C#中的数组

# C#中的数组：从基础到高级应用的全面解析

数组作为C#编程语言中最基础且重要的数据结构之一，贯穿于从简单数据存储到复杂算法实现的各个场景。本文将从数组的基本概念出发，逐步深入探讨其声明、初始化、访问、遍历、排序及多维数组等高级特性，并结合实际案例展示数组在.NET开发中的核心应用。

数组是一种固定大小的、类型安全的容器，用于存储相同类型的元素集合。其核心特性包括：元素类型统一、长度固定（创建后不可变）、通过索引快速访问。

C#中数组的声明需指定元素类型和维度，语法格式为：

元素类型[] 数组名;  // 一维数组
元素类型[,] 数组名; // 二维数组
元素类型[,,] 数组名; // 三维数组

示例：

int[] numbers;       // 声明一个整型一维数组
string[,] names;     // 声明一个字符串二维数组

C#提供多种初始化数组的方法，包括显式初始化、隐式类型推断初始化及通过`new`关键字创建。

int[] primes = new int[5] { 2, 3, 5, 7, 11 }; // 指定长度并初始化
string[] colors = { "Red", "Green", "Blue" };  // 隐式推断长度

var dynamicArray = new[] { 1.0, 2.5, 3.7 }; // 编译器推断为double[]

int[] emptyArray = new int[0]; // 创建长度为0的数组

数组的操作涵盖访问、修改、遍历及常用方法调用，这些操作是数组使用的基础。

通过索引（从0开始）访问或修改数组元素：

int[] scores = { 90, 85, 77 };
Console.WriteLine(scores[0]); // 输出：90
scores[1] = 88; // 修改第二个元素

for (int i = 0; i 

foreach (int score in scores)
{
    Console.WriteLine(score);
}

C#支持多维数组（矩形）和锯齿数组（不规则），适用于复杂数据建模。

声明并初始化二维数组：

int[,] matrix = new int[3, 2] { {1, 2}, {3, 4}, {5, 6} };
// 访问元素
int value = matrix[1, 0]; // 输出：3

每行长度可不同的数组结构：

int[][] jaggedArray = new int[3][];
jaggedArray[0] = new int[] { 1, 2 };
jaggedArray[1] = new int[] { 3, 4, 5 };
jaggedArray[2] = new int[] { 6 };
// 访问元素
int item = jaggedArray[1][2]; // 输出：5

C#提供`Array`类的静态方法对数组进行排序和搜索，极大简化操作。

int[] unsorted = { 5, 2, 8, 1 };
Array.Sort(unsorted); // 结果：{1, 2, 5, 8}

Array.Sort(unsorted);
Array.Reverse(unsorted); // 结果：{8, 5, 2, 1}

实现`IComparable`接口或使用`Comparison`委托：

public class Person : IComparable
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
    
    public int CompareTo(Person other)
    {
        return this.Age.CompareTo(other.Age);
    }
}

Person[] people = { ... };
Array.Sort(people);

int[] sorted = { 1, 3, 5, 7 };
int index = Array.BinarySearch(sorted, 5); // 返回：2

int index = Array.FindIndex(unsorted, x => x == 8); // 返回：2

数组作为引用类型，方法内修改会影响原数组：

void ModifyArray(int[] arr)
{
    arr[0] = 100;
}

int[] data = { 1, 2, 3 };
ModifyArray(data);
Console.WriteLine(data[0]); // 输出：100

使用LINQ查询数组：

int[] numbers = { 1, 2, 3, 4, 5 };
var evenNumbers = numbers.Where(n => n % 2 == 0); // {2, 4}

try
{
    int[] arr = { 1, 2 };
    Console.WriteLine(arr[3]); // 抛出异常
}
catch (IndexOutOfRangeException ex)
{
    Console.WriteLine($"错误：{ex.Message}");
}

var ordered = people.OrderBy(p => p.Age).ToList();

unsafe
{
    int[] arr = { 10, 20, 30 };
    fixed (int* p = arr)
    {
        int* ptr = p;
        Console.WriteLine(*ptr); // 输出：10
        *ptr = 100; // 修改第一个元素
    }
}