C#文法：コレクション：B15_Resize

今回はResizeを取り上げます。配列のサイズ（要素数）をあとから変更する方法です。

配列は本来、最初に要素数を決めて、そのまま使い続けるのが基本的な使い方です。サイズを変えること自体はできますが、増減のたびに新しいサイズを指定してあげなければならず、なかなか手間がかかります。その「できるけれど面倒」という感覚も含めて、実際にコードを書いて確認していきましょう。

Resizeボタンを追加する

これまでのレクチャーと同じように、フォームのデザイン画面にボタンを1つ追加し、Textを「Resize」にします。

図1　フォームに「Resize」ボタンを追加する

追加したボタンをダブルクリックすると、クリックイベントのメソッド（ここではbutton12_Click）が生成されます。最初に、今回やることをコメントで書いておきます。

リスト1　生成されたイベントハンドラーにコメントを書く

private void button12_Click(object sender, EventArgs e)
{
    //配列のリサイズ
    //増減のたびに手間がかかる
}

図2　button12_Clickメソッドにコメントを書いたところ

リサイズ対象の配列を用意する

まずはデータとなる配列を用意します。intの配列を要素数3で生成し、同時に10、20、30を設定します。

リスト2　要素数3のint配列を生成する

//配列のリサイズ
//増減のたびに手間がかかる
int[] hai = new int[3] { 10, 20, 30 };

図3　要素数3の配列haiを生成する

Array.Resizeでサイズを変更する

配列のサイズを変更するときは、ArrayクラスにあるResizeメソッドを使います。Array.Resize(まで入力すると、次のようなシグネチャが表示されます。

リスト3　Array.Resizeのシグネチャ

void Array.Resize<T>(ref T[]? array, int newSize)

第1引数には、リサイズしたい配列をrefを付けて渡します。第2引数のnewSizeには、変更後の要素数、つまり「何個にするか」を指定します。

図4　Array.Resizeの引数に配列と新しいサイズを指定する

いまの配列は3個なので、4と指定すれば4個になります。

リスト4　新しいサイズを数値で直接指定する

int[] hai = new int[3] { 10, 20, 30 };
Array.Resize(ref hai, 4);   //3個 → 4個になる

ただし、この書き方では「いま3個だから4」と、現在の要素数を自分で把握していなければなりません。「1個追加したい」という場合は、配列のLengthに+ 1した値を指定しておけば、現在の要素数を意識せずに済みます。

リスト5　Length + 1 で「1個追加」を表現する

int[] hai = new int[3] { 10, 20, 30 };
Array.Resize(ref hai, hai.Length + 1);

図5　新しいサイズをhai.Length + 1に書き換える

追加した要素にアクセスする

増やした要素は配列の一番最後に追加されます。配列のインデックスは0始まりなので、最後の要素のインデックスは「Length - 1」になります。ここも3のような数値を直接書くのではなく、hai.Length - 1と書いておけば、サイズがいくつであっても最後の要素を指すことができます。

リスト6　追加した最後の要素に値を設定する

//配列のリサイズ
//増減のたびに手間がかかる
int[] hai = new int[3] { 10, 20, 30 };
Array.Resize(ref hai, hai.Length + 1);
hai[hai.Length - 1] = 999;

図6　最後の要素に999を設定するコードまで書いたところ

実行して確認する

Array.Resizeの行にブレークポイントを置いて実行し、「Resize」ボタンを押します。ウォッチウィンドウにhaiを追加して中身を見ると、Resizeを実行する前の時点では{int[3]}、つまり3個の配列になっています。

図7　Resize実行前。haiは要素数3で、10・20・30が入っている

ここで1行進めてArray.Resizeを実行すると、{int[4]}に変わり、要素が4個になります。新しく増えた一番最後の要素[3]には、intのデフォルト値である0が入っています。もともとの10、20、30はそのまま残っています。

図8　Resize実行後。要素数が4になり、[3]にはデフォルト値の0が入っている

さらに1行進めて値を代入すると、インデックス3番目の要素に999が入っていることが確認できます。

図9　hai[hai.Length – 1]に999が設定された

追加については、このように「Resizeでサイズを増やす」→「増えた最後の要素に値を入れる」という2段階の手順になります。

削除の場合

ここまでは追加を見てきましたが、削除の場合はどうでしょうか。コードの下にコメントで整理しておきます。

リスト7　削除の場合の考え方をコメントで整理する

//削除の場合
//最後の要素を消すだけなら、サイズを縮めればよい
//途中を削除する場合は、中身をずらして、サイズを縮めないといけないため
//さらに面倒になる

図10　削除の場合の考え方をコメントに書く

最後の要素を消すだけなら、サイズを縮めれば済みます。同じResizeの書き方で2などと指定すれば、3個だったものが2個になる、4個だったものが2個になる、というように後ろから切り捨てられます。

リスト8　最後の要素を削除する（サイズを縮める）

int[] hai = new int[3] { 10, 20, 30 };

//サイズを2にする → 10, 20 だけが残る
Array.Resize(ref hai, 2);

//「最後の1個を消す」と書くなら
//Array.Resize(ref hai, hai.Length - 1);

問題は、一番後ろではなく途中の要素を消したい場合です。Resizeにできるのはサイズの変更だけなので、消したい位置より後ろの要素をすべて前に詰めてきて、結局最後の要素を消す、という手順を踏むことになります。たとえば、以前のレクチャーで扱ったArray.Copyを使うと次のようになります。

リスト9　途中の要素を削除する例（後ろを前に詰めてからサイズを縮める）

int[] hai = new int[4] { 10, 20, 30, 40 };
int removeIndex = 1;   //20を削除したい

//removeIndexより後ろの要素を、1つずつ前に詰める
//→ 10, 30, 40, 40
Array.Copy(hai, removeIndex + 1,
           hai, removeIndex,
           hai.Length - removeIndex - 1);

//最後の要素を切り捨てる
//→ 10, 30, 40
Array.Resize(ref hai, hai.Length - 1);

要素を1つ消すだけでこれだけのコードが必要になるので、非常に面倒です。

サイズ変更がある場合はList<T>を使う

このように、配列でもサイズの変更はできますが、追加にも削除にも手間がかかります。そのため、基本的にはサイズの変更がある場合は、次回以降のレクチャーで解説するList<T>などのリスト系のクラスを使うのがよいでしょう。最後にその旨をコメントに残しておきます。

図11　「サイズ変更がある場合はList<T>を使用する」というコメントを追加

まとめ

今回のコード全体は次のとおりです。

リスト10　button12_Click（Resize）の完成コード

private void button12_Click(object sender, EventArgs e)
{
    //配列のリサイズ
    //増減のたびに手間がかかる
    int[] hai = new int[3] { 10, 20, 30 };
    Array.Resize(ref hai, hai.Length + 1);
    hai[hai.Length - 1] = 999;

    //削除の場合
    //最後の要素を消すだけなら、サイズを縮めればよい
    //途中を削除する場合は、中身をずらして、サイズを縮めないといけないため
    //さらに面倒になる

    //サイズ変更がある場合は、次回解説するList<T>を使用する
}

配列のサイズはArray.Resize(ref 配列, 新しいサイズ)で変更できます。1個追加するならLength + 1を指定し、追加した要素にはLength - 1のインデックスでアクセスします。増えた要素にはデフォルト値が入ります。

一方で、最後の要素の削除はサイズを縮めるだけで済むものの、途中の削除は要素を詰める処理が必要になり、さらに面倒です。配列は「最初に数を決めてそのまま使う」のが基本であり、サイズ変更がある場合はList<T>を使う、と覚えておいてください。