浅谈C#数组（一）

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

　　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。