; j < B.GetLength(1); j++) { int s=0; for(int k = 0; k < A.GetLength(1); k++) s+= A[i,k]*B[k,j]; C[i,j] = s; }

13 Ступенчатые (jagged) массивы int[ ][ ] k = new int [2][ ]; //Объявление двумерного ступенчатого массива k[0]=new int[3]; // 0-й элемент ступенчатого массива k[1]=new int[4]; // 1-й элемент ступенчатого массива int[ ][ ] jagger = new int[3][ ] // инициализация значениями { new int[ ] {5,7,9,11}, new int[ ] {2,8}, new int[ ] {6,12,4} };

14 int[ ][ ] jagger1 = new int[3][ ] // инициализация нулевыми значениями { new int[4], new int[2], new int[3] }; int[ ][] jagger2 = { new int[4], new int[2], new int[3] };

15 Ниже представлены способы объявления ссылок на массивы различной размерности и конфигурации: int[ ][ ][ ] arr3; // Ссылка на ОДНОМЕРНЫЙ массив составляющих, каждая из которых является // ДВУМЕРНЫМ массивом массивов элементов типа int. // При этом никаких ограничений на размеры "прямоугольных" составляющих // данное объявление не содержит. У всех составляющих могут быть разные размеры. int[ ][, ] arr4; // Ссылка на ДВУМЕРНЫЙ массив составляющих, каждая из которых является // ОДНОМЕРНЫМ массивом элементов типа int. // При этом никаких ограничений на размеры одномерных составляющих // данное объявление не содержит. У всех составляющих могут быть разные размеры. int[, ][ ] arr5;

16 Ниже показано создание одномерных, многомерных массивов и массивов массивов. class TestArraysClass { static void Main() { int[] array1 = new int[5]; int[] array2 = new int[] { 1, 3, 5, 7, 9 }; int[] array3 = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 }; int[,] multiDimensionalArray1 = new int[2, 3]; int[,] multiDimensionalArray2 = { { 1, 2, 3 }, { 4, 5, 6 } }; int[][] jaggedArray = new int[6][]; jaggedArray[0] = new int[4] { 1, 2, 3, 4 }; }

17 Инициализация массивов Массив нужно обязательно инициализировать. Только тогда он будет размещен в памяти. В управляемой памяти нет ничего, что бы создавалось без конструктора, – даже если его присутствие не обозначено явным образом: string s = "qwerty"; int[ ] intArray = {1,2,3,4,5}; Эти операторы являются всего лишь сокращенной формой следующих операторов определения: string s = new string( new char[ ]{'q','w','e','r','t','y'}) ; int[ ] intArray = new int[5]{1,2,3,4,5};

18 К моменту создания массива должна быть определена его основная характеристика – количество составляющих данный массив элементов. int x; int[ ] arr0 = new int[x]; // К моменту определения массива значение x должно быть // определено! int x = 10; int[ ][ ] arr1 = new int[x][125]; При определении такой конструкции, как массив массивов, инициализирующая запись должна содержать полную информацию о характеристиках первой составляющей массива, то есть об общем количестве составляющих данный массив элементов массивов. Все остальные описатели могут оставаться пустыми. int val1 = 100; int [ ][ ] x0 = new int[15][ ]; int [ ][ ][ ] x1 = new int[val1][ ][ ]; int [, ][ ] x2 = new int[val1,7][ ]; int [,,][, ][ ] x3 = new int[2,val1,7][, ][ ];

19 Инициализация многомерных массивов – требует особого внимания. В силу того, что массив является объектом ссылочного типа, составляющие одного массива могут быть использованы для инициализации другого массива. Ответственность за возможные переплетения ссылок возлагается на программиста: int [ ] q = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}; int [ ][ ] d1 = { new int[3], new int[5] }; int [ ][ ][ ] d2 = new int[2][ ][ ]; d2[0] = new int[50][ ]; d2[0][0] = d1[0]; // d2[0][0] ссылается на составляющую массива d1. d2[0][1] = new int[125]; d2[1] = new int[50][ ]; d2[1][1] = new int[10]{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}; d2[1][0] = q; // d2[1][0] ссылается на ранее объявленный и определенный массив q.

20 В следующем примере одномерный массив myArray строится из элементов типа int. int[ ] myArray = new int [5]; Операция new используется для создания массива и инициализации его элементов предопределенными значениями. В результате выполнения этого оператора все элементы массива будут установлены в ноль. Простой строковый массив можно объявить и проинициализировать аналогичным образом: string[ ] myStringArray = new string[6];

21 При совмещения явной инициализации элементов массива с его объявлением спецификатор размерности не требуется, поскольку соответствующая информация может быть получена непосредственно из инициализирующего списка. Например: int[ ] myArray = new int[ ] {1, 3, 5, 7, 9}; Строковый массив может быть проинициализирован аналогичным образом: string[ ] weekDays = new string[ ] {"Sun","Sat","Mon","Tue","Wed","Thu","Fri"}; Это не единственный способ объявления и инициализации. Если объявление совмещается с инициализацией, операция new может быть опущена: string[ ] weekDays = {"Sun","Sat","Mon","Tue","Wed","Thu","Fri"};

22 Объявление и инициализация вообще могут быть размещены в разных операторах. Но в этом случае без операции new нельзя: int[ ] myArray; myArray = new int[ ] {1, 3, 5, 7, 9}; // Так можно. myArray = {1, 3, 5, 7, 9}; // Так нельзя.

23 Объявление одномерного массива, состоящего из трех элементов, каждый из которых является одномерным массивом целых: int[ ][ ] myJaggedArray = new int[3][ ]; Дальнейшее использование этого массива требует инициализации его элементов. myJaggedArray[0] = new int[5]; myJaggedArray[1] = new int[4]; myJaggedArray[2] = new int[2]; Каждый из элементов является одномерным массивом целых. Количество элементов каждого массива задается соответствующим оператором определения.

24 Ниже показан пример использования заполняющей инициализации, при которой одновременно с определением (созданием) массивов производится присвоение элементам новорожденных массивов конкретных значений: myJaggedArray[0] = new int[ ] {1,3,5,7,9}; myJaggedArray[1] = new int[ ] {0,2,4,6}; myJaggedArray[2] = new int[ ] {11,22}; Этот же массив может быть объявлен и проинициализирован и таким образом: int[ ][ ] myJaggedArray = new int [ ][ ] { new int[ ] {1,3,5,7,9}, new int[ ] {0,2,4,6}, new int[ ] {11,22} }; Ещё один эквивалентный способ инициализации массива. int[ ][ ] myJaggedArray = { new int[ ] {1,3,5,7,9}, new int[] {0,2,4,6}, new int[] {11,22} }; Важно, что при определении составляющих этого массива операция new опущена быть не может.

25 Доступ к элементам ступенчатого массива обеспечивается посредством выражений индексации: myJaggedArray[0][1] = 33; // Assign 33 to the second element of the first array myJaggedArray[2][1] = 44; // Assign 44 to the second element of the third array C# позволяет собирать разнообразные конструкции на основе jagged многомерных массивов. Ниже приводится пример объявления и инициализации одномерного jagged - массива, содержащего в качестве элементов двумерные массивы различных размеров: int[ ][, ] myJaggedArray = new int [3][, ] { new int[,] { {1,3}, {5,7} }, new int[,] { {0,2}, {4,6}, {8,10} }, new int[,] { {11,22}, {99,88}, {0,9} } }; Доступ к отдельным элементам jagged-массива обеспечивается различными комбинациями выражений индексации. В приводимом ниже примере выводится значение элемента массива [1,0], расположенного по нулевому индексу myJaggedArray (это 5): Console.Write("{0}", myJaggedArray[0][1,0]);

26 И еще один пример, где строится массив myArray, элементами которого являются массивы. Каждый из составляющих имеет собственные размеры. using System; public class ArrayTest { public static void Main( ) { int[ ][ ] myArray = new int[2][ ]; myArray[0] = new int[5] {1,3,5,7,9}; myArray[1] = new int[4] {2,4,6,8}; for (int i=0; i < myArray.Length; i++) { Console.Write("Element({0}):", i); for (int j = 0 ; j < myArray[i].Length ; j++) Console.Write("{0}{1}",myArray[i][j], j == (myArray[i].Length–1) ? "" : " "); Console.WriteLine(); } Результат: Element(0): Element(1):

27 Рассмотрим следующее объявление: MyType[ ] myArray = new MyType[10]; Результат выполнения этого оператора зависит от того, что собой представляет тип MyType. Возможны всего два варианта: MyType может быть типом-значением (Value Type) или типом-ссылкой (Reference Type) Если это тип-значение, результатом выполнения оператора будет массив, содержащий 10 объектов MyType с предопределенными значениями. Если MyType является ссылочным типом, то в результате выполнения данного оператора будет создан массив из 10 элементов типа "ссылка", каждый из которых будет проинициализирован пустой ссылкой – значением null.

28 Встроенный сервис по обслуживанию простых массивов NET В.NET все массивы происходят от одного общего (базового) класса System.Array. Это означает, что массивы обеспечиваются специальным набором методов для создания, управления, поиска и сортировки элементов массива. Помимо наследования свойств и методов класса Object и ряда интерфейсов: ICloneable, IList, ICollection, IEnumerable, класс Array имеет довольно большое число собственных методов и свойств. Взгляните, как выглядит отношение наследования на семействе классов, определяющих массивы Статические методы класса Array позволяют решать самые разнообразные задачи: Copy – позволяет копировать весь массив или его часть в другой массив. IndexOf, LastIndexOf – определяют индексы первого и последнего вхождения образца в массив, возвращая значение -1, если такового вхождения не обнаружено. Reverse – выполняет обращение массива, переставляя элементы в обратном порядке. Sort – осуществляет сортировку массива. BinarySearch – определяет индекс первого вхождения образца в отсортированный массив, используя алгоритм двоичного поиска.

29 К числу таких методов и свойств, в частности, относятся следующие свойства: public int Length { get; } // Возвращает целое число, представляющее общее количество // элементов во всех измерениях массива. public int Rank {get;} // Возвращает целое число, представляющее количество // измерений массива. И методы: public static Array CreateInstance(Type, int, int); // Статический метод (один из вариантов), // создает массив элементов заданного типа и // определенной размерности: public int GetLength (int dimension); // Возвращает количество элементов заданной // параметром размерности public void SetValue(object, int, int); // Присваивает элементу массива значение, // представленное первым параметром (один из // вариантов) public object GetValue(int, int); // Извлекает значение из двумерного массива по индексам // (один из вариантов):

30 using System; public class DemoArray { public static void Main() { // Создание и инициализация двумерного массива строк Array myArray=Array.CreateInstance( typeof(String), 2, 4 ); myArray.SetValue( "Вышел ", 0, 0 ); myArray.SetValue( "Месяц, ", 0, 1 ); myArray.SetValue( "из", 0, 2 ); myArray.SetValue( "тумана,", 0, 3 ); myArray.SetValue( "вынул", 1, 0 ); myArray.SetValue( "ножик", 1, 1 ); myArray.SetValue( "из", 1, 2 ); myArray.SetValue( "кармана.", 1, 3 ); // Показали содержимое массива. Console.WriteLine( "The Array contains the following values:" ); for ( int i = myArray.GetLowerBound(0); i

31 Использование массивов в качестве параметров ссылку на массив Полностью построенный массив можно передать в качестве входного параметра. В качестве параметра методу можно передать ссылку на массив Тип и количество составляющих данный массив компонентов для передачи параметров значения не имеют. Важно, что в стеке будет выделено определенное (соответствующее значению первой размерности) количество проинициализированных ссылок на составляющие данный одномерный массив элементы Пустая ссылка на массив может быть передана методу в качестве выходного параметра. Например: int[ ] myArray; // myArray == null PrintArray(myArray);

32 Передаваемый в качестве параметра массив может быть предварительно проинициализирован: // cs_sd_arrays.cs using System; public class ArrayClass { static void PrintArray(string[ ] w) { for (int i = 0 ; i < w.Length ; i++) { Console.Write(w[i] + "{0}", i < w.Length – 1 ? " " : ""); } Console.WriteLine(); } public static void Main( ) { // Declare and initialize an array: string[ ] WeekDays = new string [ ] {"Sun","Sat","Mon","Tue","Wed","Thu","Fri"}; PrintArray(WeekDays); // Pass the array as a parameter: }

33 Пример совмещения инициализации массива с его передачей как параметра методу: using System; public class ArrayClass { static void PrintArray(int[,] w) { // Display the array elements: for (int i=0; i < 4; i++) for (int j=0; j < 2; j++) Console.WriteLine("Element({0},{1})={2}", i, j, w[i,j]); } public static void Main( ) { // Pass the array as a parameter: PrintArray(new int[,] {{1,2}, {3,4}, {5,6}, {7,8}}); }

34 Спецификатор params Неопределенное (переменное) количество однотипных параметров или список параметров переменной длины передается в функцию в виде ссылки на одномерный массив. Эта ссылка в списке параметров функции должна быть последним элементом списка параметров. Ссылке должен предшествовать спецификатор params. В выражении вызова метода со списком параметров, члены списка могут присутствовать либо в виде списка однотипных значений (этот список преобразуется в массив значений), либо в виде ссылки на одномерный массив значений определенного типа:

35 using System; class Class1 { // Методы, принимающие списки параметров переменной длины. // Их объявление. Единственный параметр способен принимать // массивы значений переменной длины. static void f1(params int[ ] m) { Console.WriteLine(m.Length.ToString()); } static void f2(params int[ ][, ] p) { Console.WriteLine(p.Length.ToString()); } static void Main(string[ ] args) { // Выражения вызова. На основе списков однотипных // значений формируются массивы. f1(0,1,2,3,4,5); f1(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10); f2(new int[, ]{{0,1},{2,3}}, new int[, ]{{0,1,2,3,4,5},{6,7,8,9,10,11}}); f2(new int [, ]{{0,1},{2,3}}); }

36