使用 LINQ (C#) 对 n 维数组进行数组操作

Posted 2023-04-13

【中文标题】使用 LINQ (C#) 对 n 维数组进行数组操作

【英文标题】：Array operations with n-dimensional array using LINQ (C#)

【发布时间】：2011-11-11 05:55:56

【问题描述】：

假设我们有一个锯齿状数组

int[][] a =  new[]  1, 2, 3, 4 , new[]  5, 6, 7, 8 , new[]  9, 10, 11, 12  ;

要得到第二行和第二列的和，可以分别写成两行代码：

int rowSum = a[1].Sum();
int colSum = a.Select(row => row[1]).Sum();

但是如果我们有二维数组的定义

int[,] a =   1, 2, 3, 4 ,  5, 6, 7, 8 ,  9, 10, 11, 12  ;

由于编译器错误，上述代码将无法工作：

Error   1   Wrong number of indices inside []; expected 2
Error   2   'int[*,*]' does not contain a definition for 'Select' and no extension method 'Select' accepting a first argument of type 'int[*,*]' could be found (are you missing a using directive or an assembly reference?)

那么，问题来了：如何将 LINQ 方法用于 n 维数组，而不是锯齿状数组？以及将矩形数组转换为锯齿状的方法在哪里？

附：我试图在文档中找到答案，但没有结果。

【问题讨论】：

C# 并不真正（广泛）支持多维数组 :-(

【参考方案1】：

LINQ to Objects 基于IEnumerable<T> Interface，即一维值序列。这意味着它不能很好地与非锯齿状数组等 n 维数据结构混合，尽管这是可能的。

您可以生成索引到 n 维数组中的一维整数序列：

int rowSum = Enumerable.Range(0, a.GetLength(1)).Sum(i => a[1, i]);

int colSum = Enumerable.Range(0, a.GetLength(0)).Sum(i => a[i, 1]);

【参考方案2】：

关于您的问题“如何在 n 维数组中使用 LINQ 方法”：

您不能将大多数 LINQ 方法与 n 维数组一起使用，因为这样的数组仅实现 IEnumerable 而不是 IEnumerable<T>，而且大多数 LINQ 扩展方法都是 IEnumerable<T> 的扩展方法。

关于另一个问题：参见 dtb 的回答。

【参考方案3】：

要添加到 dtb 的解决方案，迭代数组的所有项的更通用方法是：

int[,] b =   1, 2, 3, 4 ,  5, 6, 7, 8 ,  9, 10, 11, 12  ;

var flattenedArray = Enumerable.Range(0, b.GetLength(0))
                     .SelectMany(i => Enumerable.Range(0, b.GetLength(1))
                         .Select(j => new  Row = i, Col = j ));

现在：

var rowSum2 = flattenedArray.Where(t => t.Row == 1).Sum(t => b[t.Row, t.Col]);
var colSum2 = flattenedArray.Where(t => t.Col == 1).Sum(t => b[t.Row, t.Col]);

当然这是非常浪费的，因为我们正在创建坐标元组，即使是那些我们最终会用Where 过滤掉的项目，但如果你事先不知道选择标准是什么，这就是方法去（或不去——这似乎更像是一种练习，而不是你想要在实践中做的事情）。

我还可以想象如何使用递归 lambda 和 Tuple 之类的东西将其扩展到任何等级（不仅仅是二维）的数组，但这会跨越到受虐狂领域。

【参考方案4】：

二维数组没有任何内置的迭代行或列的方式。不过，创建自己的这种方法并不难。有关获取行和列的可枚举的实现，请参见此类。

public static class LINQTo2DArray

    public static IEnumerable<T> Row<T>(this T[,] Array, int Row)
    
        for (int i = 0; i < Array.GetLength(1); i++)
        
            yield return Array[Row, i];
        
    
    public static IEnumerable<T> Column<T>(this T[,] Array, int Column)
    
        for (int i = 0; i < Array.GetLength(0); i++)
        
            yield return Array[i, Column];
        
    

您也可以使用a.Cast<int>() 将数组展平，但您会丢失有关列/行的所有信息

【参考方案5】：

一种更简单的方法如下所示

 var t = new List<Tuple<int, int>>();
 int[][] a = t.Select(x => new int[] x.Item1, x.Item2).ToArray(); 

【参考方案6】：

在二维数组上执行此类行和列操作的最简单的仅 LINQ 方法是定义以下查找：

var cols = a
    .OfType<int>()
    .Select((x, n) => new  x, n, )
    .ToLookup(xn => xn.n % a.GetLength(1), xn => xn.x);

var rows = a
    .OfType<int>()
    .Select((x, n) => new  x, n, )
    .ToLookup(xn => xn.n / a.GetLength(1), xn => xn.x);

现在你可以简单地这样做了：

var firstColumnSum = cols[0].Sum();

至于n维，太痛苦了……对不起。