Lua数组与迭代 - 元素码农

发布时间: 2025-03-24 12:03

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# Lua数组与迭代

本文将介绍如何在Lua中使用表来实现数组，以及如何使用各种迭代方法来处理数组数据。

## 数组基础

在Lua中，数组实际上是以整数为索引的表。Lua的数组索引默认从1开始：

### 1. 创建数组

```lua
-- 创建并初始化数组
local arr1 = {10, 20, 30, 40, 50}

-- 创建空数组
local arr2 = {}

-- 使用整数索引创建稀疏数组
local sparse = {
    [1] = "first",
    [3] = "third",
    [5] = "fifth"
}
```

### 2. 访问数组元素

```lua
-- 使用索引访问
local first = arr1[1]      -- 获取第一个元素
local last = arr1[#arr1]   -- 获取最后一个元素

-- 修改元素
arr1[1] = 100             -- 修改第一个元素

-- 添加新元素
arr2[1] = "one"           -- 添加到空数组
arr2[2] = "two"
```

### 3. 数组长度

```lua
-- 使用#操作符获取长度
local len1 = #arr1
print("数组长度：" .. len1)

-- 注意：稀疏数组的长度可能不准确
local len2 = #sparse
print("稀疏数组长度：" .. len2)  -- 可能不是你期望的值

-- 获取实际元素数量
local count = 0
for _ in pairs(sparse) do
    count = count + 1
end
print("实际元素数量：" .. count)
```

## 数组操作

### 1. 插入和删除

```lua
-- 在数组末尾插入元素
local numbers = {1, 2, 3}
table.insert(numbers, 4)      -- {1, 2, 3, 4}

-- 在指定位置插入元素
table.insert(numbers, 2, 10)  -- {1, 10, 2, 3, 4}

-- 删除末尾元素
local last = table.remove(numbers)  -- 返回4，数组变为{1, 10, 2, 3}

-- 删除指定位置的元素
local removed = table.remove(numbers, 2)  -- 删除第2个元素(10)
```

### 2. 数组拼接

```lua
-- 使用table.concat拼接数组元素
local fruits = {"apple", "banana", "orange"}
local str1 = table.concat(fruits)        -- "applebananaorange"
local str2 = table.concat(fruits, ", ")  -- "apple, banana, orange"
```

### 3. 数组排序

```lua
-- 默认排序（升序）
local nums = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6}
table.sort(nums)

-- 自定义排序
local function compare(a, b)
    return a > b  -- 降序排序
end

table.sort(nums, compare)

-- 对字符串数组排序
local words = {"banana", "apple", "orange"}
table.sort(words)  -- 按字母顺序排序
```

## 迭代方法

### 1. 使用ipairs（推荐用于数组）

```lua
-- ipairs用于连续的整数索引
local arr = {10, 20, 30, 40}
for i, v in ipairs(arr) do
    print(i .. ": " .. v)
end
```

### 2. 使用pairs（用于所有表）

```lua
-- pairs可以遍历所有键值对
local mixed = {10, 20, name = "array", ["key"] = "value"}
for k, v in pairs(mixed) do
    print(k .. " = " .. tostring(v))
end
```

### 3. 使用数值for循环

```lua
-- 使用已知范围遍历
local arr = {10, 20, 30, 40, 50}
for i = 1, #arr do
    print(arr[i])
end

-- 使用步长遍历
for i = 1, #arr, 2 do  -- 每次跳过一个元素
    print(arr[i])
end
```

## 多维数组

### 1. 创建二维数组

```lua
-- 创建3x3的二维数组
local matrix = {
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6},
    {7, 8, 9}
}

-- 动态创建二维数组
local function create2DArray(rows, cols)
    local arr = {}
    for i = 1, rows do
        arr[i] = {}
        for j = 1, cols do
            arr[i][j] = 0  -- 初始化为0
        end
    end
    return arr
end

local grid = create2DArray(3, 4)
```

### 2. 访问和修改二维数组

```lua
-- 访问元素
print(matrix[1][1])  -- 输出：1

-- 修改元素
matrix[2][2] = 10

-- 遍历二维数组
for i = 1, #matrix do
    for j = 1, #matrix[i] do
        print(string.format("[%d][%d] = %d", i, j, matrix[i][j]))
    end
end
```

### 3. 数组操作示例

```lua
-- 矩阵转置
local function transpose(matrix)
    local rows = #matrix
    local cols = #matrix[1]
    local result = create2DArray(cols, rows)
    
    for i = 1, rows do
        for j = 1, cols do
            result[j][i] = matrix[i][j]
        end
    end
    
    return result
end

-- 矩阵相加
local function addMatrix(m1, m2)
    local rows = #m1
    local cols = #m1[1]
    local result = create2DArray(rows, cols)
    
    for i = 1, rows do
        for j = 1, cols do
            result[i][j] = m1[i][j] + m2[i][j]
        end
    end
    
    return result
end
```

## 常见问题解答

### Q1: 为什么Lua的数组索引从1开始？

这是Lua的设计选择，主要考虑：
- 与数学习惯一致
- 与字符串索引保持一致
- 在某些应用场景下更自然

### Q2: ipairs和pairs的区别是什么？

- `ipairs`：
  - 只遍历数组部分（连续的整数索引）
  - 从索引1开始，遇到nil就停止
  - 适合遍历普通数组

- `pairs`：
  - 遍历表中的所有键值对
  - 包括非整数键和不连续的索引
  - 适合遍历关联数组或混合表

### Q3: 如何高效地处理大型数组？

```lua
-- 预分配空间
local largeArray = table.create(1000)  -- 如果支持的话

-- 使用table.insert代替直接索引赋值
for i = 1, 1000 do
    table.insert(largeArray, i)
end

-- 使用局部变量缓存长度
local len = #largeArray
for i = 1, len do
    -- 处理数组元素
end
```

## 下一步

现在你已经掌握了Lua的数组和迭代操作，可以继续学习[字符串处理](/article/lua/basic/strings)来了解如何处理文本数据。

## 参考资源

- [Lua 5.4 参考手册](http://www.lua.org/manual/5.4/manual.html#6.6)
- [Programming in Lua](http://www.lua.org/pil/11.html)
- [Lua Users Wiki](http://lua-users.org/wiki/TablesTutorial)