Slevový týden - Červenec ITnetwork summer 2020
30 % bodů zdarma na online výuku díky naší Slevové akci!
Pouze tento týden sleva až 80 % na e-learning týkající se C#

Lekce 8 - Pole v C# .NET

V minulé lekci kurzu, Ošetření uživatelských vstupů v C# .NET, jsme si ukázali ošetření uživatelských vstupů.

Dnes si v C# tutoriálu představíme datovou strukturu pole a vyzkoušíme si, co všechno umí.

Pole

Představte si, že si chcete uložit nějaké údaje o více prvcích. Např. chcete v paměti uchovávat 10 čísel, políčka šachovnice nebo jména 50ti uživatelů. Asi vám dojde, že v programování bude nějaká lepší cesta, než začít bušit proměnné uzivatel1, uzivatel2, ... až uzivatel50. Nehledě na to, že jich může být třeba 1000. A jak by se v tom potom hledalo? Brrr, takle ne :)

Pokud potřebujeme uchovávat větší množství proměnných stejného typu, tento problém nám řeší pole. Můžeme si ho představit jako řadu přihrádek, kde v každé máme uložený jeden prvek. Přihrádky jsou očíslované tzv. indexy, první má index 0.

Struktura pole

(Na obrázku je vidět pole osmi čísel)

Programovací jazyky se velmi liší v tom, jak s polem pracují. V některých jazycích (zejména starších, kompilovaných) nebylo možné za běhu programu vytvořit pole s dynamickou velikostí (např. mu dát velikost dle nějaké proměnné). Pole se muselo deklarovat s konstantní velikostí přímo ve zdrojovém kódu. Toto se obcházelo tzv. pointery a vlastními datovými strukturami, což často vedlo k chybám při manuální správě paměti a nestabilitě programu (např. v C++). Naopak některé interpretované jazyky umožňují nejen deklarovat pole s libovolnou velikostí, ale dokonce tuto velikost na již existujícím poli měnit (např. PHP). My víme, že C# je virtuální stroj, tedy cosi mezi kompilerem a interpretem. Proto můžeme pole založit s velikostí, kterou dynamicky zadáme až za běhu programu, ale velikost existujícího pole modifikovat nemůžeme. Lze to samozřejmě obejít nebo použít jiné datové struktury, ale k tomu se dostaneme.

Možná vás napadá, proč se tu zabýváme s polem, když má evidentně mnoho omezení a existují lepší datové struktury. Odpověď je prostá: pole je totiž jednoduché. Nemyslím pro nás na pochopení (to také), ale zejména pro C#. Rychle se s ním pracuje, protože prvky jsou v paměti jednoduše uloženy za sebou, zabírají všechny stejně místa a rychle se k nim přistupuje. Mnoho vnitřních funkčností v .NET proto nějak pracuje s polem nebo pole vrací. Je to klíčová struktura.

Pro hromadnou manipulaci s prvky pole se používají cykly.

Pole deklarujeme pomocí hranatých závorek:

int[] pole;

Na české klávesnici jsou hranaté závorky ukryté pod Pravým Alt a klávesami F a G:

Hranaté závorky

Výraz pole je samozřejmě název naší proměnné. Nyní jsme však pouze deklarovali, že v proměnné bude pole intů. Nyní ho musíme založit, abychom ho mohli používat. Použijeme k tomu klíčové slovo new, které na naší úrovni znalostí nejsme zatím schopní podrobně vysvětlit. Spokojme se s tím, že je to kvůli tomu, že je pole referenční datový typ (můžeme chápat jako složitější typ):

int[] pole = new int[10];

Nyní máme v proměnné pole pole o velikosti deseti intů.

K prvkům pole potom přistupujeme přes hranatou závorku, pojďme na první index (tedy index 0) uložit číslo 1.

int[] pole = new int[10];
pole[0] = 1;

Plnit pole takhle ručně by bylo příliš pracné, použijeme cyklus a naplníme si pole čísly od 1 do 10. K naplnění použijeme for cyklus:

int[] pole = new int[10];
pole[0] = 1;
for (int i = 0; i < 10; i++)
    pole[i] = i + 1;

Abychom pole vypsali, můžeme za předchozí kód připsat:

for (int i = 0; i < pole.Length; i++)
    Console.Write("{0} ", pole[i]);
Tento výukový obsah pomáhají rozvíjet následující firmy, které dost možná hledají právě tebe!

Všimněte si, že pole má vlastnost Length, kde je uložena jeho délka, tedy počet prvků.

Konzolová aplikace
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Můžeme použít zjednodušenou verzi cyklu pro práci s kolekcemi, známou jako foreach. Ten projede všechny prvky v poli a jeho délku si zjistí sám. Jeho syntaxe je následující:

foreach (datovytyp promenna in kolekce)
{
    // příkazy
}

Cyklus projede prvky v kolekci (to je obecný název pro struktury, které obsahují více prvků, u nás to bude pole) postupně od prvního do posledního. Prvek máme v každé iteraci cyklu uložený v dané proměnné.

Také pro tento cyklus existuje ve Visual Studio užitečný snippet: napíšeme foreach a dvakrát stiskneme Tabulátor, zbytek cyklu se sám dopíše. Zkuste si to.

Přepišme tedy náš dosavadní program pro foreach. Cyklus foreach nemá řídící proměnnou, není tedy vhodný pro vytvoření našeho pole a použijeme ho jen pro výpis.

int[] pole = new int[10];
pole[0] = 1;
for (int i = 0; i < 10; i++)
    pole[i] = i + 1;
foreach (int i in pole)
    Console.Write("{0} ", i);
Console.ReadKey();

Výstup programu:

Konzolová aplikace
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Pole samozřejmě můžeme naplnit ručně a to i bez toho, abychom dosazovali postupně do každého indexu. Použijeme k tomu složených závorek a prvky oddělujeme čárkou:

string[] simpsonovi = {"Homer", "Marge", "Bart", "Lisa", "Maggie"};

Pole často slouží k ukládání mezivýsledků, které se potom dále v programu používají. Když potřebujeme nějaký výsledek 10x, tak to nebudeme 10x počítat, ale spočítáme to jednou a uložíme do pole, odtud poté výsledek jen načteme.

Metody na třídě Array

.NET nám poskytuje třídu Array, která obsahuje pomocné metody pro práci s poli. Pojďme se na ně podívat:

Sort()

Jak již název napovídá, metoda nám pole seřadí. Její jediný parametr je pole, které chceme seřadit. Je dokonce tak chytrá, že pracuje podle toho, co máme v poli uložené. Stringy třídí podle abecedy, čísla podle velikosti. Zkusme si setřídit a vypsat naši rodinku Simpsnů:

string[] simpsonovi = {"Homer", "Marge", "Bart", "Lisa", "Maggie"};
Array.Sort(simpsonovi);
foreach (string s in simpsonovi)
    Console.Write("{0} ", s);
Console.ReadKey();

Konzolová aplikace
Bart Homer Lisa Maggie Marge

Zkuste si udělat pole čísel a vyzkoušejte si, že to opravdu funguje i pro ně.

Reverse()

Reverse() nám pole otočí (první prvek bude jako poslední atd.), toho můžeme využít např. pro třídění pozpátku:

string[] simpsonovi = {"Homer", "Marge", "Bart", "Lisa", "Maggie"};
Array.Sort(simpsonovi);
Array.Reverse(simpsonovi);
foreach (string s in simpsonovi)
    Console.Write("{0} ", s);
Console.ReadKey();

IndexOf() a LastIndexOf()

Tyto metody vrátí index prvního nebo posledního nalezeného prvku. V případě nenalezení prvku vrátí -1. Každá z metod bere dva parametry, prvním je pole, druhým hledaný prvek. Umožníme uživateli zadat jméno Simpsna a řekneme mu, na jaké pozici je uložený. Teď to pro nás nemá hlubší význam, protože prvek pole je jen string. Bude se nám to však velmi hodit ve chvíli, kdy v poli budeme mít uloženy plnohodnotné objekty. Berme to tedy jako takovou přípravu.

string[] simpsonovi = {"Homer", "Marge", "Bart", "Lisa", "Maggie"};
Console.WriteLine("Ahoj, zadej svého oblíbeného Simpsna (z rodiny Simpsnů): ");
string simpson = Console.ReadLine();
int pozice = Array.IndexOf(simpsonovi, simpson);
if (pozice >= 0)
    Console.WriteLine("Jo, to je můj {0}. nejoblíbenější Simpson!", pozice + 1);
else
    Console.WriteLine("Hele, tohle není Simpson!");
Console.ReadKey();

Konzolová aplikace
Ahoj, zadej svého oblíbeného Simpsna (z rodiny Simpsnů):
Homer
Jo, to je můj 1. nejoblíbenější Simpson!

Copy()

Copy() již podle názvu zkopíruje část pole do jiného pole. Prvním parametrem je zdrojové pole, druhým cílové a třetím počet prvků, který se má zkopírovat.

Metody na poli

Třída Array není jedinou možností, jak s polem manipulovat. Přímo na samotné instanci pole (konkrétní proměnné) můžeme volat také spoustu metod. I když si zmíníme jen některé, je jich opravdu hodně. Nebudeme tedy dělat příklady, jen si je popíšeme:

Length

Length jsme si již zmínili, vrátí délku pole. Není metodou, ale vlastností, nepíší se za ni tedy závorky ().

Min(), Max(), Average(), Sum()

Matematické metody, vracející nejmenší prvek (Min()), největší prvek (Max()), průměr ze všech prvků (Average()) a součet všech prvků (Sum()). Metody nemají žádné parametry.

Concat(), Intersect(), Union()

Všechny tyto metody vrátí na výstupu nové pole a jako parametr mají druhé pole. Concat() vykoná nám již známou konkatenaci, tedy k našemu poli připojí druhé pole a takto vzniklé nové pole vrátí. Intersect() vykoná průnik obou polí, tedy sestaví pole s prvky, které jsou oběma polím společné. Union() naopak vykoná sjednocení, funguje tedy podobně jako Concat(), jen prvky, které byly v obou polích, jsou v novém poli jen jednou.

First() a Last()

Již podle názvu metody vrátí první a poslední prvek, neberou žádné parametry.

Take() a Skip()

Obě tyto metody berou jako parametr počet prvků. Take() vrátí pole s daným počtem prvků zkopírovaných od začátku původního pole. Skip() naopak vrátí pole bez těchto prvních prvků.

Contains()

Metoda vrací true/false podle toho, zda se prvek, uvedený v parametru metody, v daném poli nachází.

Reverse()

Metodu Reverse() známe již z třídy Array, pokud ji ale voláme na konkrétním poli, tak se prvky v něm neotočí, nýbrž je vytvořeno nové otočené pole a to je vráceno. Metoda nemá žádné parametry.

Distinct()

Distinct() je metoda bez parametrů a zajistí, aby byl v poli každý prvek jen jednou, tedy vymaže duplicitní prvky a unikátní pole vrátí jako návratovou hodnotu metody, opět tedy nemodifikuje dané pole.

Mnoho metod nemění přímo naše pole, ale vrátí pouze pole nové (jsou to metody Concat(), Intersect(), Union(), Reverse() a Distinct()), ve kterém jsou provedeny požadované změny. Pokud chceme modifikovat původní pole, musíme do něj dosadit. Tyto metody bohužel z důvodů, které pochopíme až později, nevrací přímo pole, ale typ IEnumerable. Aby bylo dosazení výsledku zpět do pole možné, musíme ho ještě převést na pole metodou ToArray().

int[] cisla = { 1, 2, 3, 3, 3, 5 };
cisla = cisla.Distinct().ToArray();

Proměnná délka pole

Říkali jsme si, že délku pole můžeme definovat i za běhu programu, pojďme si to zkusit a rovnou si vyzkoušejme nějakou metodu na poli:

Console.WriteLine("Ahoj, spočítám ti průměr známek. Kolik známek zadáš?");
int pocet = int.Parse(Console.ReadLine());
int[] cisla = new int[pocet];
for (int i = 0; i < pocet; i++)
{
    Console.Write("Zadejte {0}. číslo: ", i + 1);
    cisla[i] = int.Parse(Console.ReadLine());
}
Console.WriteLine("Průměr tvých známek je: {0}", cisla.Average());
Console.ReadKey();

Konzolová aplikace
Ahoj, spočítám ti průměr známek. Kolik známek zadáš?
5
Zadejte 1. číslo: 1
Zadejte 2. číslo: 2
Zadejte 3. číslo: 2
Zadejte 4. číslo: 3
Zadejte 5. číslo: 5
Průměr tvých známek je: 2,6

Tento příklad by šel samozřejmě napsat i bez použití pole, ale co kdybychom chtěli spočítat např. medián? Nebo např. vypsat zadaná čísla pozpátku? To už by bez pole nešlo. Takhle máme k dispozici v poli původní hodnoty a můžeme s nimi neomezeně a jednoduše pracovat.

To by pro dnešek stačilo, můžete si s polem hrát.

V následujícím cvičení, Řešené úlohy k 7.-8. lekci C# .NET, si procvičíme nabyté zkušenosti z předchozích lekcí.


 

Stáhnout

Staženo 1141x (141.34 kB)
Aplikace je včetně zdrojových kódů v jazyce C#

 

Předchozí článek
Ošetření uživatelských vstupů v C# .NET
Všechny články v sekci
Základní konstrukce jazyka C# .NET
Článek pro vás napsal David Čápka
Avatar
Jak se ti líbí článek?
62 hlasů
Autor pracuje jako softwarový architekt a pedagog na projektu ITnetwork.cz (a jeho zahraničních verzích). Velmi si váží svobody podnikání v naší zemi a věří, že když se člověk neštítí práce, tak dokáže úplně cokoli.
Unicorn College Autor sítě se informační technologie naučil na Unicorn College - prestižní soukromé vysoké škole IT a ekonomie.
Aktivity (23)

 

 

Komentáře
Zobrazit starší komentáře (143)

Avatar
David Holohlavský:8. března 21:44

Díky za článek. ;-)

 
Odpovědět
8. března 21:44
Avatar
Josef Theuer
Člen
Avatar
Josef Theuer:13. března 0:24

Jen taková malá technická, asi bych místo výzvy
Console.Write("Za­dejte {0}. číslo: ", i + 1);
podšoupnul
Console.Write("Za­dejte {0}. známku: ", i + 1);
když už je to o průměru ze známek
Jinak chválím , celý tutoriál, výborný zdroj pro nějaké získání základních znalostí.

Editováno 13. března 0:26
Odpovědět
13. března 0:24
No pain no gain
Avatar
Vlkodlak90
Člen
Avatar
Vlkodlak90:3. dubna 0:56

Ahoj rovnaký problém som mal aj ja a vyššie som našiel len riešenie a rovnako ako teba aj mňa napadlo nahradiť pôvodné týmto.

using System.Linq;

Správne to však len dopíšeš pod to viď. nižšie, ( dokonca naraz vieš využívať viaceré "systémy" )

using System;
using System.Linq;
 
Odpovědět
3. dubna 0:56
Avatar
Vlasta Řenčová:21. května 15:06

Díky metodě ToArray() jsem si konečně zapamatovala, že pole je Array a ne Field (vím, že to je něco jiného...) :D

Editováno 21. května 15:06
 
Odpovědět
21. května 15:06
Avatar
Selfis1
Člen
Avatar
Selfis1:29. května 23:23

Linq neboli (Language Integrated Query) je syntax pomocí kterého můžeš načítat různý data z různých zdrojů a formátů.

 
Odpovědět
29. května 23:23
Tento výukový obsah pomáhají rozvíjet následující firmy, které dost možná hledají právě tebe!
Avatar
Savi
Člen
Avatar
Savi:15. června 10:37

Zdravím. Chtěl bych se zeptat, jak by se zde například řešilo ošetření vstupů, že uživatel zadal opravdu string do pole "jmena[]". Řekněme že napíšu něco jako:

{
          Console.WriteLine("Kolik lidí se bude účastnit?: ");
          int pocet = int.Parse(Console.ReadLine());
          string[] jmena = new string[pocet];


              for (int i = 0; i < pocet; i++)
              {
              Console.WriteLine("Zadej {0}.jméno: ", i + 1);
              jmena[i] = Console.ReadLine();

              }

              for (int j = 0; j < jmena.Length; j++)
              {
              Console.WriteLine("{0}.jméno z {1} lidí je : {2}",j+1,jmena.Length, jmena[j]);
              }

          Console.ReadKey();

      }

Děkuji.

 
Odpovědět
15. června 10:37
Avatar
Alesh
Překladatel
Avatar
Odpovídá na Savi
Alesh:15. června 11:50

Console.ReadLine() vrací string, a jelikož jmena jsou pole stringů tak to ošetřovat není potřeba. Nebo nechápu, co chceš ošetřovat, to je taky možný. ;-)

 
Odpovědět
15. června 11:50
Avatar
Savi
Člen
Avatar
Odpovídá na Alesh
Savi:15. června 12:57

No, myslel jsem, aby při zadávání jména nemohl uživatel zadat číslo... a z minulé lekce jsem si vzpomněl na TryParse(). Něco jako kontrola IsNumber na "string" vstup. Sorry za tyhle lama komenty.. jsem naprostý začátečník.

Napadlo mě něco jako:

for (int i = 0; i < pocet; i++)
                {
                    do
                    {
                        Console.WriteLine("Zadej {0}.jméno: ", i + 1);
                        jmena[i] = Console.ReadLine();
                    } while (int.TryParse(jmena[i]), out jmena[i])
                }

Děkuji za radu.

 
Odpovědět
15. června 12:57
Avatar
Alesh
Překladatel
Avatar
Odpovídá na Savi
Alesh:15. června 13:41

Jo, už chápu, o co ti jde. Tohle ale není otázka parsování, protože jak jsem již psal, tak vstup z konzole je string. Pomocí parsování ho převádíš na jiný typ proměnné, což u stringu již jaksi postrádá smysl, protože už string máš. Tobě jde ale o jakousi "masku", tj. filtr toho, co uživatel může do toho stringu napsat. Nejde jen o čísla, ale i třeba o interpunkci apod. K tomuto účelu se využívají tzv. regulární výrazy.

 
Odpovědět
15. června 13:41
Avatar
Savi
Člen
Avatar
Odpovídá na Alesh
Savi:15. června 13:48

Perfektní. Děkuji :-)

 
Odpovědět
15. června 13:48
Děláme co je v našich silách, aby byly zdejší diskuze co nejkvalitnější. Proto do nich také mohou přispívat pouze registrovaní členové. Pro zapojení do diskuze se přihlas. Pokud ještě nemáš účet, zaregistruj se, je to zdarma.

Zobrazeno 10 zpráv z 153. Zobrazit vše