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[C#.NET 拾遗补漏]02:数组的几个小知识

阅读本文大概需要 2 分钟。

数组本身相对来说比较简单,能想到的可写的东西不多。但还是有一些知识点值得总结和知晓一  下。有的知识点,知不知道不重要,工作中用的时候搜索一下就可以了,毕竟实现一个功能代码的写法有很多种,再牛的人也不可能完全熟悉一门语言的每个细节。当然了,偶然地知道了一些小知识或小技巧也是一种小小的收获。在你看这篇小文时,或许这种偶然的事情就正在发生。我们先从数组的初始化开始吧。

数组的定义和初始化

定义和初始化一个数组有好几种方式,随着 C# 版本升级,方式也越来越简单:

int[] arr = new int[3];           // 定义一个长度为 3 的数组
int[] arr = new int[3] {1, 2, 3}; // 定义一个长度为 3 的数组并初始化
int[] arr = new [] {1, 2, 3}; // 上面的简写
int[] arr = {1, 2, 3}; // 上面的进一步简写

我们知道当定义一个固定长度的数组没有初始化时,比如:

int[] arr = new int[3];

虽然没有初始化,但它是有默认值的,这个数组中包含了 3 个值为 0 的整数。如何使用非默认值创建一个数组呢?可以使用 System.Linq 命名空间下的 Enumerable.Repeat 方法:

// 创建长度为 5 的整形数组,并用 100 来填充
int[] arr = Enumerable.Repeat(100, 5).ToArray();

// 创建长度为 5 的字符串数组,并用“C#”来填充
string[] arr = Enumerable.Repeat("C#", 5).ToArray();

数组的复制、克隆与比较

把一个数组的元素复制到另一个数组,可以使用 Array.Copy() 方法,复制时源数组取值和目标数组赋值都是从索引 0 开始的:

var sourceArray = new int[] { 11, 12, 3, 5, 2, 9};
var destinationArray = new int[3];
Array.Copy(sourceArray, destinationArray, 3);
// destinationArray = [11, 12, 3]

克隆一个数组很简单:

var sourceArray = new int[] { 11, 12, 3 };
var destinationArray = (int[])sourceArray.Clone();
// destinationArray = [11, 12, 3]

比较两个数组是否一样,即两个数组包含的元素及元素的顺序是否都一样,可以使用数组的 SequenceEqual 方法:

int[] arr1 = { 3, 5, 7 };
int[] arr2 = { 3, 5, 7 };
bool result = arr1.SequenceEqual(arr2); // true

以上只是罗列几个有代表性的比较快捷简单的数组操作,在 C# 中借助 Linq 可以实现更复杂的数组操作,这里先不作总结。

使用指针遍历数组

实际的 C#开发中很少会直接用到指针,在需要进行底层操作时可能会用到。在 C# 中使用指针时需要在 unsafe 上下文中操作:

int[] arr = new int[] {1, 6, 3, 3, 9};

// 使用 foreach
foreach (int element in arr)
{
Console.WriteLine(element);
}

// 使用指针
unsafe
{
int length = arr.Length;
fixed (int* p = arr)
{
int* pInt = p;
while (length-- > 0)
{
Console.WriteLine(*pInt);
pInt++; // 将指针移到下一个元素
}
}
}
// 依次输出:1 6 3 3 9
这里只是让大家知道有这么一回事,指针不是本篇的话题,更多关于指针的操作可以访问:

https://bit.ly/2MmIsNl

生成有序数组

我就见过有人使用 for 循环生成一个从 n 到 m 的有序数组,其实 C# 提供了 Enumerable.Range 方法可以很容易地创建一个有序的整型数组。示例:

// 创建数字从 1 到 100 的数组
int[] sequence = Enumerable.Range(1, 100).ToArray();

// 结合 Linq 还可以实现更复杂的数组创建逻辑
int[] squares = Enumerable.Range(2, 10).Select(x => x * x).ToArray(); // 3, 9, 16...

多维数组和交错数组的区别

简单来说,多维数组每一行长度都是固定的,比如二维数组是一个 m 行 n 列的矩阵:

int[,] arr = {
{1, 2, 3, 4},
{4, 2, 1, 3},
{2, 1, 3, 4},
}

而交错数组(又叫锯齿数组)的每一行可以有不同的大小,表示的是数组的数组。比如:

int[][] arr = {
new [] {1, 2, 3, 4},
new [] {1, 2},
new [] {1, 2, 3},
}

它们的定义、初始化、取值、赋值等都有明显的区别。

先看多维数组:

// 多维数组的定义
int[,] arr = new int[10, 10]; // 二维数组
int[,,] arr = new int[10, 10, 10]; // 三维数组

// 多维数组的初始化 (new int[3, 2] 可以省略)
int[,] arr = new int[3, 2] { {1, 1}, {2, 2}, {3, 3} };

// 多维数组的取值
Console.WriteLine(arr[2, 1]); // 3

// 多维数组的赋值
arr[2, 1] = 10;

再对比交错数组:

// 交错数组的定义
int[][] arr = new int[10][]; // 二层:数组的数组
int[][][] arr = new int[10][][]; // 三层:数组的数组的数组

// 交错数组的初始化 (new int[3][] 可以省略)
int[][] arr = new int[3][] { new [] {1}, new [] {2, 2}, new [] {3, 3, 3} };

// 交错数组的取值
Console.WriteLine(arr[2][1]); // 3

// 多维数组的赋值
arr[2][1] = 10;

注意:多维数组每行长度必须一致;交错数组第二个 [] 是不能有数字的。两者的 Length 属性意义也是不一样的,多维数组的 Length 属性取的是数组所有元素的总数,而交错数组取的是第一层的数组的个数。例如:

int[,] arr1 = new int[3, 2] { { 1, 1 }, { 2, 2 }, { 3, 3 } };
Console.WriteLine(arr1.Length); // 输出:6

int[][] arr2 = new int[3][] { new[] { 1 }, new[] { 2, 2 }, new[] { 3, 3, 3 } };
Console.WriteLine(arr2.Length); // 输出:3

建议:除了某些像矩阵这样的操作场景可能更适合使用多维数组,大多数场景应尽量选择使用交错数组。功能上多维数组可以实现的,交错数组也都能实现,反过来不一定可以。另外,根据 stackoverflow 网友的回答(下面参考链接),在 .NET 中,交错数组性能上要好于多维数组。

参考:https://bit.ly/2Mqn6P1