Swift數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-2D數(shù)組 Array2D

聲明:算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的文章均是作者從github上翻譯過來,為方便大家閱讀。如果英語閱讀能力強的朋友,可以直接到swift算法俱樂部查看所有原文,以便快速學(xué)習(xí)。作者同時也在學(xué)習(xí)中,歡迎交流

在C和Objective-C中,我們會寫以下代碼來聲明一個9x7的網(wǎng)格組合:

int cookies[9][7];

這個代碼會創(chuàng)建出一個含有63個元素的二位數(shù)組。如果要找出第3列第6行的網(wǎng)格,可以用一下方式:

myCookie = cookies[3][6];

而在swift中,這樣創(chuàng)建多維數(shù)組的表達方式是不允許的。如果想要用swift創(chuàng)建一個多維數(shù)組,過程如下:

var cookies = [[Int]]()
for _ in 1...9 {
  var row = [Int]()
  for _ in 1...7 {
    row.append(0)
  }
  cookies.append(row)
}

然后,如果要找出第3列第6行的網(wǎng)格,可以用以下方式:

let myCookie = cookies[3][6]

我們也可以用單行代碼的形式來創(chuàng)建該數(shù)組:

var cookies = [[Int]](repeating: [Int](repeating: 0, count: 7), count: 9)

可能這里看起來整個函數(shù)有點復(fù)雜,我們可以用一個輔助函數(shù)來簡化一下:

func dim<T>(_ count: Int, _ value: T) -> [T] {
  return [T](repeating: value, count: count)
}

簡化后效果如下:

var cookies = dim(9, dim(7, 0))

這里swift會推斷數(shù)組的數(shù)據(jù)類型為int,因為我們的初始數(shù)值都設(shè)定為0. 如果想要修改數(shù)據(jù)類型,可以在聲明中直接修改:

var cookies = dim(9, dim(7, "yum"))

這里的dim()函數(shù)讓我們可以隨意創(chuàng)造出多維的數(shù)組,比如三維:

var threeDimensions = dim(2, dim(3, dim(4, 0)))

但是這樣的創(chuàng)建方式有很明顯的缺點,即我們無法知道每個維度代表什么信息。所以,我們可以自己創(chuàng)造自己的類型來達到同樣的效果,同時又更加簡單實用。

public struct Array2D<T> {
  public let columns: Int
  public let rows: Int
  fileprivate var array: [T]
  
  public init(columns: Int, rows: Int, initialValue: T) {
    self.columns = columns
    self.rows = rows
    array = .init(repeating: initialValue, count: rows*columns)
  }
  
  public subscript(column: Int, row: Int) -> T {
    get {
      precondition(column < columns, "Column \(column) Index is out of range. Array<T>(columns: \(columns), rows:\(rows))")
      precondition(row < rows, "Row \(row) Index is out of range. Array<T>(columns: \(columns), rows:\(rows))")
      return array[row*columns + column]
    }
    set {
      precondition(column < columns, "Column \(column) Index is out of range. Array<T>(columns: \(columns), rows:\(rows))")
      precondition(row < rows, "Row \(row) Index is out of range. Array<T>(columns: \(columns), rows:\(rows))")
      array[row*columns + column] = newValue
    }
  }
}

Array2D是一個通類,它可以持有任意類型的對象,不單單數(shù)字。我們可以用以下方式創(chuàng)建Array2D實例:

var cookies = Array2D(columns: 9, rows: 7, initialValue: 0)

通過subscript函數(shù),你可以用以下方式獲取數(shù)組中的某個指定對象:

let myCookie = cookies[column, row]

或修改數(shù)組中的某個對象:

cookies[column, row] = newCookie

從原理來說,Array2D是用一個一維的數(shù)組來儲存數(shù)據(jù)。特定對象的索引是通過(row x numberOfColumns) + column來換算獲取,但是對于使用者來說,我們只要考慮這里的行和列就行,剩下的工作交給Array2D去完成。這也是將原始數(shù)據(jù)包裝到類或者結(jié)構(gòu)體里面的優(yōu)點。

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