零点起飞学C#之数组.pptx

第10章 数 组 数组是C#语言最常用的数据结构之一。在编程中，有时需 要保存一组相同类型的数字。这时候使用数组，方便命名 和调用。数组是一组类型相同的变量的集合，可以通过公 共的名称来访问其中的变量。本章将给大家详细讲解使用 数组进行编程的方法。 10.1 使 用 数 组 数组是一个有序的数据集合，通过数组统一访问或操作这 些元素。数组中的每一个元素的数据类型都相同。元素的 数据类型被称为元素类型，它可以为任何类型，甚至可以 为数组。在内存中，数组占用一块连续的内存，元素按顺 序存放在一起，数组中每一个单独的元素并没有自己的名 字，但是可以通过其位置来进行访问或修改。下面我们来 学习数组的一些基础知识。 注意：在C#语言中，数组的下标从0开始，即s0表示s 数组的第一个元素。 10.1.1 数组的基准维度数 在直线、平面和空间中，称描述一个点所需要值的数量为 “维度数”。数组也一样，当要描述数组中的一个元素时， 如果只需要一个值（数组的下标），那么该数组的维度数 为1；如果需要两个值，那么该数组的维度数为2；依次类 推。根据数组的维度数不同，可以把数组分为以下3种类 型。 一维数组：维度数为1的数组。 二维数组：维度数为2的数组。 多维数组：维度数大于2的数组。 10.1.2 声明数组 同类、结构一样，如果需要某一个数组，则必须首先声明该数 组。声明一维数组的语法如下所示。 type arrayName; 其中，type表示数组元素的类型，如int、double、string、object 等；arrayName表示数组的名称。 【示例10-1】下面声明一个数组。它的元素类型为int，名称为 arr。 int arr; /声明一个int型的数组arr 【示例10-2】下面声明一个数组。它的元素类型为string，名称 为arr2。 string arr2; /声明一个string型的数组arr2 10.1.3 实例化数组 数组需要分配相应的内存后才能正常存取数据。实例化数 组就是为数组分配相应的内存。需要注意的是，声明一个 数组，并不为该数组分配相应的内存。 【示例10-3】下面实例化数组arr，并为该数组分配相应的 内存。由于arr数组的长度为10，因此该数组分配104字节 的内存（该数组的元素类型为int，每一个int类型的值占4 个字节）。 arr = new int10; /实例化int型的数组arr 10.1.4 初始化数组 变量可以初始化，数组也可以在定义的同时为各数组元素 赋初值。初始化数组就是初始化数组中每一个元素的值， 即为数组中的每一个元素进行赋值。数组被实例化之后， 每个元素都为其元素类型的默认值。一般情况下，只有初 始化数组之后，该数组才具有实际运算的意义。 注意：如果数组没有被初始化，那么该数组的每一个元 素的值为其元素类型的默认值。如示例10-3中的arr数组的 默认值为0。 初始化数组有多种方法，主要包括以下4种。 1直接赋值 直接赋值是将一组值直接赋给数组，这组值被包括在大括号之 内，每一个值被逗号分隔。如果直接赋值，不指定数组长度， 系统会根据元素个数自动确定。 【示例10-4】下面将一组值 “today“,“is“,“a“,“sunny“,“day“”赋给s1数组。该数组初始 化之后，它的长度为5，它的元素的值分别为today、is、a 、sunny和day。 string s1 = “today“,“is“,“a“,“sunny“,“day“; /给string 型的数组s1赋初值 注意：如果使用上述方法初始化数组，那么该数组的长 度由其值（如“today“,“is“,“a“,“sunny“,“day“”）所包含单 个值的数量决定。 2实例化赋值+指定长度 实例化赋值+指定长度是给数组的每个元素赋值，而且指 定数组长度。如果赋值的个数超过了数组长度，那么编译 器就会报错。假如数组长度为5，赋值个数为6，提示错误 信息为： 应输入长度为”5”的数组初始值 【示例10-5】下面将一组值 “today“,“is“,“a“,“sunny“,“day“”赋给s2数组。该初始化操 作使用new操作符，并指定了数组的长度为5。该数组初始 化之后，它的元素的值分别为today、is、a、sunny和day。 string s2 = new string5 “today“,“is“,“a“,“sunny“,“day“; /使用new初始化数组s2，并指定 数组长度为5 注意：如果使用上述方法初始化数组，那么值（如 “today“,“is“,“a“,“sunny“,“day“”）所包含单个值的数量必 须等于数组的长度。 3实例化赋值+省略长度 实例化赋值+省略长度是给数组的每个元素赋值，而不指 定数组长度。数组长度根据赋值的个数自动确定。 【示例10-6】下面将一组值 “today“,“is“,“a“,“sunny“,“day“”赋给s3数组。该初始化操 作使用new操作符，但是省略数组的长度。该数组初始化 之后，它的长度为5。它的元素的值分别为today、is、a、 sunny和day。 string s3 = new string“today“,“is“,“a“,“sunny“,“day“; /使用new初始化数组s3，省略数组的长度 注意：如果使用上述方法初始化数组，那么该数组的长 度由其值（如“today“,“is“,“a“,“sunny“,“day“”）所包含单 个值的数量决定。 4直接设置数组的每一个元素的值 【示例10-7】下面创建一个名称为s4的数组，元素类型为string ，然后使用for语句直接设置s4数组的每一个元素的值。 string s4 = new string5; /创建s4数组 for(int i = 0; i 5; i+) /使用for语句直接设置s4数组的每一 个元素的值 s4i = i.ToString(); 学完四种初始化数组的方式，下面我们来看个例子。该例包含 了这四种初始化数组的方法。【示例】 10.1.5 遍历数组 在编程中，给数组元素赋值或者打印输出数组元素的值等 ，都需要遍历数组。遍历数组是指依次访问数组中的每一 个元素，并执行预先设计的操作。遍历数组有两种方式： 一是使用下标遍历，如for、while、dowhile等语句。二 是不使用下标遍历，如foreach语句。 1使用下标遍历数组 使用下标遍历数组时，即直接通过下标来确定被访问的元 素。这种方法是最常用的，也是最直接的方法。 【示例10-8】下面使用for语句遍历str数组每一个元素，并 设置每一个元素的值等于该元素的下标。 2不使用下标遍历数组 有的时候，我们遍历数组时无法判断数组元素的个数，就 需要使用foreach语句枚举数组中的每一个元素来实现遍历 数组的功能。而且，使用foreach语句遍历数组也可以增加 代码的通用性，便于处理各种长度的数组。 【示例10-9】下面使用foreach语句遍历str数组的每一个元 素，并打印每一个元素的值。其中，s为临时变量，它的 类型为str数组的元素类型。foreach语句将枚举str数组中的 每一个元素，从而实现遍历str数组的功能。 10.2 数 组 的 类 型 前面我们介绍的示例中用的是一维数组，但数组不是只有 一种。根据维度数和元素类型的不同，可将数组分为四类 ：一维数组、二维数组、多维数组和交错数组。本节给大 家介绍各种数组的声明、实例化和初始化的方法。 10.2.1 一维数组 一维数组是指维度数为1的数组，它是一个相关变量的列 表，在编程中很常见。一维数组是最简单的数组，也是最 常用的数组。声明一维数组的语法如下所示。 type arrayName; 其中，type表示数组元素的类型，如int、double、string、 object等；arrayName表示数组的名称。 注意：10.1节示例中的所有数组都是一维数组。 【示例10-10】下面声明一个一维数组，它的元素类型为 string，名称为arr1。 string arr1; /声明string型的一维数组arr1 分析：如果要使用arr1数组，则需要实例化该数组，即为 arr1数组分配相应的内存。 【示例10-11】下面实例化数组arr1，并为该数组分配10个 string类型系统预定义大小的内存。 string arr1 = new string10; /实例化数组arr1 arr1数组实例化后，每个元素的值都为string类型的默认值 （即空字符串）。如果要使得该数组具有实际运算意义， 则还需要初始化该数组的每一个元素的值。 【示例10-12】使用for语句依次访问arr1数组中的每一个元 素，并设置每一个元素的值等于它的下标组成的字符串。 for(int i = 0; i 10; i+) /使用for语句访问arr1数组 的元素 arr1i = i.ToString(); /对元素进行赋值 学完一维数组的知识，我们来看个例子。【示例】下面程 序中创建一个一维数组arr1，赋初值后使用foreach语句依 次访问arr1数组中的每一个元素，并打印输出各数组元 素。 10.2.2 二维数组 生活中，有很多事物，仅仅用一维数组，将无法恰当地被 表示。二维数组是指维度数为2的数组。声明二维数组的 语法如下所示。 type, arrayName; 其中，type表示数组元素的类型，如int、double、string、 object等；中括号（）中间存在一个逗号（,）表示该数 组为一个二维数组；arrayName表示数组的名称。 【示例10-13】下面声明一个二维数组，它的元素类型为 string，名称为arr2。 string, arr2; /声明一个二维数组arr2 分析：如果要使用arr2数组，和一维数组一样，则也需要 实例化该数组，即为arr2数组分配相应的内存。 【示例10-14】下面实例化数组arr2，并为该数组分配相应 的内存。arr2数组的维度数分别为5和10，因此该数组分配 大小为“510string类型系统预定义大小”的内存。 string, arr2 = new string5,10; /实例化数组arr2 分析：arr2数组实例化后，每个元素的值都为string类型的 默认值（即空字符串）。如果要使得该数组具有实际运算 意义，则还需要初始化该数组的每一个元素的值。 【示例10-15】下面使用两个for语句依次访问arr2数组中的每一个元素 ，并设置每一个元素的值等于它的两个下标（arr2数组为二维数组， 每一个元素所在的每一个维度都将存在一个下标值）组成的字符串。 for(int i = 0; i 10; i+) for(int j = 0; j 50; j+) /使用for语句访问arr2数组的元素 arr2i,j = i.ToString() + j.ToString(); /对元素进行赋值 学完二维数组的知识，我们来看个例子。【示例】下面程序中创建一 个二维数组arr2，赋初值后使用双层for循环语句依次访问arr2数组中 的每一个元素，并打印输出各数组元素。 10.2.3 多维数组 虽然一维数组和二维数组是编程中比较常用的数组，但有 时也会用到多维数组。多维数组是指维度数大于2的数组 ，如三维数组、四维数组等。声明三维数组的语法如下所 示。 type, , arrayName; 其中，type表示数组元素的类型，如int、double、string、 object等；中括号（）中间存在两个逗号（,）表示该数 组为一个三维数组；arrayName表示数组的名称。 【示例10-16】下面声明一个三维数组，它的元素类型为 string，名称为arr3。 string, , arr3; /声明一个三维数组arr3 分析：如果要使用arr3数组，和一维数组一样，则也需要实 例化该数组，即为arr3数组分配相应的内存。 【示例10-17】下面实例化数组arr3，并为该数组分配相应的 内存。arr3数组的维度数分别为5、10和50，因此该数组分配 了大小为“51050string类型系统预定义大小”的内存。 string, , arr3 = new string5,10,50; /实例化三维数组arr3 分析：arr3数组实例化后，每个元素的值都为string类型的默 认值（即空字符串）。如果要使得该数组具有实际运算意义 ，则还需要初始化该数组的每一个元素的值。 【示例10-18】下面使用3个for语句依次访问arr3数组中的每一个元素，并 设置每一个元素的值等于它的3个下标（arr3数组为三维数组，每一个元 素所在的每一个维度都将存在一个下标值）组成的字符串。 for(int i = 0; i 5; i+) for(int j = 0; j 10; j+) /使用for语句访问arr3数组的元素 for(int k = 0; k 50; k+) /对元素进行赋值 arr3i,j,k = i.ToString() + j.ToString()+k.ToString(); 学完多维数组的知识，我们来看个例子。【示例】下面程序中创建一个 三维数组arr3，赋初值后使用三层for循环语句依次访问arr3数组中的每一 个元素，并打印输出各数组元素。 10.2.4 交错数组 在上面创建二维数组时，创建的是矩形数组。如果将二维 数组看作表时，矩形数组就是每行长度都相等的二维数 组。但有的时候需要建立的数组是每一行长度不一样的数 组，这就需要交错数组了。交错数组又称为“数组的数组” ，它的元素也为一个数组，但每一行包含的列数不同。声 明二维交错数组的语法如下所示。 type arrayName; 其中，type表示数组元素的类型，如int、double、string、 object等；type关键字之后包含两个中括号（）表示该数 组为一个二维交错数组；arrayName表示数组的名称。 【示例10-19】下面声明一个二维交错数组，它的元素类 型为string，名称为arr4。 string arr4; /声明一个二维交错数组arr4 分析：如果要使用arr4数组，和一维数组一样，则也需要 实例化该数组，即为arr4数组分配相应的内存。 【示例10-20】下面实例化数组arr4，并为该数组分配相应的内 存。arr4数组的第一维度数为10，它的每一个元素也是一个数 组，它们的长度分别为1、2、3、4、5、6、7、8、9和10。 string arr4 = new string10; /声明一个二维交错数组arr4 for(int i = 0; i 10; i+) arr4i = new stringi + 1; /为第二维设定长度 分析：arr4数组实例化后，每个元素的值都为string类型的默认 值（即空字符串）。如果要使得该数组具有实际运算意义，则 还需要初始化该数组的每一个元素的值。 【示例10-21】下面使用2个for语句依次访问arr4数组中的每一个元素，并 设置每一个元素的值等于它的2个下标（arr4数组为三维数组，每一个元 素所在的每一个维度都将存在一个下标值）组成的字符串。 for(int i = 0; i 10; i+) for(int j = 0; j arr4i.Length; j+) /使用for语句访问arr4数组的元素 arr4ij = i.ToString() + j.ToString(); /对元素进行赋值 注意：示例10-21中的第二个for语句的循环次数由arr4数组中的每一个 元素（也为一个数组）的长度决定。 学完交错数组的知识，我们来看个例子。【示例】下面程序中创建一个 交错数组arr4，使用for循环语句依次访问arr4数组中的每一个元素，并打 印输出各数组元素。 10.3 静态数组System.Array 在编程中，有的数组大小设置好以后就不能让它随意地被 修改，有的又想要根据需要来设置大小。因此.NET框架提 供了两种数组：静态数组和动态数组。一旦为数组分配内 存之后，如果该数组的大小是不能修改的，则称该数组为 静态数组；反之，则称之为动态数组。静态数组由 System.Array类实现，动态数组由System.ArrayList类实 现。本节将介绍静态数组的基本属性和方法，以及它们的 使用方法。 注意：本章前面小节所介绍的数组都是属于静态数组。 10.3.1 常用属性概览 数组有各种特性，如数组长度、数组的秩等。为了方便用 户使用类Array，微软将一些常用的属性封装到该类中。 这些属性可以获取静态数组的特性。System.Array类包含7 个属性，如获取数组长度的Length属性、获取数组秩的 Rank等，具体如下表所示。 属 性描 述 IsFixedSize表示数组的大小是否固定 IsReadOnly表示数组是否为只读 IsSynchronized表示是否同步访问 数组 Length数组的长度，即数组所有维度中元素的总数。该值为 32位整数 LongLength数组的长度，即数组所有维度中元素的总数。该值为 64位整数 Rank数组的秩，即数组的维度数 SyncRoot获取同步访问 数组的对象 10.3.2 常用方法概览 在编程中，会对数组有各种各样的操作。为了方便用户使 用类Array，微软还将一些常用的方法封装到该类中。调 用这些方法可以执行对静态数组的操作。System.Array类 包含多个方法，如获取数组长度使用GetLength()方法、获 取指定元素的值使用GetValue()方法，获取指定元素的索 引使用IndexOf()方法等，具体如下表所示。 方 法描 述 BinarySearch()使用二进制搜索算法在一维的排序数组中搜索指定元素 Clear()清空数组中的所有元素 Clone()复制数组 ConstrainedCopy()指定开始位置，并复制一系列元素到另外一个数组中 Copy()将一个数组中的一部分元素复制到另一个数组 CopyTo()将一维数组的所有元素复制到另外一个一维数组 FindIndex()搜索指定元素，并获取第一个匹配元素的索引 FindLastIndex()搜索指定元素，并获取最后一个匹配元素的索引 GetLength()获取指定维的元素数量。该值为 32位整数 GetLongLength()获取指定维的元素数量。该值为 64位整数 GetLowerBound()获取数组中指定维度的下限 GetUpperBound()获取数组中指定维度的上限 GetValue()获取指定元素的值 IndexOf()获取匹配的第一个元素的索引 LastIndexOf()获取匹配的最后一个元素的索引 Reverse()反转一维数组中元素的顺序 SetValue()设置指定元素的值 Sort()对一维数组中的元素进行排序 【示例10-22】下面创建一个一维数组arr。该示例使用 SetValue()方法设置该数组中的每一个元素的值，使用 GetValue()方法获取该数组中索引值为8的元素的值，并保 存为value变量。 另外，System.Array类还提供了多个与泛型（第14章）相 关的方法，在此不再做介绍，读者可以参考相关资料。 10.3.3 获取数组长度 在编程中，数组的操作有时需要使用for循环，而又不确定 范围，就可以先获取数组的长度。数组长度是指数组元素 的总数，即数组每一维度元素数量之乘积。数组长度可以 通过System.Array类的属性或者方法获取。 1通过属性获取数组的长度 通过Length和LongLength属性都可以获取数组的长度。 Length属性的值为int类型，LongLength属性的值为long类 型。如果数组的长度不大于32位整数，就可以使用Length 属性获取；如果数组长度大于32位整数且小于64位整数， 则需要通过LongLength属性来获取数组的长度。 【示例10-23】下面获取arr1数组的长度，并保留为length 变量。 【示例10-24】下面获取arr2数组的长度，并保留为length 变量。 2通过方法获取数组的长度 通过GetLength(int dimension)和GetLongLength(int dimension)方法都可以获取数组中指定维度的元素的数 量。其中，dimension参数表示数组的维度。 【示例10-25】下面使用for语句获取arr数组每一个维度的 长度，然后把这些长度相乘，结果就是arr数组的长度，并 保留为length变量。 GetLength(int dimension)方法返回值为int类型， GetLongLength(int dimension)方法返回值为long类型。如 果数组某一个维度的长度大于32位整数，则只能通过 GetLongLength(int dimension)方法来获取数组的长度。 10.3.4 获取元素的值 有时候我们只想使用数组中某个特定的值，那么获取数组 中指定元素的值最简单方法就是通过“”运算符。 【示例10-26】下面获取arr数组中第0行、第3列元素的值 ，并保留为value变量。 除了上述方法之外，还可以通过GetValue()方法获取指定 元素的值。 【示例10-27】下面通过GetValue()方法获取arr数组中第0 行、第5列元素的值，并保留为value变量。 10.3.5 设置元素的值 在编程中，有时我们只关心数组中某个元素的值。可以通 过两种方式来设置指定数组元素的值：通过数组名和“” 运算符或者通过SetValue()方法来设置指定元素的值。 【示例10-28】下面设置arr数组中第0行、第1列元素的值 为200。 分析：本例中通过数组名和“”运算符设置arr数组第 零行第一列的元素的值。 【示例10-29】下面通过SetValue()方法设置arr数组中第0 行、第1列元素的值为100。 分析：本例中通过SetValue()方法设置arr数组第零行第 一列的元素的值。SetValue()方法中第一个参数为元素的 值，后面的参数是要设置的元素在数组中的位置的下标 值。 10.3.6 获取元素的索引 有时需要得到数组中某个元素的索引值，System.Array类 为一维数组提供了获取元素的索引的两个静态方法： IndexOf()和LastIndexOf()方法。IndexOf()方法获取匹配 的、第一个元素的索引。LastIndexOf()方法获取匹配的、 最后一个元素的索引。 【示例10-30】下面获取array数组中值为10的、第一个元 素的索引值和最后一个元素的索引值，分别保存为sindex 和eindex变量。 注意：IndexOf()和LastIndexOf()方法只能用于获取一维 数组元素的索引值。 10.3.7 排序数组 在现实生活中，有时需要对数组元素的值进行排序，比如 学生成绩按降序排列。System.Array类为一维数组提供了 一个名称为“Sort()”的方法，该方法可以对一维数组中的元 素进行排序。能够使用Sort()方法排序的数组中的元素必 须实现IComparable接口，即数组中的元素是能够进行比较 的，否则不能对该数组中的元素进行排序。 【示例10-31】下面调用Sort()方法对arr数组中的元素进行 排序。 注意：Sort()方法排序算法为快速排序（QuickSort）算 法。因此，Sort()方法是不稳定排序，且算法的时间复杂 度为O(nlogn)。其中，n为数组的长度。 10.3.8 反转数组 有时候需要将数组中的元素反过来排列，System.Array类 为一维数组提供了一个名称为Reverse()的方法。该方法可 以反转一维数组中的全部元素或部分连续的元素。 【示例10-32】下面调用Reverse()方法反转arr数组中的所 有元素。 【示例10-33】下面调用Reverse()方法反转array数组中的、 从第3个元素开始的、连续3个元素。 10.4 动态数组System.ArrayList 在编程中，有时候需要数组长度可以改变的、存储不同数 据类型的数组。动态数组的出现就解决了这种问题。动态 数组又称为可变数组，且数组的长度可以动态修改。动态 数组由System.ArrayList类实现，它在保存元素时，仅仅保 存元素的引用，而不是元素的具体值。因此，动态数组元 素的数据类型可以是任何类型，而且各个元素的数据类型 也可以不相同。 【示例10-34】下面创建一个名称为myList的动态数组，并 添加了4个元素。第1个元素的值为2012，数据类型为整 数。第2个元素为“11月20日”，数据类型为字符串。第3个 元素为A字符，数据类型为字符型。第4个元素为Program 类的实例p，类型为Program。然后使用foreach语句遍历 myList动态数组中的每一个元素，并打印到控制台。 注意：由于所有数据类型的基类型都是object。因此， 动态数组中的所有元素都可以直接或间接地转换为object 类型。所以，在遍历myList动态数组中的元素时，foreach 语句使用object类型来表示myList动态数组元素的数据类 型。 10.4.1 常用属性概览 动态数组有各种特性，如数组容量、数组元素的数量等。 为了方便用户使用类ArrayList，微软将一些常用的属性封 装到该类中。这些属性可以获取动态数组的特性。 System.ArrayList类包含了7个属性，如获取数组元素数量 的Count属性、指示数组是否为只读的ReadOnly属性等， 具体如下表所示。 属 性描 述属 性描 述 Capacity数组的容量IsReadOnly表示数组是否为只读 Count数组元素的数量IsSynchronized表示是否同步访问 数组 IsFixedSize表示数组的大小是否固定SyncRoot获取同步访问 数组的对象 Item指定索引处的元素 10.4.2 常用方法概览 在编程中，对数组有各种各样的操作。为了方便用户使用 类ArrayList，微软还将一些常用的方法封装到该类中。调 用这些方法可以执行对动态数组的操作。System.ArrayList 类包含了多个方法，如添加新元素到数组末尾中的Add() 方法、从数组中删除指定元素的Remove()方法等，具体如 下表所示。 方 法描 述 Add()添加元素到数组的末尾 AddRange将ICollection的元素添加到数组的末尾 BinarySearch