C#集合--數組

Array類是所有一維和多維數組的隱式基類，同時也是實現標準集合接口的最基本的類型。Array類實現了類型統一，因此它為所有數組提供了一組通用的方法，不論這些數組元素的類型，這些通用的方法均適用。

正因為數組如此重要，所以C#為聲明數組和初始化數組提供了明確的語法。在使用C#語法聲明一個數組時，CLR隱式地構建Array類--合成一個偽類型以匹配數組的維數和數組元素的類型。而且這個偽類型實現了generic集合接口，比如IList<string>接口。

CLR在創建數組類型實例時會做特殊處理--在內存中為數組分配連續的空間。這就使得索引數組非常高效，但這卻阻止了對數組的修改或調正數組大小。

Array類實現了IList<T>接口和IList接口。Array類顯示地實現了IList<T>接口，這是為了保證接口的完整性。但是在固定長度集合比如數組上調用IList<T>接口的Add或Remove方法時，會拋出異常（因為數組實例一旦聲明之后，就不能更改數組的長度）。Array類提供了一個靜態的Resize方法，使用這個方法創建一個新的數組實例，然后復制當前數組的元素到新的實例。此外，在程序中，當在任何地方引用一個數組都會執行最原始版本的數組實例。因此如果希望集合大小可以調整，那么你最好使用List<T>類。

數組元素可以是值類型也可以是引用類型。值類型數組元素直接存在數組中，比如包含3個整數的數組會占用24個字節的連續內存。而引用類型的數組元素，占用的空間和一個引用占用的空間一樣（32位環境中4個字節，64為環境中8個字節）。我們先來看下面的代碼：

int[] numbers =new int[3];numbers[0] =1;numbers[1] = 7;StringBuilder[] builders = new StringBuilder[5];builders[0] = new StringBuilder("Builder1");builders[1] = new StringBuilder("Builder2");builders[2] = new StringBuilder("Builder3");

對應的內存分配變化如下面幾張圖所示：

執行完int[] numbers=new int[3]之后，在內存中分配了8×3=24個字節，每個字節都為0。

執行完numbers[0]=1之后，數組聲明后的第一個8字節變為00 00 00 01。

同樣地，執行完numbers[1]=7之后，第二段8個字節變為00 00 00 07。

對應引用類型的數組，我們用一張圖來說明內存分配：

看起來分復雜，其實內存分配示意圖如下

通過Clone方法可以克隆一個數組，比如arrayB = arrayA.Clone()。但是，克隆數組執行淺拷貝，也就是說數組自己包含的那部分內容才會被克隆。簡單說，如果數組包含的是值類型對象，那么克隆了這些對象的值。而數組的子元素是引用類型，那么僅僅克隆引用類型的地址。

StringBuilder[] builders2 = builders;ShtringBuilder[] shallowClone = (StringBuilder[])builders.Clone();

與之對應的內存分配示意圖：

如果需要執行深拷貝，即克隆引用類型的子對象；那么你需要遍歷數組并手動的克隆每個數組元素。深克隆規則也適用于.NET其他集合類型。

盡管數組在設計時，主要使用32位的索引，它也在一定程度上支持64位索引，這需要使用那些既接收Int32又接收Int64類型參數的方法。這些重載方法在實際中并沒有意義，因為CLR不允許任何對象--包括數組在內--的大小超過2G（無論32位的系統還是64位的系統）

構造數組和索引數組

創建數組和索引數組的最簡單方式就是通過C#語言的構建器

Int[] myArray={1,2,3};int first=myArray[0];int last = myArray[myArray.Length-1];

或者，你可以通過調用Array.CreateInstance方法動態地創建一個數組實例。你可以通過這種方式指定數組元素的類型和數組的維度。而GetValue和SetValue方法允許你訪問動態創建的數組實例的元素。

Array a = Arrat.CreateInstance(typeof(string), 2);a.SetValue('hi", 0);a.SetValue("there",1);string s  = (string)a.getValue(0);string[] cSharpArray = (string[])a;string s2  = cSharpArray[0];

動態創建的零索引的數組可以轉換為一個匹配或兼容的C＃數組。比如，如果Apple是Fruit的子類，那么Apple[]可以轉換成Fruit[]。這也是為什么object[]沒有作為統一的數組類型，而是使用Array類；答案在于object[]不僅與多維數組不兼容，而且還與值類型數組不兼容。因此我們使用Array類作為統一的數組類型。

GetValue和SetValue對編譯器生成的數組也起作用，若想編寫一個方法處理任何類型的數組和任意維度的數組，那么這兩個方法非常有用。對于多維數組，這兩個方法可以把一個數組當作索引參數。

public object GetValue(params int[] indices)public void SetValue(object value, params int[] indices)

下面的方法在屏幕打印任意數組的第一個元素，無論數組的維度

void WriteFirstValue (Array a){Console.Write (a.Rank + "-dimensional; "); int[] indexers = new int[a.Rank];Console.WriteLine ("First value is " + a.GetValue (indexers));}void Demo(){int[] oneD = { 1, 2, 3 };int[,] twoD = { {5,6}, {8,9} };WriteFirstValue (oneD); // 1-dimensional; first value is 1WriteFirstValue (twoD); // 2-dimensional; first value is 5}

在使用SetValue方法時，如果元素與數組類型不兼容，那么會拋出異常。

無論采取哪種方式實例化一個數組之后，那么數組元素自動初始化了。對于引用類型元素的數組而言，初始化數組元素就是把null值賦給這些數組元素；而對于值類型數組元素，那么會把值類型的默認值賦給數組元素。此外，調用Array類的Clear方法也可以完成同樣的功能。Clear方法不會影響數組大小。這和常見的Clear方法（比如ICollection<T>.Clear方法）不一樣，常見的Clear方法會清除集合的所有元素。

遍歷數組

通過foreach語句，可以非常方便地遍歷數組：

int[] myArray = { 1, 2, 3};foreach (int val in myArray)    Console.WriteLine (val);

你還可以使用Array.ForEach方法來遍歷數組

public static void ForEach<T> (T[] array, Action<T> action);

該方法使用Action代理，此代理方法的簽名是（接收一個參數，不返回任何值）：

public delegate void Action<T> (T obj);

下面的代碼顯示了如何使用ForEach方法

Array.ForEach (new[] { 1, 2, 3 }, Console.WriteLine);

你可能會很好奇Array.ForEach是如何執行的，它就是這么執行的

public static void ForEach<T>(T[] array, Action<T> action) {    if( array == null) {        throw new ArgumentNullException("array");    }    if( action == null) {        throw new ArgumentNullException("action");    }    Contract.EndContractBlock();    for(int i = 0 ; i < array.Length; i++) {        action(array[i]);    }}

在內部執行for循環，并調用Action代理。在上面的實例中，我們調用Console.WriteLine方法，所以可以在屏幕上輸出1，2，3。

獲取數組的長度和維度

Array提供了下列方法或屬性以獲取數組的長度和數組的維度：

public int GetLength (int dimension);public long GetLongLength (int dimension);public int Length { get; }public long LongLength { get; }public int GetLowerBound (int dimension);public int GetUpperBound (int dimension);public int Rank { get; }

GetLowerBound和GetUpperBound對于多維數組非常有用。GetUpperBound返回的結果等于指定維度的GetLowerBound+指定維度的GetLength

搜索數組

Array類對外提供了一系列方法，以在一個維度中查找元素。比如：

• BinarySearch方法：在一個排序后的數組中快速找到指定元素；
• IndexOf/LastIndex方法：在未排序的數組中搜索指定元素；
• Find/FindLast/FindIndex/FindLastIndex/FindAll/Exists/TrueForAll方法：根據指定的PRedicated<T>(代理)在未排序的數組中搜索一個或多個元素。

如果沒有找到指定的值，數組的這些搜索方法不會拋出異常。相反，搜索方法返回-1（假定數組的索引都是以0開始），或者返回generic類型的默認值（int返回0，string返回null）。

二進制搜索速度很快，但是它僅僅適用于排序后的數組，而且數組的元素是根據大小排序，而不是根據相等性排序。正因為如此，所以二進制搜索方法可以接收IComparer或IComparer<T>對象以對元素進行排序。傳入的IComparer或IComparer<T>對象必須和當前數組所使用的排序比較器一致。如果沒有提供比較器參數，那么數組會使用默認的排序算法。

IndexOf和LastIndexOf方法對數組進行簡單的遍歷，然后根據指定的值返回第一個（或最后一個）元素的位置。

以斷定為基礎（predicate-based）的搜索方法接受一個方法代理或lamdba表達式判斷元素是否滿足“匹配”。一個斷定（predicate）是一個簡單的代理，該代理接收一個對象并返回bool值：

public delegate bool Precicate<T>(T object);

下面的例子中，我們搜索字符數組中包含字母A的字符：

static void Main(string[] args){    string[] names = { "Rodney", "Jack", "Jill" };    string match = Array.Find(names, ContainsA);    Console.WriteLine(match);    Console.ReadLine();}static bool ContainsA(string name){    return name.Contains("a");}

上面的代碼可以簡化為：

static void Main(string[] args){    string[] names = { "Rodney", "Jack", "Jill" };    string match = Array.Find(names, delegate(string name) { return name.Contains("a"); });    Console.WriteLine(match);    Console.ReadLine();}

如果使用lamdba表達式，那么代碼還可以更簡潔：

static void Main(string[] args){    string[] names = { "Rodney", "Jack", "Jill" };    string match = Array.Find(names, name=>name.Contains("a"));    Console.WriteLine(match);    Console.ReadLine();}

FindAll方法則從數組中返回滿足斷言（predicate）的所有元素。實際上，該方法等同于Enumerable.Where方法，只不過數組的FindAll是從數組中返回匹配的元素，而Where方法從IEnumerable<T>中返回。

如果數組成員滿足指定的斷言（predicate），那么Exists方法返回True，該方法等同于Enumerable.Any方法。

所以數組的所有成員都滿足指定的斷言（predicate），那么TrueForAll方法返回True，該方法等同于Enumerable.All方法。

對數組排序

數組有下列自帶的排序方法：

public static voi