【C#】配列とList完全ガイド｜違い・使い分け・多次元配列・主要メソッド・コレクション型選択まで

// サイズを指定して宣言（全要素がデフォルト値で初期化）
int[] numbers = new int[5];      // { 0, 0, 0, 0, 0 }

// 初期値を指定して宣言
string[] fruits = { "Apple", "Banana", "Orange" };

// new[] で型推論
var scores = new[] { 85, 92, 78, 64 };

// 要素へのアクセスは 0 始まりのインデックス
Console.WriteLine(fruits[0]);    // Apple
Console.WriteLine(fruits[^1]);   // Orange（C# 8以降: 末尾から1番目）
Console.WriteLine(fruits.Length); // 3（要素数）

int[] data = { 10, 20, 30, 40, 50 };

// C# 8以降: Range でスライス
int[] slice1 = data[1..4];  // { 20, 30, 40 }（1〜3番目）
int[] slice2 = data[2..];   // { 30, 40, 50 }（2番目以降）
int[] slice3 = data[..3];   // { 10, 20, 30 }（先頭から3つ）

// 末尾インデックス（^ 演算子）
int last    = data[^1];     // 50
int second  = data[^2];     // 40

// 3行4列の2次元配列
int[,] matrix = new int[3, 4];

// 初期値付きで宣言
int[,] grid = {
    { 1, 2, 3 },
    { 4, 5, 6 },
    { 7, 8, 9 }
};

Console.WriteLine(grid[1, 2]);       // 6（2行目・3列目）
Console.WriteLine(grid.GetLength(0)); // 3（行数）
Console.WriteLine(grid.GetLength(1)); // 3（列数）

// 行ごとにサイズが異なる配列の配列
int[][] jagged = new int[3][];
jagged[0] = new int[] { 1, 2 };
jagged[1] = new int[] { 3, 4, 5, 6 };
jagged[2] = new int[] { 7 };

foreach (var row in jagged)
{
    Console.WriteLine(string.Join(", ", row));
}
// 1, 2
// 3, 4, 5, 6
// 7

int[] nums = { 5, 2, 8, 1, 9, 3 };

// ソート
Array.Sort(nums);
Console.WriteLine(string.Join(", ", nums)); // 1, 2, 3, 5, 8, 9

// 逆順
Array.Reverse(nums);
Console.WriteLine(string.Join(", ", nums)); // 9, 8, 5, 3, 2, 1

// 検索（ソート済み配列に対して二分探索）
Array.Sort(nums);
int index = Array.BinarySearch(nums, 5);
Console.WriteLine(index); // 3（0始まり）

// 線形検索（ラムダで条件指定）
int found = Array.Find(nums, n => n > 7);
Console.WriteLine(found); // 8（最初にヒットした要素）

// コピー
int[] copy = new int[nums.Length];
Array.Copy(nums, copy, nums.Length);

// 全要素を同じ値で埋める
Array.Fill(copy, 0);
Console.WriteLine(string.Join(", ", copy)); // 0, 0, 0, 0, 0, 0

using System.Collections.Generic;

// 空のリストを作成
List<string> names = new List<string>();

// 初期値付きで作成
List<int> scores = new List<int> { 85, 92, 78 };

// C# 12 以降: コレクション式（どのコレクション型にも統一的に使える）
List<string> fruits = ["Apple", "Banana", "Orange"];

Console.WriteLine(scores.Count);  // 3（要素数）
Console.WriteLine(scores[0]);     // 85

var list = new List<string> { "A", "B", "C" };

// 末尾に追加
list.Add("D");                    // [A, B, C, D]

// 複数追加
list.AddRange(new[] { "E", "F" }); // [A, B, C, D, E, F]

// 指定位置に挿入
list.Insert(1, "X");              // [A, X, B, C, D, E, F]

// 値で削除（最初の1件）
list.Remove("X");                 // [A, B, C, D, E, F]

// インデックスで削除
list.RemoveAt(0);                 // [B, C, D, E, F]

// 条件に合致する全要素を削除
list.RemoveAll(s => s == "C" || s == "D"); // [B, E, F]

// 全削除
list.Clear();

var items = new List<string> { "Banana", "Apple", "Cherry", "Apple" };

// 存在確認
bool has = items.Contains("Apple");    // true

// インデックス取得
int first = items.IndexOf("Apple");    // 1
int last  = items.LastIndexOf("Apple"); // 3

// 条件で検索
string? found    = items.Find(s => s.StartsWith("C")); // "Cherry"
List<string> all = items.FindAll(s => s.Length > 5);   // ["Banana", "Cherry"]

// ソート（デフォルト: 昇順）
items.Sort();
Console.WriteLine(string.Join(", ", items)); // Apple, Apple, Banana, Cherry

// カスタムソート（ラムダで比較）
items.Sort((a, b) => b.CompareTo(a)); // 降順
Console.WriteLine(string.Join(", ", items)); // Cherry, Banana, Apple, Apple

var nums = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };

// 指定範囲を別 List として取得
List<int> sub = nums.GetRange(1, 3); // [2, 3, 4]（index=1 から 3個）

// 配列に変換
int[] arr = nums.ToArray();

// 特定条件に合致するか確認
bool anyOver5  = nums.Exists(n => n > 5);  // true
bool allOver0  = nums.TrueForAll(n => n > 0); // true

// 事前に容量を確保してパフォーマンス改善
var large = new List<int>(capacity: 10000);

// 配列 → List
int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 };
List<int> list = arr.ToList();       // LINQ の拡張メソッド
List<int> list2 = new List<int>(arr); // コンストラクタでも可

// List → 配列
int[] back = list.ToArray();

// Span<T> で無コピーのスライス（パフォーマンス重視の場合）
Span<int> span = arr.AsSpan(1, 3);   // { 2, 3, 4 }（コピーなし）
foreach (var n in span)
    Console.Write($"{n} ");           // 2 3 4

// IEnumerable<T>: foreach でのみ使う読み取り専用の列挙
IEnumerable<int> seq = new List<int> { 1, 2, 3 };

// IReadOnlyList<T>: 読み取り専用・インデックスアクセス可・Count あり
IReadOnlyList<string> readOnly = new List<string> { "A", "B" };
Console.WriteLine(readOnly[0]); // A
Console.WriteLine(readOnly.Count); // 2

// IList<T>: 読み書き可能・インデックスアクセス・Add/Remove あり
IList<double> mutable = new double[] { 1.0, 2.0, 3.0 }; // 配列も IList<T>