Swift数据结构-2D数组 Array2D

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在C和Objective-C中，我们会写以下代码来声明一个9x7的网格组合：

int cookies[9][7];

这个代码会创建出一个含有63个元素的二位数组。如果要找出第3列第6行的网格，可以用一下方式：

myCookie = cookies[3][6];

而在swift中，这样创建多维数组的表达方式是不允许的。如果想要用swift创建一个多维数组，过程如下：

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行的网格，可以用以下方式：

let myCookie = cookies[3][6]

我们也可以用单行代码的形式来创建该数组：

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

可能这里看起来整个函数有点复杂，我们可以用一个辅助函数来简化一下：

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

简化后效果如下：

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

这里swift会推断数组的数据类型为int，因为我们的初始数值都设定为0. 如果想要修改数据类型，可以在声明中直接修改：

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

这里的dim()函数让我们可以随意创造出多维的数组，比如三维：

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

但是这样的创建方式有很明显的缺点，即我们无法知道每个维度代表什么信息。所以，我们可以自己创造自己的类型来达到同样的效果，同时又更加简单实用。

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是一个通类，它可以持有任意类型的对象，不单单数字。我们可以用以下方式创建Array2D实例：

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

通过subscript函数，你可以用以下方式获取数组中的某个指定对象:

let myCookie = cookies[column, row]

或修改数组中的某个对象:

cookies[column, row] = newCookie

从原理来说，Array2D是用一个一维的数组来储存数据。特定对象的索引是通过(row x numberOfColumns) + column来换算获取，但是对于使用者来说，我们只要考虑这里的行和列就行，剩下的工作交给Array2D去完成。这也是将原始数据包装到类或者结构体里面的优点。