引言
数组和集合类是编程中非常基础且重要的数据结构。在 C# 中，数组和集合类提供了丰富的功能，用于存储和操作数据。本文将详细介绍 C# 中数组和集合类的基本操作，并探讨一些常见的问题及其解决方法。
数组
数组是一种基本的数据结构，用于存储相同类型的元素。数组中的每个元素都有一个索引，索引从 0 开始。
创建数组
// 创建整型数组
int[] numbers = new int[5]; // 定长数组
// 初始化数组
int[] numbers = new int[] {
1, 2, 3, 4, 5 };
常见操作
访问元素
numbers[0] = 10; // 修改第一个元素
int first = numbers[0]; // 获取第一个元素
遍历数组
for (int i = 0; i < numbers.Length; i++) {
Console.WriteLine(numbers[i]);
}
foreach (int num in numbers) {
Console.WriteLine(num);
}
常见问题及解决方法
问题 1: 索引越界
访问数组时，索引超出范围会导致 IndexOutOfRangeException。
解决方法
- 检查索引范围：确保索引在有效范围内。
- 使用条件语句：使用条件语句来避免越界访问。
示例代码
假设我们需要访问数组的最后一个元素，但索引越界：
using System;
class Program
{
static void Main()
{
int[] numbers = new int[] {
1, 2, 3, 4, 5 };
try {
Console.WriteLine(numbers[5]); // 索引越界
} catch (IndexOutOfRangeException ex) {
Console.WriteLine("索引越界: " + ex.Message);
}
}
}
修正后的代码如下：
using System;
class Program
{
static void Main()
{
int[] numbers = new int[] {
1, 2, 3, 4, 5 };
if (numbers.Length > 5) {
Console.WriteLine(numbers[5]);
} else {
Console.WriteLine("索引越界");
}
}
}
问题 2: 数组长度不可变
数组一旦创建，其长度就不可改变。
解决方法
- 使用集合类：使用集合类（如
List<T>）来实现动态扩展。 - 重新分配内存：手动重新分配数组内存并复制数据。
示例代码
假设我们需要在数组末尾添加一个新元素：
using System;
class Program
{
static void Main()
{
int[] numbers = new int[] {
1, 2, 3, 4, 5 };
int[] newNumbers = new int[numbers.Length + 1];
Array.Copy(numbers, newNumbers, numbers.Length);
newNumbers[newNumbers.Length - 1] = 6;
foreach (int num in newNumbers) {
Console.WriteLine(num);
}
}
}
集合类
集合类提供了更灵活的数据存储方式，其中最常用的是 List<T> 类。
创建集合
List<int> numbers = new List<int>(); // 动态扩展列表
常见操作
添加元素
numbers.Add(1); // 添加单个元素
numbers.AddRange(new int[] {
2, 3, 4 }); // 添加多个元素
访问元素
numbers[0] = 10; // 修改第一个元素
int first = numbers[0]; // 获取第一个元素
遍历集合
for (int i = 0; i < numbers.Count; i++) {
Console.WriteLine(numbers[i]);
}
foreach (int num in numbers) {
Console.WriteLine(num);
}
删除元素
numbers.Remove(1); // 移除指定元素
numbers.RemoveAt(0); // 移除指定索引处的元素
查找元素
bool contains = numbers.Contains(1); // 是否包含指定元素
int index = numbers.IndexOf(1); // 获取指定元素的索引
常见问题及解决方法
问题 1: 索引越界
访问集合时，索引超出范围会导致 ArgumentOutOfRangeException。
解决方法
- 检查索引范围：确保索引在有效范围内。
- 使用条件语句：使用条件语句来避免越界访问。
示例代码
假设我们需要访问集合的最后一个元素，但索引越界：
using System;
using System.Collections.Generic;
class Program
{
static void Main()
{
List<int> numbers = new List<int> {
1, 2, 3, 4, 5 };
try {
Console.WriteLine(numbers[5]); // 索引越界
} catch (ArgumentOutOfRangeException ex) {
Console.WriteLine("索引越界: " + ex.Message);
}
}
}
修正后的代码如下：
using System;
using System.Collections.Generic;
class Program
{
static void Main()
{
List<int> numbers = new List<int> {
1, 2, 3, 4, 5 };
if (numbers.Count > 5) {
Console.WriteLine(numbers[5]);
} else {
Console.WriteLine("索引越界");
}
}
}
问题 2: 集合容量不足
当集合中的元素数量超过初始容量时，可能会导致性能下降。
解决方法
- 预设集合容量：在创建集合时预设容量。
- 使用集合类的
TrimExcess方法：优化集合的容量。
示例代码
假设我们需要创建一个集合并添加大量元素：
using System;
using System.Collections.Generic;
class Program
{
static void Main()
{
List<int> numbers = new List<int>(1000); // 预设容量为 1000
for (int i = 1; i <= 1000; i++) {
numbers.Add(i);
}
Console.WriteLine("集合容量: " + numbers.Capacity);
numbers.TrimExcess(); // 优化集合容量
Console.WriteLine("优化后的集合容量: " + numbers.Capacity);
}
}
示例代码：综合应用
假设我们需要实现一个简单的计算器，计算数组和列表的总和。
数组
using System;
class Program
{
static int SumArray(int[] arr)
{
int sum = 0;
foreach (int num in arr) {
sum += num;
}
return sum;
}
static void Main()
{
int[] numbers = new int[] {
1, 2, 3, 4, 5 };
int sum = SumArray(numbers);
Console.WriteLine("数组总和: " + sum);
}
}
集合
using System;
using System.Collections.Generic;
class Program
{
static int SumList(List<int> list)
{
int sum = 0;
foreach (int num in list) {
sum += num;
}
return sum;
}
static void Main()
{
List<int> numbers = new List<int> {
1, 2, 3, 4, 5 };
int sum = SumList(numbers);
Console.WriteLine("集合总和: " + sum);
}
}
总结
通过本文的介绍，你已经掌握了 C# 中数组和集合类的基本操作，并了解了一些常见的问题及其解决方法。正确地使用数组和集合类可以使程序逻辑更加清晰和高效。在实际编程中，要注意以下几点：
- 数组长度固定：数组一旦创建，其长度不可改变。
- 集合类动态扩展：集合类如
List<T>可以动态扩展，适合存储不确定数量的元素。 - 索引越界：访问数组或集合时，确保索引在有效范围内。
- 预设容量：在创建集合时预设容量，提高性能。
继续深入学习 C# 的其他知识点，你将能够更加熟练地使用这门语言进行开发。
