C#文法：コレクション：B06_Length

ここからは、配列でよく使う機能を順番に見ていきます。前のレクチャーで確認したとおり、配列はすべてArrayクラス（抽象クラス）から派生しており、Length、IndexOf、Copyといった機能はArrayクラスが提供しています。まずは、もっとも基本となるLengthから始めましょう。

これまでと同じ要領で、フォームに「Length」というボタンを追加し、ダブルクリックしてクリックイベントのメソッドを生成します。

図1　Arrayクラスの機能のひとつであるLength。フォームに「Length」ボタンを追加する

Lengthは要素の数を返すプロパティ

Lengthは、配列の要素の数を返してくれるプロパティです。intの配列を用意して、Lengthを取得してみます。

リスト1　Lengthで要素の数を取得する

//Length
private void button5_Click(object sender, EventArgs e)
{
    int[] hai = [ 11, 22, 33, 99 ];
    var len = hai.Length;
}

hai.Lengthにマウスカーソルを合わせると、int Array.Length { get; }と表示されます。Arrayクラスに定義された、取得専用（getのみ）のint型のプロパティであることがわかります。

図2　Lengthにカーソルを合わせると、Arrayクラスのプロパティであることが表示される

ブレークポイントを置いて実行し、値を確認してみましょう。

図3　hai.Lengthの値は4になっている

4になっています。11、22、33、99の4個なので、要素の数が正しく取得できています。

先頭と末尾の要素を取り出す

Lengthの使いどころのひとつが、末尾の要素の取得です。配列の先頭の要素は、0番目なのでhai[0]で取得できます。では、末尾の要素はどうでしょうか。

Lengthは4ですが、インデックスは0、1、2、3と0から始まるため、末尾の要素のインデックスは3です。つまり、Length - 1を指定すれば、いちばん後ろの要素が取得できます。

リスト2　先頭と末尾の要素を取得する

int[] hai = [ 11, 22, 33, 99 ];
var len = hai.Length;
var start = hai[0];             // 先頭の要素
var end = hai[hai.Length - 1];  // 末尾の要素（Length - 1 番目）

実行して確認すると、endには99、startには11が入っています。

図4　endには末尾の要素である99が入っている

図5　startには先頭の要素である11が入っている

hai[3]のように数字を直接書いてしまうと、要素の数が変わったときに修正が必要になります。hai[hai.Length - 1]と書いておけば、要素がいくつであっても常に末尾の要素を指すことができます。

foreachで回す場合はLengthを使わない

Lengthのもうひとつの使いどころが、forで配列を回すときです。その前に、比較のためにforeachを見ておきます。foreachの場合はLengthを使いません。

リスト3　foreachで配列を回す

foreach (var val in hai)
{
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine(val);
}

foreachで配列を回すと、先頭から順番に要素が取り出されます。実行して出力ウィンドウを確認すると、11、22、33、99の順に出力されています。

図6　foreachで回すと、11、22、33、99の順に出力される

forで回す場合はLengthを条件に使う

forを使う場合は、次のように書きます。intのiを宣言して0から始め、iが配列のLengthより小さい間、繰り返します。Lengthは4なので、iは0から3まで回ることになります。

リスト4　forで配列を回す

System.Diagnostics.Debug.WriteLine("----------------");
for (int i = 0; i < hai.Length; i++)
{
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine(hai[i]);
}

ループの中では、hai[i]とインデックスを指定することで、各要素を取得できます。なお、foreachの出力と見分けがつくように、間に区切り文字を出力しています。

図7　条件にhai.Lengthを使い、hai[i]で要素を取得する

条件をi <= hai.Lengthと書いてしまうと、存在しないhai[4]にアクセスして例外になります。「Lengthより小さい間」と覚えておきましょう。

図8　区切り文字の後に、foreachと同じく11、22、33、99が出力される

foreachと同じように、1個目から4個目までが順番に出力されました。

forのポイントは条件が書けること

foreachは先頭から順番に回すだけですが、forは条件を自分で書くことができます。そのため、1個飛ばしで回したり、何番目から何番目まで、というようにピンポイントで回したりすることができます。

リスト5　（参考）1個飛ばし・範囲指定で回す

// 1個飛ばし（0番目、2番目）
for (int i = 0; i < hai.Length; i += 2)
{
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine(hai[i]);  // 11, 33
}

// 1番目から2番目まで
for (int i = 1; i <= 2; i++)
{
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine(hai[i]);  // 22, 33
}

逆回し

forでよく使うのが「逆回し」です。開始位置をhai.Length - 1、つまり末尾の3にして、iが0以上の間、iをデクリメント（1ずつ減らす）していきます。3、2、1、0と減っていくので、末尾から先頭に向かって回ることになります。

リスト6　forで逆回しにする

System.Diagnostics.Debug.WriteLine("----------------");
for (int i = hai.Length - 1; i >= 0; i--)
{
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine(hai[i]);
}

図9　開始位置をhai.Length – 1、条件をi >= 0、更新をi–にする

実行すると、99、33、22、11と、逆順に出力されていることが確認できます。

図10　99、33、22、11と逆順に出力される

逆回しは要素を削除するときに使う

逆回しは、リストの中身を削除するときによく使われます。先頭から順番に回しながら削除していくと、インデックスがずれてしまうからです。どういうことか、順を追って見ていきましょう。

インデックスが0、1、2、3の4つの要素があり、このうち1と3を削除したいとします。

図11　先頭から回す場合。インデックス1の要素（22）を削除しようとしている

先頭から回すと、最初の0は対象外なので何もしません。次の1は削除対象なので削除します。すると、後ろの要素が前に詰められて、インデックスがずれてしまいます。

図12　1を削除すると後ろが詰められ、33が1番目、99が2番目にずれる

もともと3番目だった99は、2番目に移動しています。このまま2、3と見ていくと、消したかった99は消せず、さらに「3番目がない」というエラーになったりします。

そうならないために、逆回しで削除します。末尾の3から3、2、1、0の順に回します。

図13　逆回しの場合。3番目（99）と1番目（22）が削除対象

まず3を削除します。末尾を消しただけなので、それより前の要素のインデックスは変わりません。2はスキップし、1を削除します。このとき後ろの要素のインデックスはずれますが、そこはもう通り過ぎた場所なので影響がありません。最後の0はスキップして終了です。

図14　狙いどおり1と3が削除され、11と33が残る

これで、狙いどおり1と3の要素を削除できました。

配列は要素数が固定なので、実際にこの削除を行うのは、後のセクションで扱うList<T>などになります。List<T>ではLengthの代わりにCountを使いますが、考え方はまったく同じです。参考として、コードにすると次のようになります。

リスト7　（参考）List<T>で逆回しをしながら削除する

var list = new List<int> { 11, 22, 33, 99 };

// 末尾から先頭に向かって回す
for (int i = list.Count - 1; i >= 0; i--)
{
    if (i == 1 || i == 3)
    {
        list.RemoveAt(i);  // 削除しても、これから見る要素のインデックスはずれない
    }
}
// list の中身は 11, 33

まとめ

Lengthは、配列の要素の数を返すプロパティです。末尾の要素を取得するhai[hai.Length - 1]、forで回すときの条件i < hai.Length、そして逆回しの開始位置hai.Length - 1と、さまざまな場面で登場します。特に逆回しは、要素を削除するときの定番の書き方ですので、ぜひ使ってみてください。