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C# 数组、索引器与集合介绍

article 2025/2/6 3:25:22

.NET学习资料

在 C# 编程中，数组、索引器与集合是常用的数据结构，它们各自有着独特的功能和用途。

一、C# 数组

数组是一种用于存储固定数量同类型元素的数据结构。在 C# 中，数组的声明方式较为特殊，方括号必须紧跟在数据类型之后，例如int[] arr1; ，而不能写成int arr2[]; 这种在 Java 中允许的形式。

声明数组后，需要使用new关键字来分配内存空间，确定数组的大小。例如arr = new int[5]; ，这样就创建了一个包含 5 个整数元素的数组。C# 数组的索引从 0 开始，访问数组元素时，可通过索引值进行操作，如System.Console.WriteLine(arr[4]); 即可访问上述数组中的最后一个元素。

数组元素的初始化有多种方式。可以在创建时直接初始化，如int[] arr2Lines = new int[] {1, 2, 3, 4, 5}; ，也可以使用简化语法int[] arr1Line = {1, 2, 3, 4, 5}; ，此时数组大小会根据初始值设定项的数目自动确定。另外，还能在程序循环中使用for循环进行初始化，比如int[] TaxRates = new int[10]; for (int i = 0; i < TaxRates.Length; i++) { TaxRates[i] = 0; } 。

除了一维数组，C# 还支持交错数组和多维数组。交错数组是指每一行包含的列数不同的数组，例如int[][] jaggedArray = new int[2][]; jaggedArray[0] = new int[4];

jaggedArray[1] = new int[3]; 。多维数组类似于同类型值的矩阵，声明多维矩形数组的语法为int[,] arr2D; ，分配内存后，可通过双索引访问元素，如arr2D[4, 3] = 906; 。

二、C# 索引器

索引器是 C# 中的一种特殊属性，主要用于自定义集合类或数据结构中，允许开发者以类似数组的方式访问和操作集合内的元素，从而提供更加方便和灵活的访问方式。

常见的使用场景包括：

自定义集合类：若创建自定义的集合类，可利用索引器让用户通过索引获取和设置集合中的元素。例如创建一个自定义的List类，使用索引器实现通过索引值访问列表元素。

数据结构：在自定义的数据结构，如栈、队列、链表等中使用索引器，能方便地访问和操作数据结构中的节点或元素，提供直观简洁的编码方式。

代理类：某些情况下，索引器可用于实现代理类，通过索引访问和操作其他对象的属性或方法。

例如，定义一个包含索引器的MyCollection类：

class MyCollection
{
    private string[] data;
    public MyCollection()
    {
        data = new string[10];
    }
    // 索引器
    public string this[int index]
    {
        get { return data[index]; }
        set { data[index] = value; }
    }
}
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        MyCollection collection = new MyCollection();
        collection[0] = "Hello";
        collection[1] = "World";
        Console.WriteLine(collection[0]); // 输出：Hello
        Console.WriteLine(collection[1]); // 输出：World
    }
}

在上述示例中，MyCollection类内部使用字符串数组data存储数据，定义的索引器this(int index)可通过索引获取或设置data数组中的元素。

索引器的特点包括：

可以有一个或多个参数，参数类型可以是任何合法的 C# 类型，如整数、字符串等。
可以有不同的访问修饰符，如public、private、protected等。

必须有一个返回类型，通常返回与参数类型相关的值。

名称必须是this，表示索引器所属的实例。

可以有get和set访问器，分别用于获取和设置索引的值。

使用索引器的优点有简化代码、提供更直观的访问方式、可自定义访问方式、提高代码的可维护性以及支持多个索引器。不过，索引器也存在一些缺点，如无法重载、无法指定可选参数、不支持可变参数、不支持重载运算符以及存在访问性限制等。

三、C# 集合

集合是.NET 提供的一种数据类型，类似于数组，是一组组合在一起的类型化对象，可通过遍历获取其中的每个元素。与数组不同的是，集合的存储空间是动态变化的，能够对其中的数据进行添加、删除、修改等操作。

集合需要使用System.Collections命名空间的集合接口来实现，该命名空间提供了许多常用接口：

ICollection：定义所有非泛型集合的大小、枚举数和同步方法。

Icomparer：公开一种比较两个对象的方法。

IDictionary：表示键 / 值对的非通用集合。

IDictionaryEnumerator：枚举非泛型字典的元素。

IEnumerable：公开枚举数，支持在非泛型集合上进行简单迭代。

IEnumerator：支持对非泛型集合的简单迭代。

IList：表示可按照索引单独访问得对象的非泛型集合。

（一）IEnumerable 和 IEnumerator 接口

IEnumerable接口用于公开枚举数，支持在非泛型集合上进行简单迭代，其包含一个GetEnumerator()方法，用于返回循环访问集合的枚举器。在实现IEnumerable接口时，通常还需要实现IEnumerator接口。IEnumerator接口支持对非泛型集合的简单迭代，包括Current属性、MoveNext()方法和Reset()方法。

例如，通过继承IEnumerable和IEnumerator接口来定义一个集合存储商品信息，并遍历输出：

// 集合
using System.Collections;
namespace _06
{
    public class Goods //定义集合中的元素类，表示商品信息类
    {
        public string Code { get; set; }
        public string Name { get; set; }
        public Goods(string code, string name)
        {
            Code = code;
            Name = name;
        }
    }
    public class JHClass : IEnumerable, IEnumerator //定义集合类
    {
        private readonly Goods[] _goods;
        public JHClass(Goods[] gArray)
        {
            _goods = new Goods[gArray.Length];
            for (int i = 0; i < gArray.Length; i++)
            {
                _goods[i] = gArray[i];
            }
        }
        IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()
        {
            return (IEnumerator)this;
        }
        int position = -1;
        object IEnumerator.Current
        {
            get { return _goods[position]; }
        }
        public bool MoveNext()
        {
            position++;
            return (position < _goods.Length);
        }
        public void Reset()
        {
            position = -1;
        }
    }
    class Program
    {
        static void Main()
        {
            Goods[] goodsArray = {
                new Goods("T0001", "HuaWei MateBook"),
                new Goods("T0002", "荣耀V30 5G"),
                new Goods("T0003", "华为平板电脑")
            };
            JHClass jhList = new JHClass(goodsArray);
            foreach (Goods g in jhList)
            {
                Console.WriteLine(g.Code + " " + g.Name);
            }
            Console.ReadLine();
        }
    }
}

（二）List 和 IList

List是一个具体的类，表示可以由索引访问的对象的列表；而IList是一个接口，表示可以由索引访问的对象的集合。IList接口由ICollection和IEnumerable接口实现。
例如：

// IList接口及与List的比较
namespace _IList
{
    class IList_Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            IList<string> ilist = new List<string> { "Mark", "John" };
            List<string> list = new List<string>();
            list.Add("Mark");
            list.Add("John");
            foreach (string lst in list)
            {
                Console.WriteLine(lst);
            }
            Console.WriteLine();
            Console.WriteLine("---对比---");
            Console.WriteLine();
            foreach (string lst in ilist)
            {
                Console.WriteLine(lst);
            }
            Console.ReadLine();
        }
    }
}