C#数组的使用

          C#基础语法中得数组，定义就是：数组是一种数据结构，包含同一个类型的多个元素。从CLR的角度来看，首先数组是引用类型，堆栈分配属于分配于堆上，其次数组在内存中是连续的存储的，所以索引速度很快，而且赋值与修改元素也很简单。可以利用偏移地址访问元素，时间复杂度为O(1);可以用折半查找法查找元素，效率高。

         上面这段话初看之下很莫名奇妙，解释一下，首先基础语法定义了数组是什么，是一种数据结构，数据结构有很多种：栈，队列，列表，字典，树，图，数组也是这样一种数据结构，而且是很多其他数据结构的基本，但是数组的内的数据类型只能是一种，在一个数组中不能既存在int又存在string

          数组，ArrayList，List区别

          在从CLR的角度来看，CLR介绍数组时，就从其派生自System.Array，而System.Array派生自Object，所以数组是引用类型，分配于托管堆上，并且数组在托管堆上分配到的是一块连续存储的内存，可以通过索引查找，虽然查询的时间复杂度是O(1)，但有个问题被忽略了，就是找的快未必就有用，数组分配在一块连续的数据空间上，因此分配空间时必须确定大小。空间的连续，也导致了存储效率低，插入和删除元素效率比较低，而且麻烦。如果，要增添一个元素，需要移动大量元素，在内存中空出一个元素的空间，然后将要增加的元素放在其中。同样，你想删除一个元素，需要移动大量元素去填补被移动的元素。这就是数组的诟病，为了解决这个问题C#又推出了ArrayList

          ArrayList是.Net Framework提供的用于数据存储和检索的专用类，它是命名空间System.Collections下的一部分。它的大小是按照其中存储的数据来动态扩充与收缩的。所以，我们在声明ArrayList对象时并不需要指定它的长度。但微软又发现使用ArrayList存在一个更为致命的问题，看下面的代码

             //初始化ArrayList 
             ArrayList list = new ArrayList();
            //新增数据
            list.Add("abc");
            list.Add(123);
            //插入数据
            list.Insert(0, "在第一个位置插入一条数据");
            foreach (var item in list)
            {
                Console.WriteLine(item);
            }

        在list中，我们不仅插入了字符串"abc"，而且又插入了数字123。这样在ArrayList中插入不同类型的数据是允许的。因为ArrayList会把所有插入其中的数据都当作为object类型来处理。这样，在我们使用ArrayList中的数据来处理问题的时候，很可能会报类型不匹配的错误，也就是说ArrayList不是类型安全的。既使我们保证在插入数据的时候都很小心，都有插入了同一类型的数据，但在使用的时候，我们也需要将它们转化为对应的原类型来处理。这就存在了装箱与拆箱的操作，会带来很大的性能损耗。

        虽然ArrayList解决了数组长度问题，但是留下了类型安全问题，装箱和拆箱操作一直是操作程序中所努力在避免的操作，因为其对性能的损耗确实是很大的，所以C#推出了Lits集合，下面的代码是声明实现一个List的集合，可以看到List指定了类型，避免了拆箱装箱的操作，并且也无需指定元素个数。

     List<int> list = new List<int>();
            //新增数据
            list.Add(123);
            //报错，无法从string转化成int
            list.Add("123");
            foreach (var item in list)
            {
                Console.WriteLine(item);
            }

          事实上，List来自对ArrayList的封装，而ArrayList封装自数组，数组是ArrayList和List的底层实现，那么是不是使用List就可以完美的代替数组了呢？以后所有的代码都只需要写成List就好了，既然List是来自数组的封装，继承了数组的所有方法和行为，其实这里有一次回到了效率问题，如果是固定的并且知道其长度的数据集合用数组，而不固定长度的用List。额讲了这么多，或许就是这句话最重要吧。

          创建下限非零的数组

          C#中有两种数组，一种是下表从0开始的数组，一种是下标非0开始的，不推荐使用下标非0开始的，通过下面的代码就可以创建一个指定下限的多维数组

  static void Main(string[] args)
        {
            // 创建和初始化多维数组字符串类型。
            int[] myLengthsArray = new int[2] { 3, 5 };
            int[] myBoundsArray = new int[2] { 2, 3 };
            //CreateInstance  创建指定下标的数组的方法
            //elementTypeType: System.Type要创建的 Array 的 Type。
            //一维数组，它包含要创建的 Array 的每个维度的大小。
            //一维数组，它包含要创建的 Array 的每个维度的下限（起始索引）。
            Array myArray = Array.CreateInstance(typeof(String), myLengthsArray, myBoundsArray);

            for (int i = myArray.GetLowerBound(0); i <= myArray.GetUpperBound(0); i++)
                for (int j = myArray.GetLowerBound(1); j <= myArray.GetUpperBound(1); j++)
                {
                    int[] myIndicesArray = new int[2] { i, j };
                    myArray.SetValue(Convert.ToString(i) + j, myIndicesArray);
                }

            //显示每一个维度的上限和下限
            Console.WriteLine("Bounds:\tLower\tUpper");
            for (int i = 0; i < myArray.Rank; i++)
                Console.WriteLine("{0}:\t{1}\t{2}", i, myArray.GetLowerBound(i), myArray.GetUpperBound(i));
            // 显示的值的数组。
            Console.WriteLine("The Array contains the following values:");
            PrintValues(myArray);
        }
        public static void PrintValues(Array myArr)
        {
            IEnumerator myEnumerator = myArr.GetEnumerator();
            int i = 0;
            int cols = myArr.GetLength(myArr.Rank - 1);
            while (myEnumerator.MoveNext())
            {
                if (i < cols)
                {
                    i++;
                }
                else
                {
                    Console.WriteLine();
                    i = 1;
                }
                Console.Write("\t{0}", myEnumerator.Current);
            }
            Console.WriteLine();
        }

 

        数组的传递和返回

            其实传递就是当作参数传递给函数，返回就是可以作为类型返回接收，但有个问题，数组是引用类型，开篇我们就介绍了，传递给函数，如果函数改动了数组，原数组就会跟着一起变，这肯定不是我们想要的。解决方案是可以直接复制一个数组，通过Array.Copy()方法，复制一个新的数组传递给函数体，如果不希望原数组被改动的话。

 

        不安全的数组访问

         我们每次访问一个数组中的元素时，CLR都会确保索引不会超出数组的上下限。CLR的索引检查会有一些性能方面的代价。如果大家对自己的代码有足够的信心，并且不介意使用非安全代码，则可在访问一个数组时不让CLR执行索引检查。

//unsafe 开启不安全访问标志
//需要在你的项目属性页面里面，把是否包含unsafe代码的选项选上 
//否则会报错
unsafe static void main()
{
    Int32[] arr = new Int32{1, 2, 3, 4, 5};
    //获取一个指向数组第0元素的指针
    fixed(Int32 * element = &arr[0])
    {
        for(Int32 x = 0, n = arr.Length; x < n; x++)
        {
            Console.WriteLine(element[x]);
        }
    }
}

 

 

          小结

           今天的内容理论偏多代码偏少，因为关于数组我觉得以CLR的角度看，不需要写声明，增删查，二维多维数组这些概念，还有数组的排序和复制,如果把数组的一个一个方法拿出来介绍可能并没有多少必要性，而是分析一下数组在底层是一个怎样的分配，它和ArrayList还有List是什么关系，其实数组可以说是很多数据结构的基础。