Letní akce! Lákají tě IT školení C#, Javy a PHP v Brně? Přihlas se a napiš nám do zpráv kód "BRNO 500" pro slevu 500 Kč na libovolný brněnský kurz. Lze kombinovat se slevami uvedenými u školení i použít pro více kurzů. Akce končí 28.7.

Lekce 11 - Vícerozměrná pole v C# .NET

C# .NET Základní konstrukce Vícerozměrná pole v C# .NET American English version English version

Unicorn College ONEbit hosting Tento obsah je dostupný zdarma v rámci projektu IT lidem. Vydávání, hosting a aktualizace umožňují jeho sponzoři.

V minulé lekci, Textové řetězce v C# do třetice - Split a Join, jsme si uvedli metody Split() a Join() na textových řetězcích. Dnešní díl je v sekci základních konstrukcí C# .NET v podstatě bonusový a pojednává o tzv. vícerozměrných polích. Teoreticky můžete rovnou přejít k objektově orientovanému programování, doporučuji však si konec této sekce ještě alespoň projít, abyste měli o zbývajících technikách povědomí, přeci jen se jedná o dosti základní vědomosti.

Již umíme pracovat s jednorozměrným polem, které si můžeme představit jako řádku přihrádek v paměti počítače.

Struktura pole

(Na obrázku je vidět pole osmi čísel)

Ačkoli to není tak časté, v programování se občas setkáváme i s vícerozměrnými poli a to zejména pokud programujeme nějakou simulaci (např. hru).

Dvourozměrné pole

Dvourozměrné pole si můžeme v paměti představit jako tabulku a mohli bychom takto reprezentovat např. rozehranou partii piškvorek. Pokud bychom se chtěli držet reálných aplikací, které budete později v zaměstnání tvořit, můžeme si představit, že do 2D pole budeme ukládat informace o obsazenostech sedadel v kinosálu. Situaci bychom si mohli graficky znázornit např. takto:

Struktura dvourozměrného pole

(Na obrázku je vidět 2d pole reprezentující obsazenost kinosálu)

Kinosál by byl v praxi samozřejmě větší, ale jako ukázka nám toto pole postačí. 0 znamená volno, 1 obsazeno. Později bychom mohli doplnit i 2 - rezervováno a podobně. Pro tyto stavy by bylo správnější vytvořit si vlastní datový typ, tzv. výčet, ale s ním se setkáme až později, takže si teď musíme vystačit pouze s čísly.

2D pole deklarujeme v C# .NET následujícím způsobem:

int[,] kinosal = new int [5, 5];

První číslice udává počet sloupců, druhá počet řádků (samozřejmě si to můžeme určit i obráceně, např. matice v matematice se zapisují opačně).

Všechna číselná pole v C# .NET jsou po deklaraci automaticky inicializována samými nulami, můžeme se na to spolehnout. Vytvořili jsme si tedy v paměti tabulku plnou nul.

Naplnění daty

Nyní kinosál naplníme jedničkami tak, jak je vidět na obrázku výše. Protože budeme jako správní programátoři líní, využijeme k vytvoření řádku jedniček for cykly :) Pro přístup k prvku 2D pole musíme samozřejmě zadat 2 souřadnice.

kinosal[2, 2] = 1; // Prostředek
for (int i = 1; i < 4; i++) // 4. řádek
{
        kinosal[i, 3] = 1;
}
for (int i = 0; i < 5; i++) // Poslední řádek
{
        kinosal[i, 4] = 1;
}

Výpis

Výpis pole opět provedeme pomocí cyklu, na 2d pole budeme potřebovat cykly 2 (jeden nám proiteruje sloupce a druhý řádky). Jako správní programátoři nevložíme počet řádků a sloupců do cyklů napevno, jelikož se může změnit. C# .NET poskytuje na 2D poli vlastnost Length jako tomu bylo u 1D pole, ale ta vrací celkový počet prvků v poli, v našem případě tedy 25. Nás bude zajímat metoda GetLength(), která přijímá jako parametr dimenzi (0 pro sloupce, 1 pro řádky) a vrátí nám počet prvků v této dimenzi. První dimenzí je počet sloupců, druhou počet řádků.

Cykly zanoříme do sebe tak, aby nám vnější cyklus projížděl řádky a vnitřní sloupce v aktuálním řádku. Po výpisu řádku je nutné odřádkovat. Oba cykly musí mít samozřejmě jinou řídící proměnnou:

for (int j = 0; j < kinosal.GetLength(1); j++)
{
        for (int i = 0; i < kinosal.GetLength(0); i++)
        {
                Console.Write(kinosal[i, j]);
        }
        Console.WriteLine();
}

Výsledek:

Konzolová aplikace
00000
00000
00100
01110
11111

N-rozměrná pole

Někdy může být příhodné vytvořit si pole o ještě více dimenzích. My všichni si jistě dokážeme představit minimálně 3D pole. S příkladem s kinosálem se nabízí případ užití, kdy má budova více pater (nebo obecně více kinosálů). Vizualizace by vypadala asi nějak takto:

3D pole v C# .NET

3D pole můžeme vytvořit tím samým způsobem, jako 2D pole:

int[, ,] kinosaly = new int [5, 5, 3];

Kód výše vytvoří 3D pole jako na obrázku. Přistupovat k němu budeme opět přes indexer (hranaté závorky) jako předtím, jen již musíme zadat 3 souřadnice.

kinosaly[3, 2, 1] = 1; // Druhý kinosál, třetí řada, čtvrtý sloupec

Pokud metodě GetLength() zadáme parametr s hodnotou 2, získáváme počet "pater" (kinosálů).

Pole polí

Mnoho programovacích jazyků vlastně vícerozměrná pole nepodporuje, C# je spíše výjimkou. Můžeme si v nich ale stejně vytvořit kolika-rozměrné pole chceme, jelikož 2D pole není vnitřně nic jiného, než pole polí. Situaci si můžeme představit tak, že si vytvoříme pole o pěti prvcích (1. řádek) a každá buňka v tomto řádku v sobě bude obsahovat další pole, reprezentující sloupeček.

Takové 2D pole deklarujeme následujícím způsobem:

int[][] kinosal = new int[5][];

Výhodou takto deklarovaného 2D pole je fakt, že si do každého řádku/sloupce můžeme uložit jak velké pole chceme. V některých případech tedy nemusíme "plýtvat" pamětí na celou tabulku a můžeme pole vytvořit "zubaté" (anglicky jagged):

Pole polí v C# .NET

Nevýhodou tohoto přístupu je, že musíme pole nepříjemně inicializovat sami. Původní řádek s pěti buňkami sice existuje, ale jednotlivé sloupečky si do něj musíme navkládat sami (zatím si vložme všechny sloupečky o 5ti prvcích):

for (int i = 0; i < kinosal.Length; i++)
{
        kinosal[i] = new int[5];
}

C# rovněž dále neposkytuje žádný komfort ve formě získání počtu sloupců a řádků polí polí. Velikost pole musíme získat takto:

int sloupcu = kinosal.Length;
int radku = 0;
if (sloupcu != 0)
        radku = kinosal[0].Length;

Všimněte si, že je nutné ptát se na počet sloupců, pokud je totiž 0, nemůžeme se dostat k 1. sloupci, abychom zjistili jeho délku (počet řádků ve sloupci).

K hodnotám v poli poté přistupujeme pomocí 2 indexerů:

kinosal[4][2] = 1; // Obsazujeme sedadlo v 5. sloupci a 3. řadě

(Použití jediného indexeru nám vrátí celý sloupeček na daném indexu)

Zkrácená inicializace vícerozměrných polí

Ještě si ukážeme, že i vícerozměrná pole je možné rovnou inicializovat hodnotami (kód vytvoří rovnou zaplněný kinosál jako na obrázku):

int[,] kinosal = new int[,] {
        { 0, 0, 0, 0, 1 },
        { 0, 0, 0, 1, 1 },
        { 0, 0, 1, 1, 1 },
        { 0, 0, 0, 1, 1 },
        { 0, 0, 0, 0, 1 }
};

(Pole je v tomto zápisu otočené, jelikož definujeme sloupce, které zde zapisujeme jako řádky).

Podobnou inicializaci můžeme použít dokonce i u polí zubatých (kód níže vytvoří zubaté pole jako na obrázku):

int[][] zubatePole = new int[][] {
        new int[] {15, 2, 8, 5, 3},
        new int[] {3, 3, 7},
        new int[] {9, 1, 16, 13},
        new int[] {},
        new int[] {5}
};

Na závěr bych rád dodal, že někteří lidé, kteří neumí správně používat objekty, využívají 2D polí k ukládání více údajů o jediné entitě. Např. budeme chtít uložit výšku, šířku a délku pěti mobilních telefonů. Ačkoli se vám nyní může zdát, že se jedná o úlohu na 3D pole, ve skutečnosti se jedná o úlohu na obyčejné 1D pole (přesněji seznam) objektů typu Telefon. Ale o tom až u objektově orientovaného programování. Pole si určitě ještě vyzkoušejte ještě v cvičení v tomto kurzu.

V příští lekci, Matematické funkce v C# a knihovna Math, se podíváme na matematické funkce a základní kurz zakončíme.


 

Stáhnout

Staženo 179x (32.73 kB)
Aplikace je včetně zdrojových kódů v jazyce C#

 

 

Článek pro vás napsal David Čápka
Avatar
Jak se ti líbí článek?
23 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 (11)

 

 

Komentáře
Zobrazit starší komentáře (10)

Avatar
gcx11
Redaktor
Avatar
gcx11:13.10.2017 17:22

Ahoj, myslím že:

List<int> MujList = new List<int>() { 1, 1, 1 };
 
Odpovědět 13.10.2017 17:22
Avatar
ZdenekS
Člen
Avatar
ZdenekS:13.10.2017 20:37

Toto jsem neměl na mysli, v tvém případě kompilátor převede hodnoty na metodu Add. viz přiložený obrázek . Co bych rád věděl jak deklarovat pomocí "List" a následně přidat hodnoty, vytvořit toto pole o třech elementech a např. přidat čtyři řady , - (1,2,3),(4,5,­6),(7,8,9),(7,5,3). Ale nepoužít for ani foreach , použít Add, anebo něco v tomto smyslu

e1 e2 e3
1 2 3
4 5 6
7 8 9
7 5 3

děkuju

 
Odpovědět 13.10.2017 20:37
Avatar
ZdenekS
Člen
Avatar
ZdenekS:13.10.2017 20:45

asi nějak takto, ale nemohu to ani vyguglit

List<int>[] MujList = new List<int>()[];

 
Odpovědět 13.10.2017 20:45
Avatar
gcx11
Redaktor
Avatar
Odpovídá na ZdenekS
gcx11:13.10.2017 22:57

V tom případě myslíš toto:

List<int[]> list = new List<int[]>();

A poté:

list.Add(new int[3]{1, 1, 1});

Ale pokud víš, že tam budeš dávat pouze trojice, tak bych doporučil použít Tuple:

List<Tuple<int, int, int>> triples = new List<Tuple<int, int, int>>();

přidávání:

triples.Add(new Tuple<int,int,int>(1, 1, 1));
 
Odpovědět 13.10.2017 22:57
Avatar
ZdenekS
Člen
Avatar
Odpovídá na gcx11
ZdenekS:14.10.2017 18:02

Skvělý , děkuji moc, to jsem hledal

 
Odpovědět 14.10.2017 18:02
Avatar
Petr Zajac
Člen
Avatar
Petr Zajac:28. února 17:48

Tak zatím jsem se s 1D polem dokázak poprat, u 2D pole se mi teď po přečtení pletou řádky a sloupečky, od 3D pole dál už jsem ztracený.
Vysvětlí mi někdo zkušený opravdu "PRAKTICKÉ" využití pole? Pokud zvládnu OOP a WPF není jednodušší se na pole "vykašlat" a dávat si to co zadal uživatel buď rovnou do souboru, nebo pokročit ještě dál a zkrotit "zaklady databází" a ukládat to rozumně tam??? :-O

 
Odpovědět 28. února 17:48
Avatar
huty
Člen
Avatar
Odpovídá na Petr Zajac
huty:28. února 22:50

Pokud chceš reálná data aplikací nějak uchovávat, na pole se vykašli. S polem uchováš data pouze v ram, čili po vypnutí programu o data přijdeš. Pole můžeš použít například pokud programuješ hru, tak si aktuální část mapy načteš do paměti, do pole. Je to jasnější? :-)

Odpovědět 28. února 22:50
obecně je lepší používat více proměnných a dodržovat přehlednost, než psát co nejkratší kód a po měsíci zapomenout, j...
Avatar
pocitac770
Redaktor
Avatar
Odpovídá na Petr Zajac
pocitac770:28. února 22:51

Pole je práce s daty za běhu počítače, pokud počítači aspoň trochu rozumíš, tak víš, že čtení/zápis do RAM paměti je rychlejší, než z/na pevný disk. Praktické využití pole? Cokoliv, kde máš větší počet "něčeho", nějakých dat (myšleno více jak 1) stejného druhu, který chceš mít nějak srovnaný, přehledně uložený za chodu programu, příklady najdeš úplně všude, a naopak nevím, co by jsi při programování bez pole dělal... To, jestli není lepší místo pole používat soubor, či databázi je jako se ptát jestli v následujícím kódu

int i = int.Parse(Console.ReadLine());
Console.Writeline(i + 3);

Nebylo lepší ukládat i na servery Googlu, kde bude i dobře zálohované a chráněné proti hackerům.

 
Odpovědět  +1 28. února 22:51
Avatar
Petr Zajac
Člen
Avatar
Odpovídá na pocitac770
Petr Zajac:1. března 10:44

Počítač jsem i programoval (databáze pod DOS, konkrétně FoxPro), kde netuším jestli se pole dali využívat. Tam jsem na každý údaj měl extra proměnou, kterou jsem po potvrzení formuláře uživatelem dával na disk, takže pole neznám a přijdou mi zatím "cizí".

 
Odpovědět 1. března 10:44
Avatar
Dušan Kovářík:9. června 0:10

Super článek - konečně mi vnesl pochopení do takových věcí, jako např. proč se někdy používá jeden indexer s více indexy a někdy zase více indexerů s jedním indexem. Chvíli jsem musel přemýšlet a také si hrát s kódem, než jsem si potvrdil vlastní hypotézu, že je vlastně jedno, kterou dimenzi si představuji jako řádky a kterou jako sloupce a podobně. Pokud si to budu představovat opačně a v cyklech použité metody GetLength pro odpovídající dimenze správně sladím s pořadím indexů v indexeru, tak vše bude fungovat stejně.

 
Odpovědět 9. června 0:10
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 20. Zobrazit vše