C#深度理解：数组、集合、哈希、字典、堆、栈 优缺点

一、数组

1、Array 固定数组

优点：

1). 快速访问：数组通过索引来访问元素，访问速度非常快，因为可以通过索引进行直接定位。

2). 内存连续存储：数组在内存中以连续的方式存储元素，这样有助于提高数据的读取和写入效率。

3). 多维支持：C#中的数组支持多维（二维、三维等）数据结构，可以用于表示矩阵、表格等复杂数据。

4). 值类型和引用类型：数组可以存储值类型和引用类型的数据，这种灵活性使得数组在各种场景中都有应用。

缺点：

1). 固定长度：一旦创建了数组，其长度就是固定的，无法动态地增加或减少。如果需要动态调整长度，需要创建新的数组并复制数据。

2). 缺乏灵活性：数组的长度一旦确定，就无法改变。这种固定长度的限制对于某些场景可能不够灵活，需要使用其他数据结构。

3). 空间浪费：如果数组长度较大，但实际存储的元素数量较少，会导致空间的浪费。因为数组分配的内存是根据指定长度来进行的，无法动态调整。

4). 插入和删除效率低：由于数组是连续存储的，插入和删除元素时需要将后面的元素向前或向后移动，效率较低。

2、ArrayList 动态数组

优点：

1). 动态大小：ArrayList在创建时不需要指定大小，可以根据需要动态添加和删除元素。

2). 可以存储不同类型的对象：ArrayList可以存储不同类型的对象，例如整数、字符串、对象等。

3). 可以快速访问元素：可以使用索引来快速访问ArrayList中的元素。

缺点：

1). 强制类型转换：由于ArrayList可以存储不同类型的对象，因此在访问时需要进行强制类型转换。

2). 性能开销：由于ArrayList是一个动态数组，添加和删除元素可能涉及到内存重新分配，导致性能开销。

二、集合

1、List 泛型集合

优点：

1). 类型安全：List是一个泛型类，可以指定存储的对象类型，避免了类型转换的开销，提高了代码的安全性和可读性。

2). 动态大小：List在创建时不需要指定大小，可以根据需要动态添加和删除元素。

3). 高效的索引查找：与ArrayList不同，List有更高效的索引查找，因为它是基于数组实现的。

4). 提供多种操作方法：List提供了丰富的操作方法，如排序、查找、过滤等，方便进行集合操作。

缺点：

1). 只能存储同一类型的对象：由于List是泛型类，只能存储同一类型的对象，无法存储不同类型的对象。

2、IEnumerable 泛型集合

优点：

1). 泛型支持：IEnumerable是一个泛型接口，可以指定集合中的元素类型，提高了代码的类型安全性和可读性。

2). 延迟执行：IEnumerable使用迭代器的方式进行遍历，只在需要时才会产生结果，可以减少内存消耗，提高性能。

3). 抽象通用：IEnumerable是一个通用的遍历接口，可以用来遍历各种集合类型，提供了统一的遍历语义。

缺点：

1). 单向遍历：IEnumerable只支持单向的前进遍历，无法直接进行逆序遍历或随机访问。

三、哈希\字典

1、HashTable 非泛型集合类

Hashtable是C#中的一个非泛型集合类，它提供了键值对的存储方式。

优点：

1). 高效的查找性能：Hashtable使用哈希算法进行查找，具有快速的查找速度，适用于大量数据的快速访问。

2). 动态扩展：Hashtable可以根据需要自动扩展其容量，当存储的数据量增加时，它会自动重新分配内部存储空间，无需手动管理。

缺点：

1). 不支持泛型：Hashtable是一个非泛型集合类，存储的键和值都是Object类型，可能需要进行类型转换。

2). 无序性：Hashtable中的键值对是没有固定的顺序的，无法按照特定的顺序进行遍历或访问。

2、Dictionary 键值对集合类--字典

C#中的Dictionary是一种键值对集合，它使用哈希表实现，在插入、删除和查找操作上具有高效的性能。

优点：

1). 快速的查找：Dictionary内部使用哈希表来存储数据，可以通过键来快速查找对应的值，平均查找时间复杂度为O(1)。

2). 唯一键：Dictionary要求键的唯一性，保证了键的唯一性，防止重复的键的存在。

3). 内存效率：相对于其他集合类型，Dictionary在存储大量数据时，具有较低的内存占用。

缺点：

1). 内存消耗：由于Dictionary使用哈希表来存储数据，需要使用额外的内存空间来存储哈希表和键值对对象。

2). 无序集合：Dictionary中的元素是无序的，并不像SortedSet或List那样保持有序。

3、HashSet 无序、唯一、自动去重集合类

HashSet是C#中的一个集合类，它提供了一种无序、唯一的集合方式，不允许重复的元素。

优点：

1). 快速的查找性能：HashSet内部使用哈希表实现，具有快速的查找速度，适用于需要频繁查找元素的场景。

2). 不允许重复元素：HashSet保证集合中的元素是唯一的，当尝试添加重复的元素时，只会得到一个元素，不会重复添加。

缺点：

1). 无序性：HashSet中的元素是没有固定的顺序的，无法按照特定的顺序进行遍历或访问。

2). 不支持索引访问：HashSet中的元素没有索引，无法通过索引直接访问元素，只能通过迭代器进行遍历。

4、SortedSet 有序、自动排序集合类

C#中的SortedSet是一个有序集合，它基于红黑树实现，提供了高效的插入、删除和查找操作。

优点：

1). 自动排序：SortedSet会按照元素的自然顺序（或者通过自定义的比较器）自动对元素进行排序，使元素始终保持有序状态。

2). 快速的插入和删除：SortedSet利用红黑树的特性，插入和删除操作的时间复杂度为O(log n)，效率较高。

3). 唯一性：SortedSet不允许重复的元素存在，保证了集合中的元素唯一性。

缺点：

1). 需要额外的内存：SortedSet使用了红黑树来维护有序状态，这需要额外的内存空间来存储树的结构信息。

2). 不支持随机访问：SortedSet不支持通过索引或者下标直接访问集合的元素，只能通过迭代器按照顺序遍历元素。

四、堆\栈

1、Heap 堆-->先进先出原则

优点：

1). 可以动态分配内存：堆允许在运行时动态分配内存，可以根据需要创建和销毁对象。这样可以避免静态分配内存时的空间浪费。

2). 对象生命周期灵活：堆上的对象的生命周期不受作用域的限制，可以在整个应用程序中使用。这提供了更大的灵活性，可以在不同的方法和类之间共享对象。

3). 处理大型数据结构：堆空间较大，适合存储大型数据结构和复杂的对象。这对于处理大量数据的应用程序非常有用，比如图形处理、数据库操作等。

缺点：

1). 内存管理开销：堆上的内存由垃圾回收器（Garbage Collector）来管理，这会带来一定的开销。垃圾回收器会不断扫描堆上的对象，释放不再使用的对象，但这个过程可能会导致一些性能损失。

2). 内存碎片：由于堆的动态分配，堆空间可能会出现内存碎片的问题。频繁的创建和销毁对象会导致堆空间中出现不连续、零散的内存块。这可能会影响内存的分配效率和性能。

3). 对象访问速度较慢：由于堆上的对象是动态分配的，需要通过引用来访问。相比之下，栈上的数据是直接存储的，访问更快。因此，在性能要求较高的场景下，堆上的对象可能会导致一定的性能损失。

2、Stack 栈-->先进后出原则

优点：

1). 内存管理速度快：栈上的数据是按照LIFO（后进先出）的原则进行分配和销毁，这种分配方式非常高效，只需移动栈指针即可完成。

2). 内存访问速度快：由于栈上的数据是直接存储的，因此对于栈上的变量和对象的访问速度非常快。

缺点：

1). 内存空间有限：栈的大小在编译时就确定了，通常较小。因此，栈上只适合存储较小的简单数据类型和引用，不能用于存储大型数据结构和复杂的对象。

2). 对象生命周期受限：栈上的对象的生命周期受限于其所在的作用域，一旦作用域结束，对象就被销毁。这限制了对象的跨作用域使用和共享。

以上就是数组、集合、哈希、字典、堆、栈 优缺点的简单介绍