Gushwell's C# Dev Notes

前回の記事が不評だったので、 今度は、もうすこし真剣に考えてみる。
じゃあ、前回の記事はいい加減だったのか、と言われると、困るけど...

以下のような2次元配列があったとします。
int[,] nums = new int[,] { {13, 200,31, 43, 54 }, {110,20, 330,410,50}, {100,220,33, 40, 500} }; 通常、2次元配列の要素にアクセスするには、2重ループを書くのが普通だと思います。
foreach (var n in nums) { Console.WriteLine("{0}", n); } 上記コードでも、全要素にアクセスできますが、各要素の位置が分かりません。

そこで、LINQのSelectManyを使った、２次元配列のアクセスについて考えてみます。

例えば、上記配列の要素から、100より大きな数を取り出し、昇順に並べ替えたいとします。
その際に、その要素のインデックスも把握したいとしましょう。

SelectMany（２つのfrom句）を使うと、以下のように書くことができます。
var q = from x in Enumerable.Range(0, nums.GetLength(0)) from y in Enumerable.Range(0, nums.GetLength(1)) where nums[x,y] > 100 orderby nums[x,y] select new { X = x,Y = y, Value=nums[x,y] }; q.ToList().ForEach(o => Console.WriteLine("({0} {1}) : {2}", o.X,o.Y,o.Value)); これをfor文、foreach文を使って書くとすると、もっと多くのコードを書かないといけなくなると 思われます。


ただ、上記のように、インデックスの上限を決め打ちにしたくない場合は、
いちいち、2つのfrom句を書くのが面倒だったりします。
SelectMenyの部分を 拡張メソッドとして、定義すれば、さらに便利になりそうです。

そこで、 「予定は未定Blog版」の「SelectMany があればいいんじゃないだろうか？」の記事を参考にさせてもらいつつ、 以下のような拡張メソッドを定義してみました。

public static class ArrayExtemtions { public static IEnumerable<TResult> Select<T, TResult>(this T[,] self, Func<T, int, int, TResult> f) { return from x in Enumerable.Range(0, self.GetLength(0)) from y in Enumerable.Range(0, self.GetLength(1)) select f(self[x,y], x,y); } public static IEnumerable<TResult> Select<T, TResult>(this T[,] self, Func<T, TResult> f) { return from x in Enumerable.Range(0, self.GetLength(0)) from y in Enumerable.Range(0, self.GetLength(1)) select f(self[x, y]); } public static IEnumerable<T> Sequential<T>(this T[,] self) { return from x in Enumerable.Range(0, self.GetLength(0)) from y in Enumerable.Range(0, self.GetLength(1)) select self[x,y]; } }
ここでは、３つの拡張メソッドを定義しています。
前述のコードだと、３つのうちの最初の Select メソッドが使えます。
var q = nums.Select((n, x, y) => new { X = x, Y = y, Value = n }) .Where(o => nums[o.X, o.Y] > 100) .OrderBy(o => nums[o.X, o.Y]); クエリ式だと以下のように書けます。 var q = from o in nums.Select((n, x, y) => new { X = x, Y = y, Value = n }) where o.Value > 100 orderby o.Value select o;
２つめのSelectは、インデックスを受け取らないバージョンの Selectです。
var q = nums.Select(n => n * 2) .Where(n => n > 100) .OrderBy(n => n); q.ToList().ForEach(Console.WriteLine); ここでは、２倍した値が100より大きな値を昇順に表示しています。

最後の Sequential メソッドは、単純に、配列の要素を順に列挙するメソッドです。
var q = nums.Sequential() .Where(n => n > 100) .OrderBy(n => n); q.ToList().ForEach(Console.WriteLine);
  

この記事は、C# Advent Calendar jp: 2010 への参加記事（12/16分）です。

技術系Advent Calendarについては、こちらの記事をどうぞ。

こちら「SelectManyと2次元配列の素敵な関係 再び 」もお読みいただければと思います。

これまでのC# Advent Calenderの記事を読んでみると、高度な話題が多く、僕をはじめ多くの人がついていけないのではないかと思ったり...
ということで、当初はかなりニッチな話題を書こうと思っていたのですが、それを取りやめ、もう少し易しい話題を取り上げたいと思います。
でも実用的かどうかは分かりませんが...


では、本題「SelectManyと2次元配列の素敵な関係」に入ります。

以下のような2次元配列があったとします。
int[,] nums = new int[,] { {13, 200,31, 43, 54 }, {110,20, 330,410,50}, {100,220,33, 40, 500} }; 通常、2次元配列の要素にアクセスするには、2重ループを書くのが普通だと思います。
foreach (var n in nums) { Console.WriteLine("{0}", n); } 上記コードでも、全要素にアクセスできますが、各要素の位置が分かりません。
ここでは、LINQのSelectManyを使い、2重ループを、一重のループにする方法をお見せします。

まずは、2次元配列にアクセスするためのインデックスのクラスを定義します。

class Point { public int X { get; set; } public int Y { get; set; } }
名前がいまいちですが、それは置いといて、
次に、SelectManyを使い(２つの from を使い）、以下のようなメソッドを定義し ます。

static IEnumerable<Point> AllPoints<T>(T[,] array) { return from x in Enumerable.Range(0, array.GetUpperBound(0)+1) from y in Enumerable.Range(0, array.GetUpperBound(1)+1) select new Point { X = x, Y = y }; }
これで、配列のすべてのインデックスを順に取り出すことができます。
ジェネリックメソッドにしているので、int以外の配列もOKです。
これは拡張メソッドにしても良いかもしれませんね。
ここまでが準備です。

そして、このAllPointsメソッドを使えば、配列のすべての要素にアクセスするのに、

foreach (var p in AllPoints(nums)) { Console.WriteLine("({0} {1}) : {2}", p.X, p.Y, nums[p.X, p.Y]); }
と書くことができます。

配列から100より大きな値だけを抜き出したいなら、

foreach (var p in AllPoints(nums)) { if (nums[p.X,p.Y] > 100) Console.WriteLine("({0} {1}) : {2}", p.X, p.Y, nums[p.X, p.Y]); }
と書けます。
foreach文もif文も使いたく無いという方は、次のように書くことができます。

AllPoints(nums).Where((p, n) => nums[p.X, p.Y] > 100) .ToList() .ForEach(p => Console.WriteLine("({0} {1}) : {2}", p.X, p.Y, nums[p.X, p.Y]));
2次元配列を扱うのに、もう2重ループは必要ありませんね。
  

LINQにはSelectMany演算子がありますが、これを使うと簡単に重複ありの組合せを求めることができます。

たとえば、1,2,3,4 の中から２つを抜き出す組合せは

int[] nums = new int[] { 1, 2, 3, 4 }; var q = from a in nums from b in nums select new { a, b }; foreach (var x in q) Console.WriteLine("{0} {1}",x.a,x.b);

とすれば、求めることができます。
こちらに載せた「小町算」では、これを応用して、

1＋2＋3−4＋56＋78＋9 123−45−67＋89

といった計算式を求めています。
以下、その抜粋でです。

string[] os = { "", "+", "-" }; var q = from c1 in os from c2 in os from c3 in os from c4 in os from c5 in os from c6 in os from c7 in os from c8 in os select new { c1, c2, c3, c4, c5, c6, c7,c8 };
これで得た結果を、１□２□３□４□５□６□７□８□９の四角の中に入れれば計算式が出来上がります。

コードの全体は、こちらに掲載しています。