C#集合--数组

Array类是所有一维和多维数组的隐式基类，同时也是实现标准集合接口的最基本的类型。Array类实现了类型统一，因此它为所有数组提供了一组通用的方法，不论这些数组元素的类型，这些通用的方法均适用。

正因为数组如此重要，所以C#为声明数组和初始化数组提供了明确的语法。在使用C#语法声明一个数组时，CLR隐式地构建Array类--合成一个伪类型以匹配数组的维数和数组元素的类型。而且这个伪类型实现了generic集合接口，比如IList<string>接口。

CLR在创建数组类型实例时会做特殊处理--在内存中为数组分配连续的空间。这就使得索引数组非常高效，但这却阻止了对数组的修改或调正数组大小。

Array类实现了IList<T>接口和IList接口。Array类显示地实现了IList<T>接口，这是为了保证接口的完整性。但是在固定长度集合比如数组上调用IList<T>接口的Add或Remove方法时，会抛出异常（因为数组实例一旦声明之后，就不能更改数组的长度）。Array类提供了一个静态的Resize方法，使用这个方法创建一个新的数组实例，然后复制当前数组的元素到新的实例。此外，在程序中，当在任何地方引用一个数组都会执行最原始版本的数组实例。因此如果希望集合大小可以调整，那么你最好使用List<T>类。

数组元素可以是值类型也可以是引用类型。值类型数组元素直接存在数组中，比如包含3个整数的数组会占用24个字节的连续内存。而引用类型的数组元素，占用的空间和一个引用占用的空间一样（32位环境中4个字节，64为环境中8个字节）。我们先来看下面的代码：

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");

对应的内存分配变化如下面几张图所示：

执行完int[] numbers=new int[3]之后，在内存中分配了8×3=24个字节，每个字节都为0。

执行完numbers[0]=1之后，数组声明后的第一个8字节变为00 00 00 01。

同样地，执行完numbers[1]=7之后，第二段8个字节变为00 00 00 07。

对应引用类型的数组，我们用一张图来说明内存分配：

看起来分复杂，其实内存分配示意图如下

通过Clone方法可以克隆一个数组，比如arrayB = arrayA.Clone()。但是，克隆数组执行浅拷贝，也就是说数组自己包含的那部分内容才会被克隆。简单说，如果数组包含的是值类型对象，那么克隆了这些对象的值。而数组的子元素是引用类型，那么仅仅克隆引用类型的地址。

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

与之对应的内存分配示意图：

如果需要执行深拷贝，即克隆引用类型的子对象；那么你需要遍历数组并手动的克隆每个数组元素。深克隆规则也适用于.NET其他集合类型。

尽管数组在设计时，主要使用32位的索引，它也在一定程度上支持64位索引，这需要使用那些既接收Int32又接收Int64类型参数的方法。这些重载方法在实际中并没有意义，因为CLR不允许任何对象--包括数组在内--的大小超过2G（无论32位的系统还是64位的系统）

构造数组和索引数组

创建数组和索引数组的最简单方式就是通过C#语言的构建器

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

或者，你可以通过调用Array.CreateInstance方法动态地创建一个数组实例。你可以通过这种方式指定数组元素的类型和数组的维度。而GetValue和SetValue方法允许你访问动态创建的数组实例的元素。

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];

动态创建的零索引的数组可以转换为一个匹配或兼容的C＃数组。比如，如果Apple是Fruit的子类，那么Apple[]可以转换成Fruit[]。这也是为什么object[]没有作为统一的数组类型，而是使用Array类；答案在于object[]不仅与多维数组不兼容，而且还与值类型数组不兼容。因此我们使用Array类作为统一的数组类型。

GetValue和SetValue对编译器生成的数组也起作用，若想编写一个方法处理任何类型的数组和任意维度的数组，那么这两个方法非常有用。对于多维数组，这两个方法可以把一个数组当作索引参数。

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数组的第一个元素，无论数组的维度

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方法时，如果元素与数组类型不兼容，那么会抛出异常。

无论采取哪种方式实例化一个数组之后，那么数组元素自动初始化了。对于引用类型元素的数组而言，初始化数组元素就是把null值赋给这些数组元素；而对于值类型数组元素，那么会把值类型的默认值赋给数组元素。此外，调用Array类的Clear方法也可以完成同样的功能。Clear方法不会影响数组大小。这和常见的Clear方法（比如ICollection<T>.Clear方法）不一样，常见的Clear方法会清除集合的所有元素。

遍历数组

通过foreach语句，可以非常方便地遍历数组：

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

你还可以使用Array.ForEach方法来遍历数组

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

该方法使用Action代理，此代理方法的签名是（接收一个参数，不返回任何值）：

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

下面的代码显示了如何使用ForEach方法

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

你可能会很好奇Array.ForEach是如何执行的，它就是这么执行的

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]);    }}

在内部执行for循环，并调用Action代理。在上面的实例中，我们调用Console.WriteLine方法，所以可以在屏幕上输出1，2，3。

获取数组的长度和维度

Array提供了下列方法或属性以获取数组的长度和数组的维度：

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对于多维数组非常有用。GetUpperBound返回的结果等于指定维度的GetLowerBound+指定维度的GetLength

搜索数组

Array类对外提供了一系列方法，以在一个维度中查找元素。比如：

• BinarySearch方法：在一个排序后的数组中快速找到指定元素；
• IndexOf/LastIndex方法：在未排序的数组中搜索指定元素；
• Find/FindLast/FindIndex/FindLastIndex/FindAll/Exists/TrueForAll方法：根据指定的PRedicated<T>(代理)在未排序的数组中搜索一个或多个元素。

如果没有找到指定的值，数组的这些搜索方法不会抛出异常。相反，搜索方法返回-1（假定数组的索引都是以0开始），或者返回generic类型的默认值（int返回0，string返回null）。

二进制搜索速度很快，但是它仅仅适用于排序后的数组，而且数组的元素是根据大小排序，而不是根据相等性排序。正因为如此，所以二进制搜索方法可以接收IComparer或IComparer<T>对象以对元素进行排序。传入的IComparer或IComparer<T>对象必须和当前数组所使用的排序比较器一致。如果没有提供比较器参数，那么数组会使用默认的排序算法。

IndexOf和LastIndexOf方法对数组进行简单的遍历，然后根据指定的值返回第一个（或最后一个）元素的位置。

以断定为基础（predicate-based）的搜索方法接受一个方法代理或lamdba表达式判断元素是否满足“匹配”。一个断定（predicate）是一个简单的代理，该代理接收一个对象并返回bool值：

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

下面的例子中，我们搜索字符数组中包含字母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");}

上面的代码可以简化为：

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表达式，那么代码还可以更简洁：

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方法则从数组中返回满足断言（predicate）的所有元素。实际上，该方法等同于Enumerable.Where方法，只不过数组的FindAll是从数组中返回匹配的元素，而Where方法从IEnumerable<T>中返回。

如果数组成员满足指定的断言（predicate），那么Exists方法返回True，该方法等同于Enumerable.Any方法。

所以数组的所有成员都满足指定的断言（predicate），那么TrueForAll方法返回True，该方法等同于Enumerable.All方法。

对数组排序

数组有下列自带的排序方法：

public static voi