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第八单元 数组与集合

来源：博客园

1. 数组（Array）

数组是一个存储相同类型元素的固定大小的顺序集合。数组是用来存储数据的集合，通常认为数组是一个同一类型变量的集合。

声明数组变量并不是声明 number0、number1、...、number99 一个个单独的变量，而是声明一个就像 numbers 这样的变量，然后使用 numbers[0]、numbers[1]、...、numbers[99] 来表示一个个单独的变量。数组中某个指定的元素是通过索引来访问的。

所有的数组都是由连续的内存位置组成的。最低的地址对应第一个元素，最高的地址对应最后一个元素。


(相关资料图)

声明数组

在 C# 中声明一个数组，您可以使用下面的语法：

datatype[] arrayName;

其中，

  • datatype用于指定被存储在数组中的元素的类型。

  • [ ]指定数组的秩（维度）。秩指定数组的大小。

  • arrayName指定数组的名称。

例如：

double[] balance;

初始化数组

声明一个数组不会在内存中初始化数组。当初始化数组变量时，您可以赋值给数组。

数组是一个引用类型，所以您需要使用 new关键字来创建数组的实例。

例如：

double[] balance = new double[10];

赋值给数组

您可以通过使用索引号赋值给一个单独的数组元素，比如：

double[] balance = new double[10];balance[0] = 4500.0;

您可以在声明数组的同时给数组赋值，比如：

double[] balance = { 2340.0, 4523.69, 3421.0};

您也可以创建并初始化一个数组，比如：

int [] marks = new int[5]  { 99,  98, 92, 97, 95};

在上述情况下，你也可以省略数组的大小，比如：

int [] marks = new int[]  { 99,  98, 92, 97, 95};

您也可以赋值一个数组变量到另一个目标数组变量中。在这种情况下，目标和源会指向相同的内存位置：

int [] marks = new int[]  { 99,  98, 92, 97, 95};int[] score = marks;

当您创建一个数组时，C# 编译器会根据数组类型隐式初始化每个数组元素为一个默认值。例如，int 数组的所有元素都会被初始化为 0。

访问数组元素

元素是通过带索引的数组名称来访问的。这是通过把元素的索引放置在数组名称后的方括号中来实现的。例如：

double salary = balance[9];

下面是一个实例，使用上面提到的三个概念，即声明、赋值、访问数组：

实例

static void Main(string[] args){    int []  n = new int[10]; /* n 是一个带有 10 个整数的数组 */    int i,j;​​    /* 初始化数组 n 中的元素 */            for ( i = 0; i < 10; i++ )    {        n[ i ] = i + 100;    }​    /* 输出每个数组元素的值 */    for (j = 0; j < 10; j++ )    {        Console.WriteLine("Element[{0}] = {1}", j, n[j]);    }    Console.ReadKey();}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Element[0] = 100Element[1] = 101Element[2] = 102Element[3] = 103Element[4] = 104Element[5] = 105Element[6] = 106Element[7] = 107Element[8] = 108Element[9] = 109

2. 集合

集合（Collection）类是专门用于数据存储和检索的类。这些类提供了对栈（stack）、队列（queue）、列表（list）和哈希表（hash table）的支持。大多数集合类实现了相同的接口。

集合（Collection）类服务于不同的目的，如为元素动态分配内存，基于索引访问列表项等等。这些类创建 Object 类的对象的集合。在 C# 中，Object 类是所有数据类型的基类。

各种集合类和它们的用法

下面是各种常用的 System.Collection命名空间的类。点击下面的链接查看细节。

类描述和用法
动态数组（ArrayList）它代表了可被单独索引的对象的有序集合。它基本上可以替代一个数组。但是，与数组不同的是，您可以使用索引在指定的位置添加和移除项目，动态数组会自动重新调整它的大小。它也允许在列表中进行动态内存分配、增加、搜索、排序各项。
哈希表（Hashtable）它使用键来访问集合中的元素。当您使用键访问元素时，则使用哈希表，而且您可以识别一个有用的键值。哈希表中的每一项都有一个键/值对。键用于访问集合中的项目。
排序列表（SortedList）它可以使用键和索引来访问列表中的项。排序列表是数组和哈希表的组合。它包含一个可使用键或索引访问各项的列表。如果您使用索引访问各项，则它是一个动态数组（ArrayList），如果您使用键访问各项，则它是一个哈希表（Hashtable）。集合中的各项总是按键值排序。
堆栈（Stack）它代表了一个后进先出的对象集合。当您需要对各项进行后进先出的访问时，则使用堆栈。当您在列表中添加一项，称为推入元素，当您从列表中移除一项时，称为弹出元素。
队列（Queue）它代表了一个先进先出的对象集合。当您需要对各项进行先进先出的访问时，则使用队列。当您在列表中添加一项，称为入队，当您从列表中移除一项时，称为出队。
点阵列（BitArray）它代表了一个使用值 1 和 0 来表示的二进制数组。当您需要存储位，但是事先不知道位数时，则使用点阵列。您可以使用整型索引从点阵列集合中访问各项，索引从零开始。

1. 动态数组（ArrayList）

动态数组（ArrayList）代表了可被单独索引的对象的有序集合。它基本上可以替代一个数组。但是，与数组不同的是，您可以使用索引在指定的位置添加和移除项目，动态数组会自动重新调整它的大小。它也允许在列表中进行动态内存分配、增加、搜索、排序各项。

ArrayList 类的方法和属性

下表列出了 ArrayList类的一些常用的 属性：

属性描述
Capacity获取或设置 ArrayList 可以包含的元素个数。
Count获取 ArrayList 中实际包含的元素个数。
IsFixedSize获取一个值，表示 ArrayList 是否具有固定大小。
IsReadOnly获取一个值，表示 ArrayList 是否只读。
IsSynchronized获取一个值，表示访问 ArrayList 是否同步（线程安全）。
Item[Int32]获取或设置指定索引处的元素。
SyncRoot获取一个对象用于同步访问 ArrayList。

下表列出了 ArrayList类的一些常用的 方法：

序号方法名 & 描述
1public virtual int Add( object value );在 ArrayList 的末尾添加一个对象。
2public virtual void AddRange( ICollection c );在 ArrayList 的末尾添加 ICollection 的元素。
3public virtual void Clear();从 ArrayList 中移除所有的元素。
4public virtual bool Contains( object item );判断某个元素是否在 ArrayList 中。
5public virtual ArrayList GetRange( int index, int count );返回一个 ArrayList，表示源 ArrayList 中元素的子集。
6public virtual int IndexOf(object);返回某个值在 ArrayList 中第一次出现的索引，索引从零开始。
7public virtual void Insert( int index, object value );在 ArrayList 的指定索引处，插入一个元素。
8public virtual void InsertRange( int index, ICollection c );在 ArrayList 的指定索引处，插入某个集合的元素。
9public virtual void Remove( object obj );从 ArrayList 中移除第一次出现的指定对象。
10public virtual void RemoveAt( int index );移除 ArrayList 的指定索引处的元素。
11public virtual void RemoveRange( int index, int count );从 ArrayList 中移除某个范围的元素。
12public virtual void Reverse();逆转 ArrayList 中元素的顺序。
13public virtual void SetRange( int index, ICollection c );复制某个集合的元素到 ArrayList 中某个范围的元素上。
14public virtual void Sort();对 ArrayList 中的元素进行排序。
15public virtual void TrimToSize();设置容量为 ArrayList 中元素的实际个数。
static void Main(string[] args){    ArrayList al = new ArrayList();    Console.WriteLine("Adding some numbers:");    al.Add(45);    al.Add(78);    al.Add(33);    al.Add(56);    al.Add(12);    al.Add(23);    al.Add(9);    Console.WriteLine("Capacity: {0} ", al.Capacity);    Console.WriteLine("Count: {0}", al.Count);    Console.Write("Content: ");    foreach (int i in al)    {        Console.Write(i + " ");    }    Console.WriteLine();    Console.Write("Sorted Content: ");    al.Sort();    foreach (int i in al)    {        Console.Write(i + " ");    }    Console.WriteLine();    Console.ReadKey();}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Adding some numbers:Capacity: 8 Count: 7Content: 45 78 33 56 12 23 9 Sorted Content: 9 12 23 33 45 56 78

3. 使用 foreach循环

在前面的实例中，我们使用一个 for 循环来访问每个数组元素。您也可以使用一个 foreach语句来遍历数组。

实例

static void Main(string[] args){    int []  n = new int[10]; /* n 是一个带有 10 个整数的数组 */    /* 初始化数组 n 中的元素 */            for ( int i = 0; i < 10; i++ )    {        n[i] = i + 100;    }    /* 输出每个数组元素的值 */    foreach (int j in n )    {        int i = j-100;        Console.WriteLine("Element[{0}] = {1}", i, j);    }    Console.ReadKey();}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Element[0] = 100Element[1] = 101Element[2] = 102Element[3] = 103Element[4] = 104Element[5] = 105Element[6] = 106Element[7] = 107Element[8] = 108Element[9] = 109

4. C# 数组细节

在 C# 中，数组是非常重要的，且需要了解更多的细节。下面列出了 C# 程序员必须清楚的一些与数组相关的重要概念：

概念描述
多维数组C# 支持多维数组。多维数组最简单的形式是二维数组。
传递数组给函数您可以通过指定不带索引的数组名称来给函数传递一个指向数组的指针。
参数数组这通常用于传递未知数量的参数给函数。

1. 多维数组

C# 支持多维数组。多维数组又称为矩形数组。

您可以声明一个 string 变量的二维数组，如下：

string [,] names;

或者，您可以声明一个 int 变量的三维数组，如下：

int [ , , ] m;

二维数组

多维数组最简单的形式是二维数组。一个二维数组，在本质上，是一个一维数组的列表。

一个二维数组可以被认为是一个带有 x 行和 y 列的表格。下面是一个二维数组，包含 3 行和 4 列：

初始化二维数组

多维数组可以通过在括号内为每行指定值来进行初始化。下面是一个带有 3 行 4 列的数组。

int [,] a = new int [3,4] { {0, 1, 2, 3} ,   /*  初始化索引号为 0 的行 */ {4, 5, 6, 7} ,   /*  初始化索引号为 1 的行 */ {8, 9, 10, 11}   /*  初始化索引号为 2 的行 */};

访问二维数组元素

二维数组中的元素是通过使用下标（即数组的行索引和列索引）来访问的。例如：

int val = a[2,3];

上面的语句将获取数组中第 3 行第 4 个元素。您可以通过上面的示意图来进行验证。让我们来看看下面的程序，我们将使用嵌套循环来处理二维数组：

static void Main(string[] args){    /* 一个带有 5 行 2 列的数组 */    int[,] a = new int[5, 2] {{0,0}, {1,2}, {2,4}, {3,6}, {4,8} };    int i, j;    /* 输出数组中每个元素的值 */    for (i = 0; i < 5; i++)    {        for (j = 0; j < 2; j++)        {            Console.WriteLine("a[{0},{1}] = {2}", i, j, a[i,j]);        }    }    Console.ReadKey();}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

a[0,0]: 0a[0,1]: 0a[1,0]: 1a[1,1]: 2a[2,0]: 2a[2,1]: 4a[3,0]: 3a[3,1]: 6a[4,0]: 4a[4,1]: 8

2. 传递数组给函数

在 C# 中，您可以传递数组作为函数的参数。您可以通过指定不带索引的数组名称来给函数传递一个指向数组的指针。 

public static double getAverage(int[] arr, int size){    int i;    double avg;    int sum = 0;    for (i = 0; i < size; ++i)    {        sum += arr[i];    }    avg = (double)sum / size;    return avg;}static void Main(string[] args){    MyArray app = new MyArray();    /* 一个带有 5 个元素的 int 数组 */    int [] balance = new int[]{1000, 2, 3, 17, 50};    double avg;    /* 传递数组的指针作为参数 */    avg = getAverage(balance, 5 ) ;    /* 输出返回值 */    Console.WriteLine( "平均值是： {0} ", avg );    Console.ReadKey();}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

平均值是： 214.4

3. 参数数组

有时，当声明一个方法时，您不能确定要传递给函数作为参数的参数数目。C# 参数数组解决了这个问题，参数数组通常用于传递未知数量的参数给函数。

params 关键字

在使用数组作为形参时，C# 提供了 params 关键字，使调用数组为形参的方法时，既可以传递数组实参，也可以传递一组数组元素。params 的使用格式为：

public 返回类型 方法名称( params 类型名称[] 数组名称 )
public static int AddElements(params int[] arr){    int sum = 0;    foreach (int i in arr)    {        sum += i;    }    return sum;}static void Main(string[] args){    ParamArray app = new ParamArray();    int sum = app.AddElements(512, 720, 250, 567, 889);    Console.WriteLine("总和是： {0}", sum);    Console.ReadKey();}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

总和是： 2938

5. 作业

  1. 求两个二维数组的和

    1    3    5                2       4      67    9    2       +        8       9      7                 =       ?4    6    8                3       5      1           数组A                          数组B                            数组C

  2. 假设一个数组共有20个元素，其中前5位元素是：1，1，2，3，5..... 打印出数组的第20位元素的值。

  3. 创建一个ArrayList集合对象，循环10次向集合中添加10个元素。

  4. 将第三题的集合按从大到小的顺序进行输出（可直接调用现成的集合封装好的方法）。

视频教程：

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