C# 裡的鋸齒狀陣列 (Jagged Arrays)

1. 鋸齒狀陣列跟二維陣列有什麼不同

我們終於來到這個主題，很多人會叫它 「陣列的陣列」 或 「鋸齒狀陣列」 —— 英文叫 jagged arrays。跟二維陣列不一樣，鋸齒狀陣列可以存放長度不一樣的欄。就像你有一堆大樓，每棟大樓的公寓數量都不一樣 —— 有一棟有 5 間，另一棟 20 間，還有一棟只有一間。

鋸齒狀陣列 就是陣列裡的每個元素本身又是一個陣列。而且這些內部的陣列（也叫「子陣列」）長度可以不一樣。

最主要的差別：

• 在 二維陣列 裡，每一「列」（還有每一「欄」）的元素數量都一樣。舉例：int[,] grid = new int[3, 5]; —— 永遠都是 3 列，每列 5 個元素。
• 在 鋸齒狀陣列 裡，每一列可以長度不一樣！舉例：int[][] jagged = new int[3][]; —— 然後你可以自己決定每一列（子陣列）要怎麼初始化。

視覺化起來大概長這樣：

[i, j]

[i][j]

視覺化：比較二維陣列跟鋸齒狀陣列

二維陣列 (3x3):
┌───┬───┬───┐
│ 1 │ 2 │ 3 │
├───┼───┼───┤
│ 4 │ 5 │ 6 │
├───┼───┼───┤
│ 7 │ 8 │ 9 │
└───┴───┴───┘

鋸齒狀陣列 (不同長度):
┌───┬───┐
│ 1 │ 2 │
├───┼───┼───┬───┐
│ 3 │ 4 │ 5 │ 6 │
├───┼───┴───┴───┘
│ 7 │
└───┘

2. 鋸齒狀陣列的宣告和初始化語法

宣告鋸齒狀陣列一點都不可怕！不用怕看到兩層中括號：

int[][] jaggedArray = new int[3][];

這代表我們有一個 3 個元素的陣列，每個元素又是一個 int 陣列。但這時候內部的陣列還沒建立！為了更清楚，我們來細拆一下。

鋸齒狀陣列的逐步初始化

步驟 1 — 建立主要（外部）陣列：

int[][] jaggedArray = new int[3][];

現在我們有 3「列」，但它們目前都是 null。

步驟 2 — 建立並填入內部陣列（子陣列）：

例如，第一列長度 2，第二列 4，第三列 3：

jaggedArray[0] = new int[2]; // 第一列有 2 個元素
jaggedArray[1] = new int[4]; // 第二列有 4 個元素
jaggedArray[2] = new int[3]; // 第三列有 3 個元素

步驟 3 — 填入值：

內部陣列就是普通陣列！例如：

jaggedArray[0][0] = 1;
jaggedArray[0][1] = 2;

jaggedArray[1][0] = 3;
jaggedArray[1][1] = 4;
jaggedArray[1][2] = 5;
jaggedArray[1][3] = 6;

jaggedArray[2][0] = 7;
jaggedArray[2][1] = 8;
jaggedArray[2][2] = 9;

鋸齒狀陣列的快速初始化

如果你已經知道值，也可以直接建立並填好鋸齒狀陣列：

int[][] jaggedArray = new int[][]
{
    new int[] { 1, 2 },
    new int[] { 3, 4, 5, 6 },
    new int[] { 7, 8, 9 }
};

或者更短一點，省略內部陣列型別：

int[][] jaggedArray = {
    new[] { 1, 2 },
    new[] { 3, 4, 5, 6 },
    new[] { 7, 8, 9 }
};

3. 遍歷和操作鋸齒狀陣列

遍歷鋸齒狀陣列其實跟二維陣列差不多，只是外層 for 走列，內層 for 走每列的元素（每列長度可以不一樣）：

for (int i = 0; i < jaggedArray.Length; i++)
{
    Console.WriteLine($"列 {i}:");
    for (int j = 0; j < jaggedArray[i].Length; j++)
    {
        Console.Write($"{jaggedArray[i][j]} ");
    }
    Console.WriteLine();
}

螢幕上的結果：

列 0:
1 2 
列 1:
3 4 5 6 
列 2:
7 8 9 

你也可以用 foreach，不用自己管索引：

foreach (int[] row in jaggedArray)
{
    foreach (int value in row)
    {
        Console.Write($"{value} ");
    }
    Console.WriteLine();
}

4. 陣列的陣列的內部結構

現在你要知道，陣列的陣列到底是怎麼運作的。準備好了嗎？

如果是普通陣列，「陣列變數存的是一個容器的參考，這個容器存放陣列元素」。但鋸齒狀陣列就有點爆炸：陣列的陣列變數存的是一個容器的參考，這個容器裡存的是一堆一維陣列的參考。這種東西還是看圖比較容易懂：

左邊 是「陣列的陣列變數」，它存著「陣列容器物件」的參考。中間 是「陣列容器物件」，每個格子裡存著一維陣列的參考 —— 也就是鋸齒狀陣列的列。然後 右邊 你看到四個一維陣列 —— 就是我們鋸齒狀陣列的列。

這就是鋸齒狀陣列的真實結構。這種設計給 C# 程式設計師幾個好處：

int[][] data = new int[2][];
data[0] = new int[5]; // 第一列是 5 個元素的陣列
data[1] = new int[5]; // 第二列也是 5 個元素的陣列

int[] row1 = data[0];
int[] row2 = data[1];

這樣就可以交換列：

// 重要的資料矩陣
int[][] matrix = {
  new int[] {1, 2, 3, 4, 5},
  new int[] {5, 4, 3, 2, 1}
};

int[] tmp = matrix[0];
matrix[0] = matrix[1];
matrix[1] = tmp;

如果你只用一個索引存取二維陣列的元素，其實你拿到的是「容器的容器」，裡面存著一維陣列的參考。

5. 鋸齒狀陣列的常見應用場景

什麼時候鋸齒狀陣列比二維陣列好用？

• 如果你要存每個使用者不同數量的資料：像是各科分數、購買紀錄、留言等等。
• 如果你的資料本來就是三角形或階梯狀（像是要印金字塔、Pascal 三角形等等）。
• 如果你想省記憶體：二維陣列每列都固定長度，鋸齒狀陣列只存需要的元素。

生活範例：學生分數管理員

來擴充一下我們的學習專案吧！假設每個學生每科的分數數量都不一樣，有人交多，有人交少。這時候鋸齒狀陣列就超適合。

假設我們有三個學生，他們的數學作業分數如下：

宣告這樣的陣列：

int[][] studentMarks = new int[3][];
studentMarks[0] = new int[] { 5, 4 };         // 第一個學生 - 2 個分數
studentMarks[1] = new int[] { 3, 4, 4 };      // 第二個學生 - 3 個分數
studentMarks[2] = new int[] { 5 };            // 第三個學生 - 1 個分數

印出每個學生的分數：

for (int i = 0; i < studentMarks.Length; i++)
{
    Console.Write($"學生 {i}: ");
    for (int j = 0; j < studentMarks[i].Length; j++)
    {
        Console.Write(studentMarks[i][j] + " ");
    }
    Console.WriteLine();
}

鋸齒狀陣列也可以用其他型別

鋸齒狀陣列可以是任何東西：字串、甚至更深的陣列，或你自己的物件。

範例：字串陣列

string[][] groups = new string[][]
{
    new string[] { "伊萬", "彼得" },
    new string[] { "瑪麗亞", "阿列克謝", "謝爾蓋" },
    new string[] { "瓦西莉薩" }
};

6. 特點與常見錯誤

鋸齒狀陣列很彈性，但也有不少陷阱。

• 如果你沒初始化某個內部陣列（jaggedArray[1] = ...），去存它會噴 NullReferenceException。記得每個內部陣列都要初始化！
• 不是每一列（子陣列）長度都一樣。如果你用固定索引去存第二層，可能會超出範圍。
• 不要搞混二維陣列！索引要寫成 array[i][j]，不是 array[i, j]。

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問卷/小測驗

陣列，等級 7，課堂 5

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