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C#: 配列

1. 1次元配列の宣言と初期化

C# の配列は、ヒープ上に格納される参照型です。配列を宣言するには、型名の後に角括弧を付け、0 から始まるインデックスを指定します。

▶ サンプル

CSHARP 
int[] nums1 = new int[5];
int[] nums2 = new int[5] { 10, 20, 30, 40, 50 };
int[] nums3 = { 1, 2, 3, 4, 5 };
string[] names = { "Alice", "Bob", "Carol" };

Console.WriteLine(nums1[0]);
Console.WriteLine(nums2[2]);
Console.WriteLine(nums3.Length);
Console.WriteLine(names[1]);
▶ 試してみよう
TEXT 📖 参照専用 
0
30
5
Bob

警告：new int[5] は、要素が自動的にデフォルト値（int の場合は 0、string の場合は null）に初期化される配列を作成します。

2. インデックスアクセスと境界チェック

C#の配列はインデックスによってアクセスされ、ランタイムが範囲チェックを行います。範囲外のインデックスを指定すると、C言語では未定義の挙動となるのとは異なり、IndexOutOfRangeExceptionがスローされます。

▶ サンプル

CSHARP 
int[] nums = { 10, 20, 30, 40, 50 };

nums[0] = 99;
Console.WriteLine(nums[0]);
Console.WriteLine(nums[nums.Length - 1]);

try
{
    int val = nums[5];
}
catch (IndexOutOfRangeException)
{
    Console.WriteLine("Index out of range!");
}
▶ 試してみよう
TEXT 📖 参照専用 
99
50
Index out of range!

ヒント：配列の長さを取得するには、C言語のように sizeof ではなく、Length プロパティを使用してください。

3. 配列クラスの一般的なメソッド

Array クラスは、ソート、逆順化、検索、コピーなどのための静的メソッドを提供しています。

▶ サンプル

CSHARP 
int[] nums = { 5, 3, 8, 1, 9, 2 };

Array.Sort(nums);
Console.WriteLine(string.Join(", ", nums));

Array.Reverse(nums);
Console.WriteLine(string.Join(", ", nums));

int idx = Array.IndexOf(nums, 8);
Console.WriteLine(idx);

int[] copy = new int[3];
Array.Copy(nums, copy, 3);
Console.WriteLine(string.Join(", ", copy));

Array.Clear(nums, 0, 2);
Console.WriteLine(string.Join(", ", nums));

Array.Resize(ref nums, 8);
Console.WriteLine(nums.Length);
▶ 試してみよう
TEXT 📖 参照専用 
1, 2, 3, 5, 8, 9
9, 8, 5, 3, 2, 1
1
9, 8, 5
0, 0, 5, 3, 2, 1
8

ヒント：Clear は、指定された範囲内の要素を削除するのではなく、デフォルト値に設定します。Resize を使用すると、配列の長さを変更できます。

4. 多次元配列（長方形の配列）

多次元配列（長方形配列とも呼ばれる）は、すべての行の長さが同じです。宣言では、コンマを使って次元を区切ります。例えば、2次元配列の場合は int[,] となります。

▶ サンプル

CSHARP 
int[,] matrix = new int[3, 4];
matrix[0, 0] = 1;
matrix[1, 2] = 5;
matrix[2, 3] = 9;

int[,] grid = {
    { 1, 2, 3 },
    { 4, 5, 6 },
    { 7, 8, 9 }
};

Console.WriteLine(grid[0, 1]);
Console.WriteLine(grid[2, 0]);
Console.WriteLine(grid.Length);
Console.WriteLine(grid.Rank);
▶ 試してみよう
TEXT 📖 参照専用 
2
7
9
2

ヒント：Rank は次元の数を返し、Length は要素の総数（すべての次元の積）を返します。

5. ジャグド配列

不規則な配列とは、各行の長さが異なる場合がある配列の配列のことです。宣言する際は、角括弧を複数組使用します。

▶ サンプル

CSHARP 
int[][] jagged = new int[3][];
jagged[0] = new int[] { 1, 2 };
jagged[1] = new int[] { 3, 4, 5, 6 };
jagged[2] = new int[] { 7, 8, 9 };

Console.WriteLine(jagged[0].Length);
Console.WriteLine(jagged[1][2]);
Console.WriteLine(jagged[2][0]);

int[][] scores = {
    new int[] { 90, 85 },
    new int[] { 78, 92, 88 },
    new int[] { 95 }
};

Console.WriteLine(scores[1][1]);
▶ 試してみよう
TEXT 📖 参照専用 
2
5
7
92

警告：不規則配列は長方形配列とは異なります。int[,] はメモリ上で連続した 2 次元配列ですが、int[][] は、その要素が独立した配列からなる 1 次元配列です。

6. foreach を使った配列の反復処理

foreach ステートメントは、インデックスの手動管理を不要にすることで、配列の走査を簡略化します。これは、読み取り専用の反復処理に適しています。

▶ サンプル

CSHARP 
string[] fruits = { "Apple", "Banana", "Orange", "Grape" };

foreach (string fruit in fruits)
{
    Console.WriteLine(fruit);
}

int[,] matrix = {
    { 1, 2, 3 },
    { 4, 5, 6 }
};

foreach (int val in matrix)
{
    Console.Write(val + " ");
}
Console.WriteLine();
▶ 試してみよう
TEXT 📖 参照専用 
Apple
Banana
Orange
Grape
1 2 3 4 5 6

ヒント：foreach ループ内では、配列の要素を変更することはできません。値を変更する必要がある場合は、for ループを使用してください。

7. メソッドの引数としての配列

配列は参照型であるため、メソッドに配列を渡すと、その参照が渡されます。メソッド内で配列の要素を変更すると、元の配列にも影響が及びます。

▶ サンプル

CSHARP 
void PrintArray(int[] arr)
{
    foreach (int n in arr)
    {
        Console.Write(n + " ");
    }
    Console.WriteLine();
}

void DoubleValues(int[] arr)
{
    for (int i = 0; i < arr.Length; i++)
    {
        arr[i] *= 2;
    }
}

int[] nums = { 1, 2, 3, 4, 5 };
PrintArray(nums);
DoubleValues(nums);
PrintArray(nums);

int Sum(int[] arr)
{
    int total = 0;
    foreach (int n in arr)
    {
        total += n;
    }
    return total;
}

Console.WriteLine(Sum(nums));
▶ 試してみよう
TEXT 📖 参照専用 
1 2 3 4 5
2 4 6 8 10
30

警告：配列は参照渡しされるため、DoubleValues による変更は呼び出し元の配列に直接反映されます。

❓ よくある質問

Q C#の配列とCの配列はどのように異なりますか？
A C#の配列は参照型であり、範囲外のアクセスに対して例外をスローする組み込みの境界チェック機能を備えています。一方、Cの配列はポインタ構文を使用しており、範囲外のアクセスは未定義の挙動となります。
Q 「Length」プロパティと「Rank」プロパティは何を返すのですか？
A 「Length」は要素の総数を返し、「Rank」は次元の数を返します。
Q ジャグド配列と多次元配列は、それぞれどのような場合に使うべきですか？
A すべての行の長さが同じ場合は、レイアウトをよりコンパクトにするために多次元配列を使用します。行の長さが異なる場合は、ジャグド配列を使用します。
Q foreach では配列の要素を変更できますか？
A いいえ、foreach は読み取り専用の反復処理です。要素の値を変更する必要がある場合は、for ループを使用してください。
Q Array.Resize は新しい配列を作成しますか？
A はい、Resize は新しい配列を作成し、要素をコピーして、元の配列への参照を置き換えます。

📖 まとめ

📝 練習問題

  1. 10個の整数からなる配列を宣言し、ループを使って1から10までの値を割り当て、その後、すべての要素を逆順で出力する
  2. Array.Sort を使用して、文字列の配列をアルファベット順に並べ替え、その結果を出力する
  3. 3×3の2次元整数配列を作成し、対角要素の和を計算して出力する
  4. 3人の生徒（それぞれ履修科目数が異なる）の成績を格納する不規則な配列を作成し、各生徒の平均点を算出する
  5. 配列を受け取り、その最大値を返すメソッド int FindMax(int[] arr) を作成してください
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