[.net 物件導向程式設計基礎] (17) 陣列與集合

yubinfeng發表於2015-06-09
物件程式設計陣列

[.net 物件導向程式設計基礎] (17) 陣列與集合

    學習了前面的C#三大特性，及介面，抽象類這些相對抽象的東西以後，是不是有點很累的感覺。具體的東西總是容易理解，因此我們在介紹前面抽象概念的時候，總是舉的是具體的例項以加深理解。

   本節內容相當具體，學起來也相當輕鬆。

1.陣列

1.1 什麼是陣列？

陣列是一種資料結構，包含同一個型別的多個元素。

1.2陣列的初始化

string[] mystringArray; 

型別+方框號 陣列名

1.3陣列初始化

我們知道陣列是引用型別，所以需要給他分配堆上的記憶體。

1.myIntArray = new int[3];

2.myIntArray = new int[] { 1, 2, 3 };

3.int[] myIntArray = { 1, 2, 3 };  //當使用這種方法對陣列進行初始化時，只能在宣告變數陣列時使用，不能在宣告陣列之後使用。

1.4 陣列的訪問

陣列在宣告和初始化後，可以使用索引器進行訪問，索引器總是以0開頭，表示第一個元素。

 //陣列呼叫
string[] stringArray = new string[] { "aa", "bb", "cc" };
Console.WriteLine("stringValue=\"{0}\"", stringArray[0]);
Console.ReadLine();
//執行結果為：
//stringValue="aa"

 1.5陣列型別

陣列根據維度不同，分為矩陣陣列(一維陣列，二維陣列，多維陣列)和鋸齒陣列（也就是陣列的陣列），下面看一下他們的宣告方式

//陣列 宣告
string[] stringArray = new string[] { "aa", "bb", "cc" };
//陣列 訪問
Console.WriteLine("一維陣列第一個值為：{0}", stringArray[0]);
//執行結果為：一維陣列第一個值為：aa


//二維陣列 宣告
string[,] stringArray2 = new string[,] { { "a1", "a2", "ac" }, { "b1", "b2", "b3" }, { "c1", "c2", "c3" } };
//二維陣列訪問
Console.WriteLine("二維陣列的1維第1個值是：{0}", stringArray2[0, 0]);
//執行結果為：二維陣列1維第1個值為：a1

//三維陣列訪問 宣告
int[, ,] myIntArray3 = new int[,,] {
                { {1,1}, {11,11}, {111,111} }, 
                { {2,2}, {22,22}, {222,222} }, 
                { {3,3}, {33,33}, {333,333} }, 
                { {4,4}, {44,44}, {444,444} } 
                };
//三維陣列訪問 訪問
Console.WriteLine("三維陣列2維的2維的第2個值為：{0}", myIntArray3[1,1, 1]);
//執行結果為：三維陣列2維的2維的第2個值為：22

//鋸齒陣列（又稱陣列的陣列）
int[][] myIntArray4 = new int[3][];
myIntArray4[0] = new int[] { 1, 11, 111 };
myIntArray4[1] = new int[2] { 2, 22 };
myIntArray4[2] = new int[] { 3, 33, 333, 3333 };
Console.WriteLine("鋸齒陣列第3個陣列的第2個值為：{0}", myIntArray4[2][1]);
//執行結果為：鋸齒陣列第3個陣列的第2個值為：33
Console.ReadLine();

2.集合

2.1.什麼時集合?

廣義的角度理解集合，就是一組東西聚集在一起。而.NET的集合的定義為：在.NET Framework 中，提供了用於資料儲存和檢索的專用類，這些類統稱集合。這些類提供對堆疊、佇列、列表和雜湊表的支援。大多數集合類實現相同的介面。

其中最常用的是System.Collections名稱空間下的ArrayList,它是按需分配自動增加的實現IList介面的陣列。它的預設初始容量為0，因此集合的索引從0開始。

2.2.陣列和集合的區別：

在介紹集合前，先說一下集合和陣列的區別，既然有了陣列，為何C#還要設定一個集合呢？

區別如下：

陣列有他的優點，就是在記憶體中連續儲存，遍歷比較方便，也可以很方便的修改元素。缺點就是需要指定陣列變數大小，此外，兩個元素間新增一個元素也比較麻煩。

而集合則不需要事先定義大號，可以根據需要自動分配大小。隨意新增移除某一範圍元素也比較方法。

2.3 示例：

  還是以前面的動物家族為例，說明集合ArrayList的插入，新增，移除操作 

  1 /// <summary>
  2 /// 動物類(父類 抽象類)
  3 /// </summary>
  4 abstract class Animal
  5 {
  6     /// <summary>
  7     /// 名字
  8     /// 說明：類和子類可訪問
  9     /// </summary>
 10     protected string name;
 11 
 12     /// <summary>
 13     /// 建構函式
 14     /// </summary>
 15     /// <param name="name"></param>
 16     public Animal(string name)
 17     {
 18         this.name = name;
 19     }
 20 
 21     private int shoutNum = 3;
 22     public int ShoutNum
 23     {
 24         get { return shoutNum; }
 25         set { shoutNum = value; }
 26     }
 27 
 28     /// <summary>
 29     /// 名字(虛屬性)
 30     /// </summary>
 31     public virtual string MyName
 32     {
 33         get { return this.name; }
 34     }
 35 
 36     /// <summary>
 37     /// 叫聲，這個方法去掉虛方法，把迴圈寫在這裡
 38     /// </summary>
 39     public void Shout()
 40     {
 41         string result = "";
 42         for (int i = 0; i < ShoutNum; i++)
 43             result += getShoutSound() + "！";
 44 
 45         Console.WriteLine(MyName);
 46         Console.WriteLine(result);
 47     }
 48 
 49     /// <summary>
 50     /// 建立一個叫聲的虛方法，子類重寫
 51     /// </summary>
 52     /// <returns></returns>
 53     public virtual string getShoutSound()
 54     {
 55         return "";
 56     }
 57 }
 58 /// <summary>
 59 /// 狗（子類）
 60 /// </summary>
 61 class Dog : Animal
 62 {
 63     string myName;
 64     public Dog(string name)
 65         : base(name)
 66     {
 67         myName = name;
 68     }
 69     /// <summary>
 70     /// 名字(重寫父類屬性)
 71     /// </summary>
 72     public override string MyName
 73     {
 74         get { return "我是：狗狗，我叫：" + this.name; }
 75     }
 76     /// <summary>
 77     /// 叫（重寫父類方法）
 78     /// </summary>
 79     public override string getShoutSound()
 80     {
 81         return "汪！";
 82     }
 83 }
 84     
 85 /// <summary>
 86 /// 貓（子類）
 87 /// </summary>
 88 class Cat : Animal
 89 {
 90     string myName;
 91     public Cat(string name)
 92         : base(name)
 93     {
 94         myName = name;
 95     }
 96     /// <summary>
 97     /// 名字(重寫父類屬性)
 98     /// </summary>
 99     public override string MyName
100     {
101         get { return "我是：貓咪，我叫：" + this.name; }
102     }
103     /// <summary>
104     /// 叫（重寫父類方法）
105     /// </summary>
106     public override string getShoutSound()
107     {
108         return "喵！";
109     }
110 }
111 
112 /// <summary>
113 /// 羊（子類）
114 /// </summary>
115 class Sheep : Animal
116 {
117     string myName;
118     public Sheep(string name)
119         : base(name)
120     {
121         myName = name;
122     }
123     /// <summary>
124     /// 名字(重寫父類屬性)
125     /// </summary>
126     public override string MyName
127     {
128         get { return "我是：羊羊，我叫：" + this.name; }
129     }
130     /// <summary>
131     /// 叫（重寫父類方法）
132     /// </summary>
133     public override string getShoutSound()
134     {
135         return "咩！";
136     }
137 }

呼叫及返回結果:增加、新增、移除實現示例如下：

 1 //IList 新增、插入元素
 2 IList animalList = new ArrayList();
 3 Cat huaHua = new Cat("花花");
 4 animalList.Insert(0, new Dog("旺財"));//Insert是在指定的索引處插入元素
 5 animalList.Add(new Cat("阿狸"));//Add是在集合最後面插入元素
 6 animalList.Insert(animalList.Count, new Sheep("慢羊羊"));
 7 animalList.Add(huaHua);
 8 //增加四個元素後的返回結果如下
 9 Console.WriteLine("增加四個元素後的返回結果:");
10 foreach (Animal animal in animalList)
11 {
12     animal.Shout();
13 }
14 
15 //移除元素
16 //旺財和阿狸退出佇列
17 animalList.RemoveAt(0);
18 animalList.RemoveAt(0);//注意這裡當移除一個元素後，後面的元素會排到第一位了，移除第二個元素不能是 animalList.RemoveAt(1);
19 animalList.Remove(huaHua);//Remove是指移除指定的元素，注意這裡不能animalList.Remove(new Cat("花花"));這樣寫查詢不到，因為new以後又是另一個例項了（另一隻同名的貓而已）
20 
21 //移除元素後的返回結果如下：
22 Console.WriteLine("執行移除後的返回結果:");
23 foreach (Animal animal in animalList)
24 {
25     animal.Shout();
26 }
27 Console.ReadLine();

返回結果：

2.4集合ArrayList的缺點

集合ArrayList相比陣列有這麼多好處，但是他也是有很多缺點的

A.ArrayList並非型別安全

ArrayList不論什麼型別都接受，實際是接受一個object型別。

比如如下操作：

ArrayList ar = new ArrayList();
ar.Add(111);
ar.Add("bbb");

我們使用foreach遍歷的時候   foreach(int array in ar){}那麼遇到”bbb”則程度報錯，因此我們說他是非安全型別。

B.遍歷ArrayList資源消耗大

因此型別的非安全，我們在使用ArrayList的時候，就意味著增加一個元素，就需要值型別轉換為Object物件。遍歷的時候，又需要將Object轉為值型別。

就是裝箱(boxing,指將值型別轉換為引用型別)和拆箱（unboxing,指將引用型別轉換為值型別）

由於裝箱了拆箱頻繁進行，需要大量計算，因此開銷很大。如此說來還不如陣列來的方便。我們只能說各有利弊，小夥伴們不要急，.net的設計者在2.0以後的版本中為我們解決了上述後顧之憂，那就是下一節要說的泛型。

3.要點：

A.陣列是一種資料結構，包含有同型別的多個元素

B..集合是.net中提供資料儲存和檢索的專用類

C.ArrayList是按需分配自動增加的實現IList介面的陣列

D.集合和陣列各有優缺點，陣列定義需要預先指定大小，而集合雖然不需要事先指定，但是存在型別安全和資源消耗過大的缺陷。

使用泛型可以解決上面的問題。

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