浅谈C#数组(一)

  如果需要使用同一类型的多个对象,可以使用数组和集合(后面介绍)。C#用特殊的记号声明,初始化和使用数组。Array类在后台发挥作用,它为数组中的元素排序和过滤提供了多个方法。使用枚举器,可以迭代数组中的所有元素。
  如果需要使用不同类型的多个对象,可以使用Tuple(元组)类型。


一.简单数组(一维数组)
  数组是一种数据结构,它可以包含同一个类型的多个元素。

  1.数组的声明
  在声明数组时,先定义数组中的元素类型,其后是一对空方括号和一个变量名。
  int[] myArray;

  2.数组的初始化
  声明了数组之后,就必须为数组分配内存,以保存数组的所有元素。数组是引用类型,所以必须给它分配堆上的内存。为此,应使用new运算符,指定数组中元素的类型和数量来初始化数组的变量。
  myArray = new int[4];
  在声明和初始化数组后,变量myArray就引用了4个整数值,它们位于托管堆上:
  
  在指定了数组的大小后,就不能重新设置数组的大小。如果事先不知道数组中应包含多少个元素,就可以使用集合。
  除了在两个语句中声明和初始化数组之外,还可以在一个语句中声明和初始化数组:
  int[] myArray = new int[4];
  还可以使用数组初始化器为数组的每个元素复制。数组初始化器只能在声明数组变量时使用,不能在声明数组之后使用。
  int[] myArray = new int[4]{1,3,5,7};
  如果用花括号初始化数组,可以不指定数组的大小,因为编译器会自动统计元素的个数:
  int[] myArray = new int[]{1,3,5,7};
  也可以使用更简单的形式:
  int[] myArray = {1,3,5,7};

  3.访问数组元素
  在声明和初始化数组之后,就可以使用索引器访问其中的元素了。数组只支持有整型参数的索引器。
  索引器总是以0开头,表示第一个元素。可以传递给索引器的最大值是元素个数减1,因为索引从0开始:
  int[] myArray = {1,3,5,7};
  int v1 = myArray[0];
  int v2 = myArray[1];
  myArray[3] = 4;
  可以使用数组的Length属性获取元素的个数。

  4.数组中使用引用类型
  数组除了能声明预定义类型的数组,还可以声明自定义类型的数组。
  public class Person
  {
    public string FirstName { get; set; }

    public string LastName { get; set; }

    public override string ToString()
    {
      return String.Format("{0} {1}", FirstName, LastName);
    }
  }

  Person[] myPersons = new Person[2];
  myPersons[0] = new Person { FirstName = "Ayrton", LastName = "Senna" };
  myPersons[1] = new Person { FirstName = "Michael", LastName = "Schumacher" };

  如果数组中的元素是引用类型,就必须为每个数组元素分配内存。如果使用了数组中未分配内存的元素,就会抛出NullReferenceException类型的异常。
  下面是内存情况:
  
  对自定义类型也可以使用数组初始化器:
  Person[] myPersons2 =
  {
    new Person { FirstName="Ayrton", LastName="Senna"},
    new Person { FirstName="Michael", LastName="Schumacher"}
  };

二.多维数组
  多维数组用两个或多个整数来索引。
  在C#中声明多维数组,需要在方括号中加上逗号。数组在初始化时应指定每一维的大小(也称为阶)。
  int[,] twoDim = new int[3,3];
  twoDim[0,0] = 1;
  twoDim[0,1] = 2;
  twoDim[0,2] = 3;
  twoDim[1,0] = 4;
  twoDim[1,1] = 5;
  twoDim[1,2] = 6;
  twoDim[2,0] = 7;
  twoDim[2,1] = 8;
  twoDim[2,2] = 9;
  声明数组之后,就不能修改其阶数了。
  也可以使用初始化器来初始化多维数组:
  int[,] twoDim ={
    {1,2,3},
    {4,5,6},
    {7,8,9}
    };
  使用数组初始化器时,必须初始化数组的每个元素,不能遗漏任何元素。
  声明一个三位数组:
  int[,,] threeDim ={
    {{1,2},{3,4}},
    {{5,6},{7,8}},
    {{9,10},{11,12}}
    };
  Console.WriteLine(threeDim[0,1,1]);

三.锯齿数组
  二维数组的大小对应于一个矩形,而锯齿数组的大小设置比较灵活,在锯齿数组中,每一行都可以有不同的大小。
  在声明锯齿数组时,要依次放置左右括号。在初始化锯齿数组时,只在第一对方括号中设置该数组包含的行数。定义各行中元素个数的第二个方括号设置为空,因为这类数组的每一行包含不同的元素个数。之后,为每一行指定行中的元素个数:
  int[][] jagged = new int[3][];
  jagged[0] = new int[2]{1,2};
  jagged[1] = new int[4]{3,4,5,6};
  jagged[2] = new int[3]{7,8};
  迭代锯齿数组中的所有元素的代码可以放在嵌套的for循环中。在外层的for循环中迭代每一行,在内层的for循环中迭代一行中的每个元素:
  for(int row = 0;row<jagged.Length;row++)
  {
    for(int element = 0;element<jagged[row].Length;element++)
    {
      Console.WriteLine("row:{0}, element:{1},value:{2}",row,element,jagged[row][element]);
    }
  }

四.Array类
  用方括号声明数组是C#中使用Array类的表示法。在后台使用C#语法,会创建一个派生自抽象基类Array的新类。这样,就可以使用Array类为每个C#数组定义的方法和属性了。
  Array类实现的其它属性有LongLength和Rank。如果数组包含的元素个数超出了整数的取值范围,就可以使用LongLength属性来获得元素个数。使用Rank属性可以获得数组的维数。

  1.创建数组
  Array类是一个抽象类,所以不能使用构造函数来创建数组。但除了使用C#语法创建数组实例之外,还可以使用静态方法CreateInstance()创建数组。如果事先不知道元素的类型,该静态方法就很有用,因为类型可以作为Type对象传递给CreateInstance()方法。
  CreateInstance()方法的第一个参数是元素的类型,第二个参数定义数组的大小。
  可以使用SetValue()方法设置对应元素的值,用GetValue()方法读取对应元素的值。
  Array intArray1 = Array.CreateInstance(typeof(int), 5);
  for (int i = 0; i < 5; i++)
  {
    intArray1.SetValue(33, i);
  }

  for (int i = 0; i < 5; i++)
  {
    Console.WriteLine(intArray1.GetValue(i));
  }
  还可以将已经创建的数组强制转换称声明为int[]的数组:
  int[] intArray2 = (int[])intArray1;
  CreateInstance()方法有许多重载版本,可以创建多维数组和索引不基于0的数组。
  //创建一个2X3的二维数组,第一维基于1,第二维基于10:
  int[] lengths = { 2, 3 };
  int[] lowerBounds = { 1, 10 };
  Array racers = Array.CreateInstance(typeof(Person), lengths, lowerBounds);

  racers.SetValue(new Person { FirstName = "Alain", LastName = "Prost" }, index1: 1, index2: 10);
  racers.SetValue(new Person
  {
    FirstName = "Emerson",
    LastName = "Fittipaldi"
  }, 1, 11);
  racers.SetValue(new Person { FirstName = "Ayrton", LastName = "Senna" }, 1, 12);
  racers.SetValue(new Person { FirstName = "Michael", LastName = "Schumacher" }, 2, 10);
  racers.SetValue(new Person { FirstName = "Fernando", LastName = "Alonso" }, 2, 11);
  racers.SetValue(new Person { FirstName = "Jenson", LastName = "Button" }, 2, 12);

  Person[,] racers2 = (Person[,])racers;
  Person first = racers2[1, 10];
  Person last = racers2[2, 12];

  2.复制数组
  因为数组是引用类型,所以将一个数组变量赋予另一个数组变量,就会得到两个引用同一数组的变量。
  数组实现ICloneable接口。这个接口定义的Clone()方法会复制数组,创建数组的浅表副本。

  如果数组的元素是值类型,Clone()方法会复制所有值:
  int[] a1 = {1,2};
  int[] a2 = (int[])a1.Clone();
  如果数组包含引用类型,只复制引用。

  除了使用Clone()方法之外,还可以使用Array.Copy()方法创建浅表副本。
  Person[] beatles = {
    new Person { FirstName="John", LastName="Lennon" },
    new Person { FirstName="Paul", LastName="McCartney" }
  };

  Person[] beatlesClone = (Person[])beatles.Clone();
  Person[] beatlesClone2 = new Person[2];
  Array.Copy(beatlesClone,beatlesClone2,2);//注意与Clone的语法区别,Copy需要传递阶数相同的已有数组。(还可以使用CopyTo()方法)

  3.排序
  Array类使用快速排序算法对数组中的元素进行排序。Sort()方法需要数组中的元素实现IComparable接口。因为简单类型(如String,Int32)实现IComparable接口,所以可以对包含这些类型的元素排序。
    string[] names = {
    "Christina Aguilera",
    "Shakira",
    "Beyonce",
    "Gwen Stefani"
    };

    Array.Sort(names);

    foreach (string name in names)
    {
      Console.WriteLine(name);
    }

  如果对数组使用使用自定义类,就必须实现IComparable接口。这个接口只定义了一个方法CompareTo()方法,如果要比较的对象相等,该方法就返回0.如果该实例应排在参数对象的前面,该方法就返回小于i0de值。如果该实例应排在参数对象的后面,该方法就返回大于0的值。
  public class Person : IComparable<Person>
  {
    public string FirstName { get; set; }

    public string LastName { get; set; }

    public override string ToString()
    {
      return String.Format("{0} {1}",
      FirstName, LastName);
    }

    public int CompareTo(Person other)
    {
      if (other == null) throw new ArgumentNullException("other");

      int result = this.LastName.CompareTo(other.LastName);
      if (result == 0)
      {
        result = this.FirstName.CompareTo(other.FirstName);
      }

      return result;
    }

  }

  客户端代码:
  Person[] persons = {
  new Person { FirstName="Damon", LastName="Hill" },
  new Person { FirstName="Niki", LastName="Lauda" },
  new Person { FirstName="Ayrton", LastName="Senna" },
  new Person { FirstName="Graham", LastName="Hill" }
  };
  Array.Sort(persons);
  foreach (Person p in persons)
  {
    Console.WriteLine(p);
  }

  如果Person对象的排序方式与上述不同,或者不能修改在数组中用作元素的类,就可以实现IComparer接口或IComparer<T>接口。这两个接口定义了方法Compare()方法。机型比较的类必须实现这两个接口之一。

  public enum PersonCompareType
  {
    FirstName,
    LastName
  }
  //通过使用实现了IComparer<T> 泛型接口的PersonComparer类比较Person对象数组。
  public class PersonComparer : IComparer<Person>
  {
    private PersonCompareType compareType;

    public PersonComparer(PersonCompareType compareType)
    {
      this.compareType = compareType;
    }


    #region IComparer<Person> Members

    public int Compare(Person x, Person y)
    {
        if (x == null) throw new ArgumentNullException("x");
        if (y == null) throw new ArgumentNullException("y");

      switch (compareType)
      {
        case PersonCompareType.FirstName:
          return x.FirstName.CompareTo(y.FirstName);
        case PersonCompareType.LastName:
          return x.LastName.CompareTo(y.LastName);
        default:
          throw new ArgumentException(
          "unexpected compare type");
      }
    }

    #endregion
  }
  客户端代码:
  Person[] persons = {
  new Person { FirstName="Damon", LastName="Hill" },
  new Person { FirstName="Niki", LastName="Lauda" },
  new Person { FirstName="Ayrton", LastName="Senna" },
  new Person { FirstName="Graham", LastName="Hill" }
  };
  Array.Sort(persons,
  new PersonComparer(PersonCompareType.FirstName));

  foreach (Person p in persons)
  {
    Console.WriteLine(p);
  }

五.数组作为参数
  数组可以作为参数传递给方法,也可以从方法中返回。

  1.数组协变
  数组支持协变。这表示数组可以声明为基类,其派生类型的元素可以赋值于数组元素。
  static void DisPlay(object[] o)
  {
    //..
  }
  可以给该方法传递一个Person[]。
  数组协变只能用于引用类型,不能用于值类型。

  2.ArraySegment<T>
  结构ArraySegment<T>表示数组的一段。如果需要使用不同的方法处理某个大型数组的不同部分,那么可以把相应的数组部分复制到各个方法。
  ArraySegment<T>结构包含了关于数组段的信息(偏移量和元素个数)。
  static void Main()
  {
    int[] ar1 = { 1, 4, 5, 11, 13, 18 };
    int[] ar2 = { 3, 4, 5, 18, 21, 27, 33 };
    var segments = new ArraySegment<int>[2]
    {
      new ArraySegment<int>(ar1, 0, 3),
      new ArraySegment<int>(ar2, 3, 3)
    };


    var sum = SumOfSegments(segments);
    Console.WriteLine("sum of all segments: {0}", sum);

  }

  static int SumOfSegments(ArraySegment<int>[] segments)
  {
  int sum = 0;
  foreach (var segment in segments)
  {
    for (int i = segment.Offset; i < segment.Offset + segment.Count; i++)
    {
        sum += segment.Array[i];
    }

  }
  return sum;
  }

  数组段不复制原数组的元素,但原数组可以通过ArraySegment<T>访问。如果数组段中的元素改变了,这些变化就会反映到原数组中。

 

 

posted @ 2017-04-20 12:31  Ruby_Lu  阅读(92597)  评论(0编辑  收藏  举报