Lisp語言：二維數組和多維數組

很多情況下只有一維數組是不夠用的，有時我們需要使用二維數組甚至是多維數組。

Lisp中二維數組的使用和一維數組很接近，都是使用make-array函數來創建。

創建一維數組的樣例如下：

(setf test-array-1 (make-array 10 :initial-element "xxx"))

而創建二維數組的樣例看起來非常相似：

(setf test-array-2 (make-array '(3 5) :initial-element "xxx"))

比較兩行語句可以發現，創建二維數組和創建一維數組不同的就是make-array後面跟着的參數，也就是維度的參數。

創建一維數組時“維度參數”是一個數字，指定數組的長度。

創建二維數組時“維度參數”是一個列表，像這樣：'( 3  5)。因爲我們到目前爲止還沒有詳細討論列表，所以不對這種形式做詳細分析。我們先不管爲什麼，反正先記住定義二維數組時“維度參數”是一個單引號後面跟一對括號，括號中兩個數字，分別是兩個維度的長度。

所以上面的樣例代碼定義了一個3*5的二維數組。

和一維數組一樣，訪問二維數組的元素可以使用函數aref，不過參數多一個。下面是訪問test-array-2 數組中的元素的樣例：

(aref test-array-2 1 3)

以上代碼獲得test-array-2這個二維數組中第二行第四列的元素，或者說是取得test-array-2數組中下標爲“1,3”的元素。

同樣，需要注意Lisp中數組下標是以0開始計算的。

如果需要對Lisp中的二維數組進行遍歷，依賴length函數是不行的了，在不知道維度的情況下單純靠一個二維數組的長度是無法遍歷它的。事實上如果在length函數中傳入一個二維數組的話系統會報錯的。

希望獲取一個二維數組的維度可以使用array-dimensions函數，注意array-dimension後面有個s。

array-dimentions函數會返回一個列表，保存着目標數組不同維度的長度。

按以上樣例對test-array-2的定義，下面的樣例代碼會返回“（3 5）”：

(array-dimensions test-array-2)

知道了一個二維數組所有維度的長度，結合loop循環就可以對一個二維數組進行遍歷了，不過需要對arrar-dimensions函數的返回值進行處理，以分別得到第一維度和第二維度的長度。

其實現實中不用這麼麻煩，Lisp提供了另一個函數獲取二維數組，甚至是多維數組不同維度的長度，就是函數array-dimension，注意array-dimension後面是不帶s的。

如，下面的代碼可以獲得數組test-array-2第一個維度的長度。

(array-dimension test-array-2 0)

對應地，下面的代碼可以獲得數組test-array-2第二個維度的長度。

(array-dimension test-array-2 1)

所以，下面的代碼就可以對數組test-array-2進行遍歷，輸出所有元素的值：

(loop for i from 0 below (array-dimension test-array-2 0) do
                (loop for j from 0 below (array-dimension test-array-2 1) do
                        (format *query-io* "element ~a ~a is ~a ~%"
                                i
                                j
                                (aref test-array-2 i j))))

注意以上代碼使用loop循環時使用了below而不是to做爲循環條件

loop for i from 0 to x 相當於是java中的 for (int i=0 ;i==x;i++)

而loop for i from 0 below x相當於是java中的 for (int i=0 ;i<x ;i++)

最後，如果希望對數組某個元素進行賦值操作，可以使用setf函數結合aref函數的方法，如：

(setf (aref test-array-2 1 3) "yyyyyyy")

以上代碼對test-array-2數組下標爲(1,3)的元素進行賦值，值爲“yyyyyyy”

以下爲二維數組定義，修改，遍歷的完整代碼和執行結果截圖：

(defun array-test-2 ()
        (setf test-array-2 (make-array '(3 5) :initial-element "xxx"))

        (setf array-dim-2 (array-dimensions test-array-2))
        (format *query-io* "Dimension of array-test-2 is: ~a ~%" array-dim-2)

        (setf (aref test-array-2 1 3) "yyyyyyy")
        (setf (aref test-array-2 2 3) "ttttttt")

        (loop for i from 0 below (array-dimension test-array-2 0) do
                (loop for j from 0 below (array-dimension test-array-2 1) do
                        (format *query-io* "element ~a ~a is ~a ~%"
                                i
                                j
                                (aref test-array-2 i j)))))

知道了二維數組的使用方法，三維數組甚至是多維數組就比較簡單了，使用方法類似，就是維度參數不同。

如四維數組的定義如下：

(setf test-array-3 (make-array '(3 5 6 9) :initial-element "xxx"))

獲取test-array-3第4個維度的長度的代碼如下：

(array-dimension test-array-3 3)

獲得test-array-3數組中下標爲（ 2 2 2 2）元素的代碼如下：

(aref test-array-3 2 2 2 2 )