ジャグ配列で縦方向に比較

Question

前提・実現したいこと

ジャグ配列でのLINQの扱い方を勉強しています。
次のようなジャグ配列とindex=2が与えられていた時、

        int[][] cells = new int[][]
        {
           new int[]{ 0, 0, 0, 0},  //0 
           new int[]{ 0, 0, 0, 0},  //1
           new int[]{ 1, 1, 1, 0},  //index=2
           new int[]{ 0, 1, 1, 1},  //3
        };

index=2と3の配列を縦方向に要素を比較して、1と1の要素で揃っているindex=2の配列のインデックスを全て格納した配列を
取得する処理をLINQで実装することはできますか？
この場合ですと、index=2の配列のインデックス1と2を格納した配列を取得するような処理です。
(やりたいことの説明が下手ですみません。試したことでLINQじゃない方法で処理を実装しています)。
イメージとしては下記です。

        int[][] cells = new int[][]
        {
           new int[]{ 0, 0, 0, 0},  //0 
           new int[]{ 0, 0, 0, 0},  //1
           new int[]{ 1, 1, 1, 0},  //index=2
　　　　　　　　　　　　 ×  〇 〇 ×　　　　　　　　　　←縦に1と1が揃っている〇のインデックス、1と2を格納した配列を取得。
           new int[]{ 0, 1, 1, 1},  //3
        };

試したこと

LINQでの実装を考えましたが、わかりませんでした。
LINQで実装可能かどうかもわかりません。
LINQ以外の方法では、下記のコードで実装できました。

        int[][] cells = new int[][]
        {
           new int[]{ 0, 0, 0, 0},  //0 
           new int[]{ 0, 0, 0, 0},  //1
           new int[]{ 1, 1, 1, 0},  //index=2
           new int[]{ 0, 1, 1, 1},  //3
        };

        List<int> indexlist = new List<int>();
        int index = 2;
        for(int i=0; i<cells[index].Length; i++){
            if(cells[index][i]==1 && cells[index+1][i]==1){
                indexlist.Add(i);
            }
        }
        int[] indexarr = indexlist.ToArray();  

ご教示よろしくお願いします。

Answer 1

前にも言ったかもしれませんが、やりにくいことを無理やり全部押し込めた LINQ クエリを作っても、読みにくくなるだけで何の意味もありません。
やりたいことを簡単に記述できるようクラスを作りましょう。

この場合は多次元配列やジャグ配列を LINQ で扱いたい、それも縦方向へのアクセスとインデクスが必要ということなので、拡張メソッドを作るのをお勧めします。
標準ライブラリの LINQ は基本的に縦方向へのアクセスは考えられていません。
また、インデクスが取れるのが Select だけなので、どうしてもそれを使おうと思えば余計なロジックが入ります。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;

namespace ConsoleApp1
{
    class Program
	{
		static void Main(string[] args)
		{
            int[][] cells = new int[][]
            {
               new int[]{ 0, 0, 0, 0},  //0 
               new int[]{ 0, 0, 0, 0},  //1
               new int[]{ 1, 1, 1, 0},  //index=2
               new int[]{ 0, 1, 1, 1},  //3
            };
            int index = 2;
            var result = cells
                .Skip(index)
                .Take(2)
                .ToColumns()
                .IndiciesWhere(a => a.All(b => b == 1))
                .ToArray();
            foreach (var a in result) Console.WriteLine(a);
            Console.ReadKey();
        }
	}

    public static class LinqExtension
    {
        public static IEnumerable<IEnumerable<T>> ToColumns<T>(this IEnumerable<IEnumerable<T>> source)
        {
            IReadOnlyList<IReadOnlyList<T>> sourceArray = source
                .Select(a => a as IReadOnlyList<T> ?? a.ToArray())
                .ToArray();
            int columnLength = sourceArray
                .Select(a => a.Count)
                .Max();
            for (int i = 0; i < columnLength; i++)
            {
                yield return sourceArray
                    .Select(a => i < a.Count ? a[i] : default);
            }
        }

        public static IEnumerable<int> IndiciesWhere<T>(this IEnumerable<T> source, Predicate<T> predicate)
        {
            int i = 0;
            foreach (var item in source)
            {
                if (predicate(item)) yield return i;
                i++;
            }
        }
    }
}

Comments

[papinianus]

.Select(a => i < a.Count ? a[i] : default(T))

[Zuishin]

ありがとうございます。
default は C# 7.1 からでしたね。
default(T) に差し替えてください。

https://docs.microsoft.com/ja-jp/dotnet/csharp/programming-guide/statements-expressions-operators/default-value-expressions

> C# 7.1 より、コンパイラが式の型を推定できる場合、default リテラルを既定の値式に使用することができます。 default リテラルは同等の default(T) (T は推定型) と同じ値を生成します。

[papinianus]

それは存じませんでした。大変失礼しました。確かにいかにも推定できそうなパラメータですね。

[退会済みユーザー]

ご回答ありがとうございます。
ご提示いただいたコードの解読に時間をいただきます。
後ほどコメント致します。

[Zuishin]

ToColumns は縦方向に変換するメソッドです。
{{1, 1, 1, 0}, {0, 1, 1, 1}} が {{1, 0}, {1, 1}, {1, 1}, {0, 1}} になります。

IndiciesWhere は条件に合う要素のインデクスを返すメソッドです。
以下の二つのクエリは等価です。

{{1, 0}, {1, 1}, {1, 1}, {0, 1}}.IndiciesWhere(a => a.All(b => b == 1))

{{1, 0}, {1, 1}, {1, 1}, {0, 1}}.Select((row, index) => (row, index)).Where(a => a.row.All(b => b == 1)).Select(a => a.index)

なお、以上は疑似コードなのでコンパイルできません。

[退会済みユーザー]

ご回答ありがとうございます。
ToColumnsメソッドや、IndiciesWhereメソッド、勉強になりました。
ありがとうございました。

Answer 2

indexがもとの配列の1次元目のlength - 2におさまっているかなど、要求事項が厳しいので
全部を変換したほうがはやいと思いました。

public static int[][] SelectIndexes(int[][] source) => source.Zip(source.Skip(1), (baseLine, nextLine) => baseLine.Zip(nextLine, (baseCol, nextCol) => baseCol == nextCol).Select((x,i) => x ? i : -1).Where(i => i > -1).ToArray()).ToArray();

どうしてもコメントさせていただきますが、Linqで考えるときに、indexをどうこうみたいな発想からは基本的に離れたほうがいいと思います。

Comments

[papinianus]

私は、このデータを何らかのフラグ値ではないかと思ってます。
ビットマスクっぽい動きなのかなーと想像しています。であれば最初からint(long)0b1110の1次元配列がいいし、ビット演算が典型でないフラグであるならEnumを使ったほうがいいのかなと思ってます。
あるいは2つセットで意味があるようなものならTupleとか。
ロジックが難しいときは、目的にあわないデータ構造を採用している可能性があると思います。

[退会済みユーザー]

ご回答ありがとうございます。
ご提示いただいたコードの解読に時間をいただきます。
後ほどコメント致します。
質問の説明不足ですみません。ビットマスクがわからなかったので調べてみましたが、
ビットマスクのような用途ではないです。
フラグの意味が自分で理解できているかわかりませんが、フラグのつもりです。

[退会済みユーザー]

ご回答ありがとうございます。
Zipで変換する方法、勉強になりました。
ありがとうございました。

Answer 3

こんにちは。

書いてあることそのままだとこういう感じでしょうか？

var cells = new int[][]
{
    new int[]{ 0, 0, 0, 0},  //0 
    new int[]{ 0, 0, 0, 0},  //1
    new int[]{ 1, 1, 1, 0},  //index=2
    new int[]{ 0, 1, 1, 1},  //3
};

const int index = 2;

var array = cells[index].Zip(cells[index + 1], (x, y) => (x, y)) // cells[index] と cells[index+1] を並べる
    .Select((t, i) => (t.x, t.y, i)) // index を付与
    .Where(t => t.x == 1 && t.y == 1) // 条件
    .Select(t => t.i) // index を選択
    .ToArray(); // => [ 1, 2 ]

目的がもっと具体的だったらもう少し意図に沿ったものが作れる気はします。

---

追記
.NET Framework 3.5以下でZipメソッドが使えないということが分かったので、以下のようにZipを自前で実装することはできます。

internal static class MyLinqExtensions
{
    public static IEnumerable<TResult> Zip<TFirst, TSecond, TResult>(this IEnumerable<TFirst> first, IEnumerable<TSecond> second, Func<TFirst, TSecond, TResult> resultSelector)
    {
        using (var firstEnumerator = first.GetEnumerator())
        using (var secondEnumerator = second.GetEnumerator())
            while (firstEnumerator.MoveNext() && secondEnumerator.MoveNext())
                yield return resultSelector(firstEnumerator.Current, secondEnumerator.Current);
    }
}

Comments

[退会済みユーザー]

ご回答ありがとうございます。
LINQ初心者の自分には、1番理解しやすいLINQでした(コメントでご説明いただいているおかげもあります)。
1行目についての質問なのですが、
var array = cells[index].Zip(cells[index + 1], (x, y) => (x, y))
この(x, y) => (x, y)で返している(x, y)はタプルというものですか？
ちなみにUnityでC#を扱っていて、C#4.0より上にする設定は都合上したくないので、
タプルの代替となるものはあったりしますか？

[tamoto]

匿名型を使ってください。index付与の行も同様です。
(x, y) => new { x, y }
(t, i) => new { t.x, t.y, i }

それと、他の回答者さんもコメントしていますが、「Linqにindexの概念を持ち込むのは基本的にアンチパターン」であることを強く認識しておいてください。indexを使わなければならないようなデータ設計そのものが用途に合っていない可能性が高いです。

[退会済みユーザー]

ご回答ありがとうございます。
アンチパターンであること認識しました。ご助言ありがとうございます。

ちなみに
var array = cells[index].Zip(cells[index + 1], (x, y) => new {x, y})
.Select((t, i) => new{t.x, t.y, i}) // index を付与
.Where(t => t.x == 1 && t.y == 1) // 条件
.Select(t => t.i) // index を選択
.ToArray(); // => [ 1, 2 ];
としたところ、
Type `int[]' does not contain a definition for `Zip' and no extension method `Zip' of type `int[]' could be found. Are you missing an assembly reference?
というエラーが出てしまいました。
cells[index].Zipは使えないですか？

[tamoto]

まさかと思って調べましたが、Zipは.NET Framework 4.0で追加されたメソッドでしたね……NET3.5だとそのままでは使えないということになります。
当然自前で実装してしまえば使えますが……とりあえず回答に実装を追記しておきます。

[退会済みユーザー]

ご回答ありがとうございます。
NET3.5対応コードのご教示ありがとうございます。
とても勉強になりました。
ありがとうございました。