第5章 集合 集合就是用来存储一组数据的容器。Swift中有3种常用的集合类型： 数组、集合和字典。 数组是一种按顺序存储相同类型数据的集合，相同的值可以在数组中的不同位置重复出现。集合和字典类型也是存储了相同类型数据的集合，但是数据之间是无序的。集合不允许值重复出现。字典中的值可以重复出现，但是每个值都有唯一的键值与其对应。本章将对这3种非常重要的集合类型做详细介绍。 5.1数组 当要按照一定的次序存储一组数据，并通过数据所在位置的序号检索时，就要采用数组实现。数组是类型安全的，因此数组中包含的数据类型必须是显式声明的。 数组的声明格式为Array或者 ［DataType］。后一种声明方式比较简洁，用得较多。 5.1.1数组的初始化 数组有多种初始化方法，这里介绍3种。 第一种初始化方法是先将数组声明为一个空数组，然后再逐步往数组中增加元素。如图5.1所示，首先定义一个字符串型的空数组变量animalArray，然后调用数组类型的方法isEmpty（）判断数组是否为空。如果为空，则开始以此向数组中添加元素。添加元素用到数组类型的方法append（）。append（）方法用来向数组的末端添加一个元素。需要注意的是，添加的元素必须和数组声明的数据类型一致，否则会导致报错。另外，append（）方法每次都是向数组的末端添加元素，因此数组中的元素是按照添加的次序顺序排列的。 Chapter 5第5章集合 图5.1isEmpty()方法和append()方法 第二种数组初始化的方法是在声明数组的时候直接赋值为一个实际的数组。图5.2定义了一个整型数组变量oneBitNumberArray，并在声明语句中直接将一个含有10个整型数的数组赋值给它。另外，还用同样的方式定义了两个字符串型数组botanyArray1和botanyArray2。最后，调用数组类型的count（）方法统计并打印数组botanyArray1的长度（即数组所含元素的个数）。 图5.2数组初始化 第3种数组初始化的方法叫作快捷初始化方法，即一次性将数组的所有元素初始化为同一个值。图5.3定义了两个整型数组变量twoBitNumberArray和threeBitNumberArray，在声明语句中同时定义了数组的长度（count）分别为6和3，以及每个元素的初值（repeating）分别为0和11。 图5.3数组的相加5.1.2数组的相加和累加运算 数组的相加和累加运算分别使用运算符“+”和“+=”，从而由已知数组快速得到新数组。图5.4定义了一个数组变量theAddedNumberArray，该数组由两个整型数组twoBitNumberArray和threeBitNumberArray相加而得。字符串数组animalArray中含有两个元素，然后通过两次累加分别将含有一个元素和两个元素的数组添加到animalArray数组中。这里需要注意的是，相加或累加的数组必须是相同数据类型的。 图5.4数组的累加 5.1.3数组的下标操作 数组中的元素是有序排列的，通过下标可以找到特定位置的元素，获取该元素的值或者对其进行修改。注意，数组中第一个元素的下标序号是0，而不是1。如图5.5所示，要取出字符串数组animalArray中第一个元素的值，只通过animalArray［0］即可。要修改数组中第二个元素的值，直接对animalArray［1］进行赋值即可。另外，还可以通过下标批量修改数组元素的值。 图5.5数组的下标操作 5.1.4插入与删除元素 数组的插入和删除操作分别用insert（）和remove（）方法。如图5.6所示，向数组animalArray中下标为3的位置插入一个新元素字符串"snake"。如果删除数组中第一个元素"tiger"或者最后一个元素"rabbit"，可以直接调用方法removeFirst()和removeLast()。如果要删除特定位置的元素，可以调用方法remove(at: Int)，并给出该位置的具体参数。 图5.6数组的插入和删除 5.1.5数组的遍历 数组的遍历一般采用forin语句。如图5.7所示，第一个forin循环对数组animalArray中的元素进行遍历并打印。第二个forin循环以元组的方式对数组中的下标和相应元素遍历并打印。 图5.7数组的遍历 5.1.6数组片段 通过数组的下标操作可以获取数组中的某一个元素，如果需要获取数组的一部分或者多个元素，就要用到获取子数组的方法。 获取数组Array的片段arraySlice的格式为arraySlice=Array［startIndex...endIndex］其中startIndex为子数组起始元素的索引，endIndex为结束元素的索引。注意，startIndex的最小值为0，即Array的第一个元素的索引，endIndex的最大值为Array.count-1，即Array的最后一个元素的索引。 数组片段是由原数组中部分连续的元素组成的子集。数组片段是原数组的一部分，共用相同的存储空间。换言之，如果数组片段中元素的值发生变化，那么原数组中相应元素的值也会同步改变。 如图5.8所示，数组animalArray中含有4个元素。常量myZoo赋值为数组animalArray的一个片段，包含下标1～2的两个元素。但是，myZoo不是一个新的数组，myZoo［0］元素并不存在。myZoo只是原数组的一部分，它的类型是ArraySlice。myZoo中元素的下标和数组animalArray中相应元素的下标一致。 图5.8数组片段 如果要根据数组片段生成一个新的数组，可以将数组片段类型转换为数组。如图5.9所示，将数组片段animalArray［1...2］类型转换为数组后，数组newZoo中的元素就从下标0开始排列了。 图5.9由数组片段生成新数组 5.1.7元素交换位置 在数组中，如果要交换两个元素的位置，可以使用方法swapAt(_:_:)，参数表中提供需要的元素位置。如图5.10所示，对数组animalArray中下标为2和3的元素交换位置。 图5.10数组元素交换位置 5.1.8数组排序 如果要对数组中的所有元素进行排序，可以使用方法sort()。如图5.11所示，对数组animalArray中的所有元素按照字母先后顺序排序。 图5.11数组元素排序 5.1.9检索特定元素 如果要检索数组或数组片段中是否含有特定的元素，可以使用方法contains(_:)。该方法根据检索结果返回布尔值。图5.12分别检索了数组片段animalArray［1...3］和数组animalArray中是否含有字符串"hen"，检索结果为true或false。 图5.12检索数组中是否含有特定元素 练习题 1. 定义3个字符串数组，分别用来表示已经选修的专业必修课、专业选修课以及通识课。分别用3种方法对这3个数组进行初始化，其中专业必修课包含数据结构、计算机组成、计算机网络；专业选修课包含iOS应用开发实践、Swift程序设计、人工智能；通识课包含音乐、美术、文学。 2. 定义一个字符串数组，用来表示所有的选修课程，由专业必修课、专业选修课和通识课组成。 3. 在所有选修课程数组中，将专业必修课“数据结构”修改为“离散数学”，增加一门新的专业选修课“移动应用开发实践”，删除通识课“美术”。 4. 将所有选修课程数组中的元素及其下标依次打印输出。 5. 在第4题所有选修课程数组中，生成下标3～6元素的数组片段，由该数组片段生成一个新的数组。该数组片段和这个新数组是否完全相同？请通过代码说明两者的相同和不同之处。 6. 对第5题中新数组的第一个元素和最后一个元素交换位置，并打印输出。 7. 对新数组中的所有元素进行全排序，并打印输出。 8. 检索新数组中是否含有字符串"Swift"和"Swift Programming"，并打印输出检索结果。 5.2集合 集合是由一组相同数据类型的元素组成的，每个元素的值都是唯一的。集合中的元素是无序的。 集合类型的声明格式为Set。 5.2.1集合的初始化 集合类型的初始化既可以从创建一个空的集合开始，也可以通过直接赋值的方法。第一种方法需要显式地指出集合中的元素类型。第二种方法可以通过被赋的初始值推断集合中的元素类型。如图5.13所示，通过两种初始化方法定义了集合类型变量weatherOfSanya和weatherOfBj。 图5.13集合的初始化 5.2.2集合的为空判断和插入元素 集合类型和数组类型一样，也提供了isEmpty（）和insert（）方法，可以便捷地操作集合。如图5.14所示，通过方法isEmpty（）判断集合weatherOfSanya是否为空，并打印提示信息。然后，通过方法insert(_:)向集合中添加一个元素"cloudy"。 图5.14集合的isEmpty()和insert()方法 5.2.3删除元素 要删除集合中的一个元素，可以使用方法remove(_:)。在remove()方法的参数表中要提供被移除元素的值，如果集合中有这个元素，则删除后返回这个元素的值；如果集合中不存在该元素，则返回一个nil。要删除集合中的所有元素，可以直接调用方法removeAll()。如图5.15所示，集合变量weatherOfSanya中含有元素"stormy"，删除该元素后,返回值为"stormy"。然后删除元素"dry"时，由于集合weatherOfSanya中不含有此元素，因此返回值为nil。 图5.15集合中删除元素 5.2.4检索特定元素 要检查集合中是否包含某个特定的元素，可以直接调用方法contains(:_)，如图5.16所示。 图5.16集合中检索特定元素 5.2.5遍历集合 通过forin循环可以对集合进行遍历，如图5.17所示。 图5.17集合的遍历5.2.6集合排序 集合中的元素是乱序排列的。如果要有序地输出集合元素，可以通过sorted()函数对集合中的元素按照值先排序，然后再输出。图5.18打印了集合变量weatherOfSanya排序后的结果。 图5.18集合的排序 5.2.7集合间的运算 Swift提供各种方法支持两个集合之间的操作，包括intersect（）、union（）、subtract（）。其中，intersect（）方法计算两个集合的交集，结果为一个新的集合； union（）方法计算两个集合的并集，结果为一个新的集合；subtract（）方法计算一个集合中不属于另一个集合的部分，结果为该部分元素形成的新集合。图5.19对两个集合变量weatherOfSanya和weatherOfBj分别进行交集、并集和相减运算。 图5.19集合的实例 练习题 1. 定义一个空的字符串型集合gradeOfTheory，用来表示理论课成绩的分档集合，然后判断gradeOfTheory是否为空。如果不为空，则打印提示信息；如果为空，则依次向集合中添加元素Fail、Pass、Common、Good、Excellent。 2. 定义一个字符串型集合gradeOfExperiment，用来表示实验课成绩的分档集合，并直接将gradeOfTheory赋值给gradeOfExperiment。然后，将其中的元素Common、Good、Excellent从集合中删除。最后，判断集合gradeOfExperiment中是否含有元素Fail和Pass，并打印出提示信息。 3. 分别遍历集合gradeOfTheory和gradeOfExperiment，并打印出其中的元素。 4. 对集合gradeOfTheory和gradeOfExperiment进行排序后，重新打印。 5. 对集合gradeOfTheory和gradeOfExperiment进行交集、并集、相减运算，并将结果打印出来。集合的相减运算相关的方法有subtracting（）和subtract（），请说明两者的差别。 5.3字典 字典通过键值对（keyvalue pair）的形式存储数据，每个值（value）都有唯一的键（key）与其对应。字典中数据的组织是无序的。对字典中元素的操作，一般都是基于key实现的。 声明字典类型的格式为Dictionary。其中，KeyType为key的类型，ValueType为value的类型。 声明字典类型的简化格式为［KeyType : ValueType］。 5.3.1字典的初始化 字典的初始化从声明并创建一个空字典开始。如图5.20所示，分别通过两种声明格式定义并初始化了两个字典类型变量。其中，字典变量ascIIDictChar的键为整型，值为字符型；字典变量ascIIDictNum的键为整型，值为整型。 图5.20字典的声明 声明字典变量的时候，如果知道字典中的元素，可以直接初始化为具体的值。如图5.21所示，在定义两个字典类型变量时直接赋初始值。其中，ascIIDictChar字典中包含6个元素，键为十进制的ASCII码值，值为码值对应的字符。ascIIDictNum字典中也包含6个元素，键为十进制的ASCII码值，值为码值对应的整型数字。