- 新手學ASP.NET 3.5網絡開發
- 孔琳俊 陳松等編著
- 87字
- 2018-12-27 20:32:31
5 數組和集合
上一章介紹了.NET中的字符串操作技術，下面繼續介紹另一種常用的數據類型：數組和集合。同字符串一樣，數組和集合也是Web開發中最重要的類型之一，用于表示一組性質相近的對象。
5.1 數組
數組能夠按一定規律把相關的數據組織在一起，并通過“索引”或“下標”快速存取這些數據。本節首先介紹數組的基本概念，理解這些概念是學習使用數組的基礎。
5.1.1 什么是數組
【本節示例參考：\示例代碼\C05\Example_Array】
數組即一組數據，它把一系列數據組織在一起，成為一個可操作的整體。例如，當一個做事細心的妻子去超市買東西時，或許會事先列出一個清單：
（1）油；
（2）鹽；
（3）醬；
（4）醋；
（5）毛毛熊；
（6）……
可以稱這個清單為“需購物品”，它有規律地列出了其內部的數據，且其內部數據具有相同的性質。在程序語言中，可以稱這樣一個清單為數組：
//聲明數組
String[] myStrArr =new String[5]{ "油", "鹽", "醬", "醋", "毛毛熊" };
在數組中，其中的每一個元素對應排列次序下標。當使用其中的某個元素時，可以直接利用這個次序下標，具體如下：
1. //輸出數組元素
2. for(int i=0;i<5;i++)
3. {
4. Page.Response.Write("myStrArr["+i+"]="+myStrArr[i]+"<br/>");
5. }
將輸出數組myStrArr中所有的元素，如圖5.1所示。
圖5.1 輸出數組元素
說明
同C語言和大部分語言一樣，C#的下標也是從0開始，而不是從1開始。
數組中的元素可以是任意的類型，如上面給出的示例，其中的每個元素都是字符串類型。除此之外，元素還可以是其他的基本數據類型，甚至又是一個數組。如果數組的元素又是數組，那么這個數組稱為多維數組，下面是一個二維數組的例子：
//聲明一個二維數組
String[,] myStrArr2 =new String[3,2]{ { "油", "鹽" }, { "《圍城》", "《晨露》" }, { "毛毛熊", "Snoopy" } };
在這個例子中，數組的第一維包含了三個元素，而每一個元素又是一個數組，分別包含了兩個元素。此時稱數組的秩為2；第一維的元素類型為數組，長度為3；第二維的元素類型為字符串，長度為2。
通過這個具體的例子，讀者可以思考“秩”、“維”、“元素類型”，以及“長度”的概念。同一維數組一樣，多維數組中的每一個元素，也可以通過下標方式來引用，如：
myStrArr[0]指一維數組{“油”,“鹽”}。
myStrArr[0,0]指字符串“油”。
下面的代碼，可以輸出myStrArr2中的所有元素。
代碼5-1 輸出數組元素：Default.aspx.cs
1. //輸出二維數組元素
2. for(int i=0;i<3;i++)
3. {
4. Page.Response.Write("--myStrArr2["+i+"]<br/>");
5. for(int j=0;j<2;j++)
6. {
7. Page.Response.Write("----myStrArr2["+i+","+j+"]="+myStrArr2[i,j]+"<br/>");
8. }
9. }
輸出結果如圖5.2所示。
圖5.2 分層輸出二維數組
5.1.2 創建數組
【本節示例參考：\示例代碼\C05\Array_Create】
在C#中，使用如下語法創建一個數組。
1.一維數組
data type[]arr name=new data type[int length]
這種方式定義一個元素數據類型為data type、長度為length的數組arr name，例如：
int[]myIntArr=new int[100]; //定義一個長度為100的int數組
string[]mystringArr=new string[100]; //定義一個長度為100的string數組
object[]myObjectArr=new object[100]; //定義一個長度為100的object數組
其中，數據類型data type既可以是常用數據類型（如int、float等），也可以是對象（如String、StringBuilder等）。
data type[]arr name=new data type[]{item1,item2,…,itemn}
這種方式定義一個元素數據類型為data type，并通過“=”運算符進行賦值，其初始值為所給出的元素{item1，item2，…，itemn}的個數，例如：
int[]myIntArr2=new int[]{1,2,3}; //定義一個int數組，長度為3
string[]mystringArr2=new string[]{"油","鹽"}; //定義一個string數組，長度為2
在這種定義下，不必給出數組的長度定義，數組的長度自動設置，為所給出的元素{item1，item2，…，itemn}的個數。即下面的兩種定義完全相同：
int[] myIntArr2=new int[]{1,2,3};
int[] myIntArr2=new int[3]{1,2,3};
2.多維數組
data type[,…,]arr name=new data type[int length1,int length2,…,int lengthn]
這種方式定義一個元素數據類型為data type，秩為n，各維長度分別為length1，length2，…，lengthn的數組arr name，例如：
int[,]myIntArr=new int[10,100]; //定義一個10＊100的二維int數組
string[,,]mystringArr=new string[2,2,3]; //定義一個2＊2＊3的三維string數組
這里就定義了兩個多維數組。也可以用下面的方法進行多維數組的定義：
data_type[,…,] arr_name = new data_type[,…,]]
{
{item1, item2, … ,itemn}
…
}
例如：
int[,]myIntArr2=new int[,]{{1,2,3},{-1,-2,-3}}; //2＊3的二維int數組
string[,]mystringArr2=new string[,]{{"油","鹽"},{"《圍城》","《晨露》"}}; //2＊2的二維string數組
同一維數組一樣，在這種定義下，可以不必給出各維的長度定義，各維長度根據所給出的賦值元素自動確定。
3.交錯數組
C#支持各個維度長度不同的多維數組，稱為交錯數組，也稱為“數組的數組”。交錯數組的定義如下：
data type[][]…arr name=new data type[int length1][int length2]…
這個定義和定義多維數組非常類似，區別在于，交錯數組必須單獨初始化交錯數組每一維中的元素。例如，下面定義一個第一維長度為3的交錯數組：
1. int[][]myJaggedArray=new int[3][];
2. myJaggedArray[0]=new int[5];
3. myJaggedArray[1]=new int[4];
4. myJaggedArray[2]=new int[2];
這個交錯數組myJaggedArray，每個元素都是一個一維整數數組。第一個元素是由5個整數組成的數組，第二個是由4個整數組成的數組，而第三個是由2個整數組成的數組。
data_type[][]…arr_name=new data_type[][]…
{
new data_type[]{item1,…,new data_type[]itemn}
…
}
這種方式在聲明數組的同時進行初始化，同樣可以不指定各維的長度，例如：
1. int[][]myJaggedArray=new int[][]
2. {
3. new int[]{1,3,5,7,9},
4. new int[]{0,2,4,6},
5. new int[]{11,22}
6. };
5.1.3 數組基類Array
System.Array類是所有.NET中數組的基類，提供創建、操作、搜索和排序數組的方法，其屬性和方法如圖5.3所示。
圖5.3 System.Array類
Array類常用屬性和方法的簡單說明，如表5.1所示。
表5.1 Array類常用屬性/方法說明
5.1.4 訪問數組元素
【本節示例參考：\示例代碼\C05\Array_AccessItem】
訪問數組的元素包括讀取或設置某個元素的值，最基本的方法是通過下標定位元素，另外還可以使用GetValue/SetValue方法。
1.通過下標定位元素
C#中數組對其中的元素進行排序，并從0開始計數，這樣每一個元素都會有一個唯一的下標，通過這個下標，就可以定位唯一的一個元素。下面通過示例來說明。
（1）一維數組：
string[]myStrArr={"油", "鹽", "醬", "醋", "毛毛熊"};
這里，myStrArr[0]=“油”；myStrArr[4]=“毛毛熊”。如果試圖訪問超過下標范圍的數據，則會出現如下異常：
System.IndexOutOfRangeException: 索引超出了數組界限
（2）多維數組：
string[,] myStrArr2={{"油","鹽"},{"《圍城》","《晨露》"},{"毛毛熊","Snoopy"}};
定義之后，myStrArr2[0,0]=“油”；myStrArr2[2,1]=“Snoopy”。
（3）交錯數組：
1. int[][]myJaggedArray=new int[][]
2. {
3. new int[]{1,3,5,7,9},
4. new int[]{0,2,4,6},
5. new int[]{11,22}
6. };
定義之后則有：myJaggedArray[0][0]=1；myJaggedArray[1][1]=2；myJaggedArray[2][1]=22。
下面的代碼可以循環輸出所有的交錯數組元素。
代碼5-2 輸出交錯數組元素：Default.aspx.cs
1. for(int i=myJaggedArray.GetLowerBound(0);i<=myJaggedArray.GetUpperBound(0);i++)
2. {
3. Console.WriteLine("item{0}",i);
4. for(int j=myJaggedArray[i].GetLowerBound(0);j<=myJaggedArray[i].GetUpperBound(0);j++)
5. {
6. Console.WriteLine(" item{0}{1}:{2}",i,j,myJaggedArray[i][j]);
7. }
8. }
2.使用GetValue/SetValue
GetValue方法定義如下：
public object GetValue(params int[]indices);
其中，多個int型參數indices的含義為下標。方法返回一個object對象，這是C#中所有對象的基類，使用多態性，它可以指向所有的C#對象。下面的代碼使用GetValue方法，循環輸出一個二維數組所有元素。
代碼5-3 使用GetValue輸出二維數組元素示例：Default.aspx.cs
1. //定義二維數組
2. string[,]myStrArr2=new string[,]{{"油","鹽"},{"《圍城》","《晨露》"},{"毛毛熊","Snoopy"}};
3. //循環輸出
4. for(int i=myStrArr2.GetLowerBound(0);i<=myStrArr2.GetUpperBound(0);i++)
5. {
6. Console.WriteLine("item{0}",i);
7. for(int j=myStrArr2.GetLowerBound(1);j<=myStrArr2.GetUpperBound(1);j++)
8. {
9. Console.WriteLine(" item{0}{1}:{2}",i,j,myStrArr2.GetValue(i,j));
10. }
11. }
SetValue的功能為數組的某個元素賦值，其定義及參數表同GetValue相似，不作贅述。
5.1.5 轉化元素類型
【本節示例參考：\示例代碼\C05\ Array_ConvertAll】
定義數組時，需要為其中的元素指定數據類型。有時候，在應用中需要重新轉化元素的類型，這可以使用Array對象的CovertAll方法實現：
public static TOutput[] ConvertAll<TInput,TOutput> (TInput[] array,Converter <TInput,TOutput>
converter)
其中，類型參數TInput為源數組元素的類型，TOutput為目標數組元素的類型。參數array為要轉換為目標類型的從零開始的一維Array，converter為一個Converter對象，用于將每個元素從一種類型轉換為另一種類型。方法的返回值是目標類型的數組，包含從源數組轉換而來的元素。
Convert對象表示將對象從一種類型轉換為另一種類型的方法，其定義為：
public delegate TOutput Converter<TInput,TOutput>( TInput input)
其中，類型參數TInput為要轉換的對象的類型，TOutput為要將輸入對象轉換到的類型。參數input為要轉換的對象。方法的返回值為TOutput，它表示已轉換的TInput。
下面的代碼示例將一個元素類型為int的數組轉化為string類型。
代碼5-4 使用ConvertAll轉化數據元素類型：Default.aspx.cs
1. protected void Page_Load(object sender,EventArgs e)
2. {
3. //定義一個整數類型的數組，并輸出
4. int[]src={1,2,3};
5. Page.Response.Write("<br/>");
6. foreach(int i in src)
7. {
8. Page.Response.Write(i+":"+i.GetType()+"<br/>");
9. }
10.
11. //將整數數組轉化為字符串類型，并輸出
12. string[]desc=Array.ConvertAll(src,
13. new Converter<int,string>(IntToString));
14. Page.Response.Write("<br/>");
15. foreach(string str in desc)
16. {
17. Page.Response.Write(str+":"+str.GetType()+"<br/>");
18. }
19. }
20.
21. ///<summary>
22. ///Converter委托
23. ///</summary>
24. ///<param name="i">整數類型的數據</param>
25. ///<returns>由輸入轉化而成的字符串類型數據</returns>
26. public static string IntToString(int i)
27. {
28. return i.ToString();
29. }
代碼首先在第3～9行定義了一個整數類型的數組src，并輸出其中的元素和數據類型；
第11～13行利用Array類的ConvertAll方法將src轉化為字符串類型，方法的第二個參數中使用了一個委托IntToString，其實現在第21～29行。這個委托功能簡單，將一個輸入的整數參數轉化為字符串，并返回。
第14～19行將轉化后的字符串數組輸出。程序運行結果如圖5.4所示。
圖5.4 使用ConvertAll方法轉化數組元素類型
5.1.6 遍歷數組元素
【本節示例參考：\示例代碼\C05\ Array_Traverse】
遍歷數組是指訪問數組中的全部元素一次并且僅一次。可以在遍歷的過程中完成許多操作，如查找等。有兩種方式可以遍歷整個數組，具體如下。
1.使用GetLowerBound/GetUpperBound方法
GetLowerBound方法可以獲取數組某一維上的最低下標，而GetUpperBound則可獲取其最高下標，利用這兩個參數和for語句，可以實現數組的遍歷。
public int GetLowerBound (int dimension)
public int GetUpperBound (int dimension)
其中，參數dimension為需要獲取上下標的數組維度。
下面的示例實現了對二維數組的遍歷。
代碼5-5 利用for語句遍歷數組示例：Default.aspx.cs
1. //定義二維數組
2. string[,]myStrArr2=new string[,]{{"油","鹽"},{"《圍城》","《晨露》"},{"毛毛熊","Snoopy"}};
3. //遍歷
4. for(int i=myStrArr2.GetLowerBound(0);i<=myStrArr2.GetUpperBound(0);i++)
5. {
6. for(int j=myStrArr2.GetLowerBound(1);j<=myStrArr2.GetUpperBound(1);j++)
7. {
8. //處理每一個元素
9. }
10. }
2.使用foreach
還可以使用更為簡便的方法來實現數組的遍歷，那就是foreach關鍵字，這種方法對于處理高維數組尤其方便。foreach語句格式如下：
foreach (data_typt item_name in arr_name)
{
//處理每一個元素
}
注意
foreach語句獲取的元素是最深層的元素，因此，無論處理幾維的數組，使用一層的foreach循環就可以了。
例如，下面的代碼實現同樣的二維數組遍歷。
代碼5-6 利用foreach遍歷數組示例：Default.aspx.cs
1. //定義二維數組
2. string[,]myStrArr2=new string[,]{{"油","鹽"},{"《圍城》","《晨露》"},{"毛毛熊","Snoopy"}};
3. //遍歷
4. foreach(string item in myStrArr2)
5. {
6. {
7. //處理每一個元素
8. }
9. }
5.1.7 排序數組元素
【本節示例參考：\示例代碼\C05\ Array_Sort】
對數組進行排序是指按照一定的排序規則，如遞增或遞減規則，重新排列數組中的所有元素。可以使用Array類的Sort方法完成這個功能。Sort方法有多種重載方式，常用的形式如下：
public static void Sort(Array array);
其中，參數array為待排序的數組。下面的示例首先定義了一個數組，含有元素{5,4,3,2,1}，然后利用Sort方法對其排序。
代碼5-7 利用Sort排序數組示例：Default.aspx.cs
1. ///<summary>
2. /// 利用Sort方法排序數組
3. ///</summary>
4. public void TestSort()
5. {
6. int[]myArr={5,4,3,2,1}; //定義數組
7.
8. //輸出原始數組：原始數組:5->4->3->2->1->
9. Page.Response.Write("原始數組:");
10. for(int i=0;i<myArr.Length;i++)
11. Page.Response.Write(myArr[i]+"->");
12.
13. Array.Sort(myArr); //對數組排序
14.
15. Page.Response.Write("<br/>");
16.
17. //并輸出排序后的數組：1->2->3->4->5->
18. Page.Response.Write("排序以后數組:");
19. for(int i=0;i<myArr.Length;i++)
20. Page.Response.Write(myArr[i]+"->");
21. }
有時候需要進行所謂的關鍵字排序，例如，有兩個數組arrSid和arrSname，分別代表一組學生的學號和姓名，如果想要根據學號順序輸出姓名，或反之，都需要使用數組的排序操作，那么，如何把這兩個數組聯系在一起排序呢？這時就可以使用Sort的下面這種形式進行關鍵字排序。
public static void Sort(Array keys, Array items);
其中，參數keys代表關鍵字數組，而items代表另一個數組。利用Sort，下面的代碼可實現上述需求。
代碼5-8 利用Sort實現數組多關鍵字排序示例：Default.aspx.cs
1. ///<summary>
2. /// 利用Sort實現數組多關鍵字排序
3. ///</summary>
4. public void TestSortMultiKey()
5. {
6. //定義數組
7. int[]arrSid={5,4,3,2,1};
8. string[]arrSname={"張三","李四","王五","麻子","淘氣"};
9.
10. //輸出原始數組：原始數組:張三(5)->李四(4)->王五(3)->麻子(2)->淘氣(1)->
11. Page.Response.Write("原始數組:");
12. for(int i=0;i<arrSid.Length;i++)
13. Page.Response.Write(arrSname[i]+"("+arrSid[i]+"->");
14.
15. //根據學號關鍵字排序
16. Array.Sort(arrSid,arrSname);
17. Page.Response.Write("<br/>");
18.
19. //并輸出排序后的數組：淘氣(1)->麻子(2)->王五(3)->李四(4)->張三(5)
20. Page.Response.Write("排序以后數組:");
21. for(int i=0;i<arrSid.Length;i++)
22. Page.Response.Write(arrSname[i]+"("+arrSid[i]+"->");
23. }
示例非常簡單，輸出已經在注釋中給出，因此不作詳細說明。
5.1.8 查找數組元素
【本節示例參考：\示例代碼\C05\ Array_Search】
在數組中查找元素，可以有兩種解釋：一是從整個數組中尋找到與給定值相同的元素，可以使用Array類的BinarySearch方法完成這個功能；二是判斷數組中是否含有一個特定的元素，可以用Contains方法實現。
1.BinarySearch方法
BinarySearch使用二進制搜索算法在一維的排序Array中搜索值，注意必須是已經排序的數組。如果找到給定的值，則返回其下標；否則，返回一個負整數。其常用形式如下：
public static int BinarySearch(Array array,object value);
其中，參數array為待搜索的數組，value為要尋找的元素值。下面的示例首先定義了一個數組，含有元素{5,4,3,2,1}，然后利用BinarySearch方法返回其中的元素3的下標（2）。
代碼5-9 利用BinarySearch搜索數組元素示例：Default.aspx.cs
1. ///<summary>
2. /// 利用BinarySearch二分搜索
3. ///</summary>
4. void TestBinarySearch()
5. {
6. //定義數組
7. int[]myArr={5,4,3,2,1};
8.
9. //利用Sort排序
10. Array.Sort(myArr);
11.
12. //利用BinarySearch二分搜索
13. int target=3;
14. int result=Array.BinarySearch(myArr,target);//2
15. Page.Response.Write(target+"的下標為"+result+"<br/>"); //2
16. }
2.Contains方法
Contains方法可以確定某個特定值是否包含在數組中，返回一個bool值。Array類的這個方法實際上是對IList接口中方法的實現，其常用形式為：
bool IList.Contains(object value);
其中，參數value代表所要驗證的元素值，下面的示例判斷學生數組arrSname中是否包含“王五”。
代碼5-10 利用Contains判斷數組是否包含某個元素：Default.aspx.cs
1. ///<summary>
2. /// 利用Contains方法檢查是否包含某個元素
3. ///</summary>
4. void TestContains()
5. {
6. //定義數組
7. string[]arrSname={"張三","李四","王五","麻子","淘氣"};
8.
9. //判斷是否含有某值
10. string target="王五";
11. bool result=((System.Collections.IList)arrSname).Contains(target);
12. Page.Response.Write("是否包含"+target+"="+result+"<br/>"); //true
13. }
可以看到，在使用Contains方法時，需要首先將數組轉換為IList（隊列集合）對象。這是因為，本質上，數組是一種特殊的集合對象，因此可以把它轉換為一個集合對象。對于集合，將在下一章中對其進行詳細的討論。
5.1.9 反轉數組元素
【本節示例參考：\示例代碼\C05\ Array_Reverse】
反轉數組是指將一維數組中的全部或部分元素的順序，按照其逆序重新排列。可以使用Array類的Reverse靜態方法完成這個功能。其常用的形式為：
public static int Reverse(Array array);
public static int Reverse(Array array,int index, int length);
其中，參數index指定所要反轉元素的起始下標，而length指定所要反轉的元素個數。
第一個重載形式可以反轉整個數組元素，參數array為待反轉的數組。下面的示例首先定義了一個數組，含有元素{5,4,3,2,1}，然后利用Reverse方法進行反轉。
代碼5-11 利用Reverse反轉數組示例：Default.aspx.cs
1. ///<summary>
2. /// 利用Reverse方法反轉數組
3. ///</summary>
4. public void TestReverse()
5. {
6. //定義數組
7. int[]myArr={5,4,3,2,1};
8.
9. //輸出原始數組：原始數組:5->4->3->2->1->
10. Page.Response.Write("原始數組：");
11. for(int i=0;i<myArr.Length;i++)
12. Page.Response.Write(myArr[i]+"，");
13.
14. Page.Response.Write("<br/>");
15.
16. //對數組反轉
17. Array.Reverse(myArr);
18.
19. //并輸出反轉后的數組：1->2->3->4->5->
20. Page.Response.Write("反轉以后數組：");
21. for(int i=0;i<myArr.Length;i++)
22. Page.Response.Write(myArr[i]+"，");
23. }
5.1.10 復制數組
【本節示例參考：\示例代碼\C05\ Array_Copy】
復制數組可以得到一個和原數組完全一樣的新數組，可以用Array的Copy或CopyTo方法來實現。
1.Copy方法
在使用Copy方法進行數組復制操作之前，必須首先為新的數組分配空間，然后再通過復制操作向新的數組空間中填入元素值。靜態方法Copy的常用重載形式為：
public static void Copy(Array sourceArray,Array destinationArray,int length);
其中，參數sourceArray為源數組，destinationArray為目標數組，而length為要復制的元素數目，默認的復制操作從第一個元素開始。下面的示例首先定義了一個數組，含有元素{5,4,3,2,1}，然后利用Copy方法獲取一個新的數組，包含了源數組的前3項。
代碼5-12 利用Copy復制數組示例：Default.aspx.cs
1. ///<summary>
2. /// 利用Copy靜態方法復制數組
3. ///</summary>
4. public void TestCopy()
5. {
6. //定義數組
7. int[]myArr={5,4,3,2,1};
8.
9. //輸出原始數組：原始數組:5，4，3，2，1，
10. Page.Response.Write("原始數組：");
11. for(int i=0;i<myArr.Length;i++)
12. Page.Response.Write(myArr[i]+"，");
13. Page.Response.Write("<br/>");
14.
15. //復制數組
16. int[]newArr=new int[3];
17. Array.Copy(myArr,newArr,3);
18.
19. //并輸出反復制的數組：5，4，3，
20. Page.Response.Write("復制數組：");
21. for(int i=0;i<newArr.Length;i++)
22. Page.Response.Write(myArr[i]+"，");
23. }
注意
在使用Copy進行復制數組之前，必須要首先定義一個新的數組，并對其分配空間。另外，還需保證所分配的空間足夠容納所要復制的元素。否則在復制時將出現異常：“System.ArgumentException：目標數組的長度不夠”。
2.CopyTo方法
CopyTo和Copy方法的功能類似，但它是一個實例方法，即需要在數組對象上引用。另外，它只能復制源數組所有的元素，并可以控制元素在目標數組中存放的起始位置。其常用重載形式為：
public virtual void CopyTo( Array array, int index);
其中，參數array代表所要復制的目標數組，index則表示開始復制的元素下標。下面的代碼實現對源數組的復制，并從第3個位置開始存放。
代碼5-13 利用CopyTo復制數組示例：Default.aspx.cs
1. ///<summary>
2. /// 利用CopyTo靜態方法復制數組
3. ///</summary>
4. public void TestCopyTo()
5. {
6. //定義數組
7. int[]myArr={5,4,3,2,1};
8.
9. //輸出原始數組：原始數組:5，4，3，2，1，
10. Page.Response.Write("原始數組：");
11. for(int i=0;i<myArr.Length;i++)
12. Page.Response.Write(myArr[i]+"，");
13. Page.Response.Write("<br/>");
14.
15. //復制數組
16. int[]newArr=new int[7];
17. myArr.CopyTo(newArr,2);
18.
19. //并輸出復制的數組：0，0，5，4，3，2，1，
20. Page.Response.Write("復制數組：");
21. for(int i=0;i<newArr.Length;i++)
22. Page.Response.Write(newArr[i]+"，");
23. }
另外，從輸出結果還可以看到，在初始化int型數組時，其默認值為0。
5.2 集合
上面介紹的數組常常用來實現靜態的操作，即不改變其空間大小，如查找、遍歷等。數組也可以實現動態的操作，如插入、刪除等，但不推薦使用，而應盡量使用本節介紹的集合來代替。
5.2.1 什么是集合
集合是指一組類似的對象。在.NET中，任意類型的對象都可以放入一個集合中。.NET中的集合類存在于System.Collections命名空間中，其常用的類和結構如圖5.5所示。
圖5.5 System.Collections命名空間常用類和結構
從圖5.5中可以看出，System.Collections空間中的集合種類眾多，主要包括如下。
1.一般集合
一般集合是常見的集合數據結構，包括哈希表、隊列、堆棧、字典和列表等。對于這些集合的詳細含義，讀者可參考數據結構方面的資料，本書不作詳細介紹，簡單說明如下：
（1）列表（ArrayList）：一個一維的動態數組，可以裝載一組相似的數據元素。
（2）隊列（Quene）：先進先出的列表。
（3）堆棧（Stack）：先進后出的列表。
（4）哈希表（Hashtable）：集合中的每個元素都是一個<鍵（key），值（value）>對的列表。
（5）字典（DictionaryEntry）：一個<鍵（key），值（value）>對。
2.專用集合
專用集合是具有特定用途的集合，如StringCollection類，其元素只能為String對象。
3.位集合
位集合的元素為位標志，每個元素都是一位，而不是一個對象，常用于操作數只包含1、0的集合。
5.2.2 列表類ArrayList
System.Collections.ArrayList類實現了可變大小的一維數組，其常用屬性和方法如圖5.6所示。
圖5.6 ArrayList類的屬性和方法
ArrayList類常用屬性和方法的簡單說明，如表5.2所示。
表5.2 ArrayList類常用屬性/方法說明
下面各節，將詳細介紹其中最常用的方法。
5.2.3 創建列表
【本節示例參考：\示例代碼\C05\ArrayList_Create】
利用ArrayList的構造函數來創建一個新的列表，常用的形式如下：
public ArrayList();
public ArrayList(int capacity);
參數capacity可以指定所創建列表的初始容量。如果不指定，則初始容量為.NET的默認值16。下面的代碼創建了兩個列表對象：
ArrayList arr1=new ArrayList();
ArrayList arr2=new ArrayList(100);
其中，arr1的初始容量為16，arr2為100。目前，兩者里面都是空的，沒有任何元素。隨著操作的進行，當列表中的元素達到其最大容量時，列表將自動將其容量增加1倍。另外，如果想要使用ArrayList，首先需要在代碼頭部引入命名空間：
using System.Collections;
5.2.4 遍歷列表
【本節示例參考：\示例代碼\C05\ArrayList_Traverse】
1.使用foreach語句
遍歷列表是指訪問列表中的所有元素一遍，可以使用foreach語句完成這個功能。下例使用foreach輸出列表arr1中的所有元素。
代碼5-14 使用foreach遍歷列表示例：Default.aspx.cs
1. ///<summary>
2. /// 利用Foreach語句遍歷集合
3. ///</summary>
4. void TestForeach()
5. {
6. ArrayList arr1=new ArrayList();
7.
8. //循環添加元素0～9
9. for(int i=0;i<10;i++)
10. arr1.Add(i);
11.
12. //使用foreach遍歷數組，輸出所有元素
13. foreach(object item in arr1)
14. {
15. Page.Response.Write(item+"<br/>");
16. }
17. }
2.使用GetEnumerator方法
除了foreach之外，還可以使用ArrayList的GetEnumerator方法實現列表的遍歷。其形式為：
public virtual IEnumerator GetEnumerator();
該方法返回整個ArrayList的枚舉對象IEnumerator。這個對象可以得到一個集合對象的所有元素，其最主要的屬性為Current，用于獲取集合中的當前元素。
主要的方法包括：
MoveNext：將枚舉推進到集合的下一個元素。在傳遞到集合的末尾之后，枚舉數放在集合中最后一個元素后面，且調用MoveNext會返回false。
Reset：將枚舉設置為其初始位置，該位置位于集合中第一個元素之前。
下面的代碼使用GetEnumerator實現上面foreach同樣的列表遍歷功能。
代碼5-15 使用GetEnumerator遍歷列表示例：Default.aspx.cs
1. ///<summary>
2. /// 利用GetEnumerator遍歷數組
3. ///</summary>
4. void TestGetEnumerator()
5. {
6. ArrayList arr1=new ArrayList();
7.
8. //循環添加元素0～9
9. for(int i=0;i<10;i++)
10. arr1.Add(i);
11.
12. //使用GetEnumerator遍歷數組
13. System.Collections.IEnumerator enm=arr1.GetEnumerator();
14. while(enm.MoveNext())
15. {
16. Page.Response.Write(enm.Current+"<br/>");
17. }
18. }
注意
最初，枚舉數被定位于集合中第一個元素的前面。此時，調用Current會引發異常。因此在讀取Current的值之前，必須調用MoveNext將枚舉數提前到集合的第一個元素。
5.2.5 添加元素
【本節示例參考：\示例代碼\C05\ArrayList_Add】
可以通過ArrayList的Add和AddRange方法，實現向一個列表中添加數據。兩者的區別在于：Add一次只能添加一個元素，而AddRange一次可以添加多個元素，這多個元素需要放在一個集合或數組中。兩者常用的形式如下：
public int Add(object value);
public void AddRange(ICollection c);
下面的示例中，首先定義了一個列表arr1，然后使用Add方法，向arr1中添加了兩個元素，其中第一個為字符串對象“Hello”，第二個為一個整數對象1。
然后分別定義了兩個列表arr2、arr3，并分別使用Add和AddRange方法試圖將arr1中的所有數據都添加到arr2、arr3中。從結果中可以看出，只有使用AddRange才能實現這個目的，而使用Add方法則可以得到一個二維數組，第一維的元素為arr1。
代碼5-16 向ArrayList中添加元素示例：Default.aspx.cs
1. ArrayList arr1=new ArrayList();
2.
3. //向arr1中添加一個字符串對象“Hello”
4. object item=new object();
5. item="Hello";
6. arr1.Add(item); //arr1：{"Hello"}
7. //向arr1中添加一個整數對象1
8. item=1;
9. arr1.Add(item); //arr1：{"Hello",1}
10.
11. //向另一個列表中添加arr1中的所有元素
12. ArrayList arr2=new ArrayList();
13. arr2.Add(arr1); //arr2只有一個元素：{arr1}={{“Hello",1}}
14.
15. ArrayList arr3=new ArrayList();
16. arr3.AddRange(arr1); //arr3：{"Hello",1}
Add和AddRange方法只能將元素添加到列表的末尾，如果想要在列表的任意位置添加元素，則需要使用Insert方法。
5.2.6 插入元素
【本節示例參考：\示例代碼\C05\ArrayList_Insert】
如前面所述，使用ArrayList的Insert和InsertRange方法，可以實現向一個列表中的任意位置添加數據。這兩者的區別同Add與AddRange的區別類似，Insert一次只能添加一個元素，而InsertRange一次可以添加某個集合中的多個元素。兩者常用的形式分別如下：
public int Insert(int index, object value);
public void InsertRange(int index, ICollection c);
其中，參數index指定元素所要插入的位置，從0開始索引。下面的示例中，首先定義了一個列表arr1，然后使用Add方法，向arr1中添加了兩個元素，其中第1個為字符串對象“Hello”，第2個為一個整數對象1。然后，在兩者之間插入一個整數型數組元素{1,2,3}。
代碼5-17 向ArrayList中插入元素示例：Default.aspx.cs
1. ArrayList arr1=new ArrayList();
2.
3. //向arr1中添加一個字符串對象“Hello”
4. object item=new object();
5. item="Hello";
6. arr1.Add(item); //arr1：{"Hello"}
7. //向arr1中添加一個整數對象1
8. item=1;
9. arr1.Add(item); //arr1：{"Hello",1}
10.
11. //插入一個數組元素arr2
12. int[]arr2=new int[]{1,2,3};
13. arr1.Insert(1,arr2);
使用Insert方法把arr2插入在位置1后，arr1的結果如圖5.7所示。可以看出，arr1的長度為3，下標1處的元素為數組arr2，里面又包括了3個整數元素。
圖5.7 使用Insert后的arr1結果
如果把代碼第13行的Insert改為InsertRange，則將會把數組中的所有元素插入到arr1中，而不是數組本身，結果將如圖5.8所示。
圖5.8 使用InsertRange后的arr1結果
5.2.7 刪除元素
【本節示例參考：\示例代碼\C05\ArrayList_Delete】
ArrayList中支持刪除元素的方法分別如下：
public void Remove(object obj);
該方法用于刪除數組中特定對象obj的第一個匹配項。參數obj為要從ArrayList移除的Object。
public void RemoveAt(int index);
該方法用于移除ArrayList的指定索引處的元素。參數index為要移除的元素的從0開始的索引。
public void RemoveRange(int index,int count);
該方法用于從ArrayList中移除一定范圍的元素。參數index為要移除元素的起始索引（從0開始計數），參數count為要移除的元素數。
下面的示例中，首先定義了一個列表arr1，使用Add方法添加進10個元素（整數0～9），然后分別使用上面的3種方法，分別刪除掉元素3、元素5，以及元素{7, 8, 9}。
代碼5-18 從ArrayList中刪除元素示例：Default.aspx.cs
1. ArrayList arr1=new ArrayList();
2.
3. //循環添加元素1～9
4. for(int i=0;i<10;i++)
5. arr1.Add(i);
6.
7. //使用Remove()，刪除掉3
8. arr1.Remove(3);
9.
10. //使用RemoveAt()，刪除掉5，注意：此時，元素5的下標為？
11. arr1.RemoveAt(4);
12.
13. //使用RemoveRange()，一次刪除掉7、8、9，注意，元素7的下標為？
14. arr1.RemoveRange(5,3);
5.2.8 簡單排序
【本節示例參考：\示例代碼\C05\ArrayList_SimpleSort】
對集合元素進行排序也是非常重要的操作之一，許多進一步的操作可以在排序的基礎上進行，例如二分查找等。ArrayList使用Sort方法來實現排序功能，其常用形式如下：
public virtual void Sort();
該形式可以對整個ArrayList中的元素進行排序。
下例簡單使用了無參數的Sort方法，對一個列表中的元素進行排序。這時，默認的排序策略為非遞減排序。
代碼5-19 使用Sort方法對列表排序示例：Default.aspx.cs
1. ///<summary>
2. /// 利用Sort方法進行排序
3. ///</summary>
4. public void TestSort()
5. {
6. ArrayList arr1=new ArrayList();
7.
8. //循環添加元素5～1
9. for(int i=5;i>0;i--) //arr1:{5,4,3,2,1}
10. arr1.Add(i);
11.
12. //使用Sort()，實現簡單的非遞減排序
13. arr1.Sort(); //arr1:{1,2,3,4,5}
14. }
5.2.9 復雜排序
【本節示例參考：\示例代碼\C05\ArrayList_ComplexSort】
有時需要進行更為復雜的排序操作。例如，利用逆向比較策略（即1>2策略）進行排序等。這時需要首先利用IComparer接口實現一個具體的比較策略，然后再利用Sort方法進行排序，所用到的Sort方法形式如下：
public virtual void Sort(IComparer comparer);
該方法使用指定的比較策略對整個ArrayList中的元素進行排序。其中，參數comparer為比較元素時要使用的比較策略，是對接口IComparer的實現。
下例中，首先利用IComparer接口方法，實現一個逆向比較策略類。IComparer中包含一個Compare接口，需要對這個接口進行實現，返回一個整數值來表示兩個待比較對象x、y的大小關系。正數表示x>y；0表示x= =y；負數表示x<y。
代碼5-20 使用Compare方法實現逆比較示例：Default.aspx.cs
1. public class myReverserClass:IComparer
2. {
3. //實現IComparer接口的Compare方法，實現逆比較
4. int IComparer.Compare(Object x,Object y)
5. {
6. if(Convert.ToInt32(x)>Convert.ToInt32(y))
7. return-1;
8. else if(Convert.ToInt32(x)==Convert.ToInt32(y))
9. return 0;
10. else
11. return 1;
12. }
13. }
然后，便可以使用這個比較器，結合Sort方法進行逆排序，如下所示：
1. ArrayList arr1=new ArrayList();
2.
3. //循環添加元素1～5
4. for(int i=1;i<6;i++) //arr1:{1,2,3,4,5}
5. arr1.Add(i);
6.
7. //使用逆比較策略，實現逆排序
8. IComparer myComparer=new myCompareReverse();
9. arr1.Sort(myComparer); //arr1:{5,4,3,2,1}
另外，當需要對數組中的某一部分進行排序時，可以使用Sort的如下形式：
public virtual void Sort(int index,int count,IComparer comparer);
這里使用指定的比較策略對部分ArrayList中的元素進行排序。參數index為要排序的起始索引，count為要排序的范圍的長度，comparer為比較元素時要使用的比較策略，是對接口IComparer的實現。
5.2.10 查找元素
【本節示例參考：\示例代碼\C05\ArrayList_Search】
在集合中對特定元素的查找也是常用的操作之一，ArrayList提供了二分查找的方法BinarySearch，可以在O(logn)時間復雜度內完成查找，其常用形式如下：
public virtual int BinarySearch(object value);
在整個已排序的ArrayList中搜索元素，并返回該元素從0開始的索引。
代碼5-21首先使用默認的非遞增簡單排序方法對一個列表中的元素進行排序，然后使用BinarySearch方法搜索其中的特定元素，并輸出其索引。
代碼5-21 使用BinarySearch方法查找元素示例：Default.aspx.cs
1. ArrayList arr1=new ArrayList();
2.
3. //循環添加元素10～1
4. for(int i=0;i<10;i++)
5. arr1.Add(10-i);
6.
7. //使用BinarySearch，查找元素7，并輸出
8. arr1.Sort(); //首先需要進行排序
9. int idx=arr1.BinarySearch(7);
10. Page.Response.Write("arr["+idx+"]=7");//arr[6]=7
如果使用指定的排序策略對集合中的元素進行排序之后，相應地，也可以使用同樣的排序策略，結合BinarySearch方法實現元素的查找。這時，其形式為：
public virtual int BinarySearch(object value,IComparer comparer);
此時，將使用指定的比較器在整個已排序的ArrayList中搜索元素，并返回該元素從0開始的索引。參數value為要查找的元素，而Icomparer為指定的比較策略，可參考5.2.9節相關內容。
5.3 隊列
上一節介紹了集合中的列表類ArrayList，下面介紹一個特殊的列表——隊列。
5.3.1 什么是隊列
隊列實際上是一種特殊的列表。它對列表的操作進行了限制，要求列表中的元素必須滿足先進先出的原則，這類似于現實生活中的排隊，如圖5.9所示。
圖5.9 隊列示意圖
說明
隊列及后面所介紹的堆棧等，都是非常重要的數據結構，掌握它們的思想及典型應用，在程序設計中具有重要的作用。但是，本書將不從程序設計的層次討論Queue類的應用，而僅從集合操作的層次進行討論。如果讀者不了解數據結構的內容，筆者強烈建議補充一下這方面的知識。
5.3.2 隊列類Queue
Queue類常用屬性和方法如圖5.10所示。
圖5.10 Queue類的屬性和方法
Queue類最主要的方法為入隊操作Enqueue和出隊操作Dequeue，分別完成在隊列尾的添加新元素操作和在隊列頭的刪除元素操作。其他Queue支持的方法，如遍歷、清空等，和ArrayList類似，這里不作贅述。
5.3.3 創建隊列
【本節示例參考：\示例代碼\C05\Queue_Create】
利用Queue的構造函數來創建一個新的隊列，常用的形式包括：
public Queue ();
public Queue (int capacity);
public Queue( int capacity, float growFactor);
參數capacity可以指定所創建列表的初始容量，如果不指定，則初始容量為.NET的默認值32。而參數growFactor則指定當隊列滿后容量的增長率，新容量等于當前容量與growFactor的乘積，默認值為2.0。下面的代碼創建了3個隊列對象：
Queue queue1=new Queue();
Queue queue2=new Queue(100);
Queue queue3=new Queue(100,1.5f);
其中，queue1的初始容量為32，queue2為100。目前，兩者里面都是空的，沒有任何元素。隨著操作的進行，當列表中的元素達到其最大容量時，列表將自動增長至200。而對于queue3，其初始容量為100，當列表中的元素達到其最大容量時，列表將自動增長至150。
與ArrayList一樣，如果想要使用Queue，首先需要在代碼頭部引入命名空間：
using System.Collections;
5.3.4 元素入隊
【本節示例參考：\示例代碼\C05\Queue_Enqueue】
可以通過Queue的Enqueue，實現一個元素的入隊操作，其形式如下：
public virtual void Enqueue(object obj);
下面的示例中，首先定義了一個隊列queue1，然后使用Enqueue方法，向其中添加了3個元素，其中第1個為字符串對象“Hello”，第2個為一個整數對象1，第3個為整數型數組arr1。
代碼5-22 使用Enqueue元素入隊示例：Default.aspx.cs
1. Queue queue1=new Queue();
2.
3. //字符串："Hello"入隊
4. object item=new object();
5. item="Hello";
6. queue1.Enqueue(item);
7. //整數：1入隊
8. item=1;
9. queue1.Enqueue(item);
10. //數組：arr1={1,2,3}入隊
11. int[]arr1=new int[]{1,2,3};
12. queue1.Enqueue(arr1);
隊列中的元素如圖5.11所示。
圖5.11 隊列入隊示例
5.3.5 元素出隊
【本節示例參考：\示例代碼\C05\Queue_Dequeue】
與Enqueue相反，可以通過Queue的Dequeue實現一個元素的出隊操作，其形式如下：
public virtual object Dequeue();
下面的示例中，首先定義了一個隊列queue1，然后使用Enqueue方法，依次入隊3個元素。然后再使用Dequeue方法，輸出所有的元素。注意，這個輸出的順序和入隊的順序是一致的。
代碼5-23 使用Dequeue元素出隊示例：Default.aspx.cs
1. Queue queue1=new Queue();
2.
3. //依次入隊："Hello"、1、{1,2,3}
4. queue1.Enqueue("Hello");
5. queue1.Enqueue(1);
6. queue1.Enqueue(new int[]{1,2,3});
7.
8. //通過出隊操作，輸出隊列中的所有元素，這個順序，與入隊的順序一致
9. object outItem=new object();
10. while(queue1.Count>0)
11. {
12. outItem=queue1.Dequeue();
13. Page.Response.Write(outItem+"<br/>");
14. }
此時，代碼輸出的結果應與圖5.11所示相同。
5.4 堆棧
上面介紹了具有先入先出特征的隊列，下面繼續介紹另一種具有先入后出特征的集合對象：堆棧。
5.4.1 什么是堆棧
與Queue一樣，System.Collections.Stack實際上也是一種操作受限的列表，它要求列表中的元素必須滿足先進后出的原則，如圖5.12所示。
圖5.12 堆棧示意圖
5.4.2 堆棧類Stack
Stack類常用屬性和方法如圖5.13所示。其中，最主要的方法為入棧操作Push和出棧操作Pop，分別完成在堆棧的頂部添加和刪除元素的操作。其他Stack支持的方法，如遍歷、清空等，和ArrayList類似。
圖5.13 Stack類的屬性和方法
5.4.3 創建堆棧
【本節示例參考：\示例代碼\C05\Stack_Create】
利用Stack的構造函數來創建一個新的堆棧，常用的形式包括：
public Stack ();
public Stack (int capacity);
參數capacity可以指定所創建列表的初始容量。如果不指定，則初始容量為.NET的默認值10。當堆棧中的元素達到其最大容量時，其容量將自動增加一倍。下面的代碼創建了兩個堆棧對象：
Stack Stack1=new Stack();
Stack Stack2=new Stack(100);
其中，Stack1的初始容量為10，Stack2為100。同ArrayList、Queue一樣，如果想要使用Stack，首先需要在代碼頭部引入命名空間：
using System.Collections;
5.4.4 元素入棧
【本節示例參考：\示例代碼\C05\Stack_Push】
可以通過Stack的Push，實現一個元素的入棧操作，其形式如下：
public virtual void Push(object obj);
下面的示例中，首先定義了一個堆棧Stack1，然后使用Push方法，向其中添加了3個元素，其中第1個為字符串對象“Hello”，第2個為一個整數對象1，第3個為整數型數組arr1。
代碼5-24 使用Push元素入棧示例：Default.aspx.cs
1. Stack stack1=new Stack();
2.
3. //字符串："Hello"入棧
4. object item=new object();
5. item="Hello";
6. stack1.Push(item);
7. //整數：1入棧
8. item=1;
9. stack1.Push(item);
10. //數組：arr1={1,2,3}入棧
11. int[]arr1=new int[]{1,2,3};
12. stack1.Push(arr1);
堆棧中的元素是如何存放的？把堆棧假想為一個盛放油餅的框子，那么“Hello”這張餅被壓在最下面，整數1在中間，數組{1，2，3}在框子的最上面，效果如圖5.14所示。
圖5.14 堆棧出棧示例
5.4.5 元素出棧
【本節示例參考：\示例代碼\C05\Stack_Pop】
與Push相反，可以通過Stack的Pop實現一個元素的出棧操作，其形式如下：
public virtual object Pop();
在下面的示例中，首先定義了一個堆棧Stack1，然后使用Push方法，依次入隊3個元素。再使用Pop方法，輸出所有的元素。這個輸出的順序和入隊的順序是相反的。
代碼5-25 使用Pop元素出棧示例：Default.aspx.cs
1. Stack stack1=new Stack();
2.
3. //依次入棧："Hello"、1、{1,2,3}
4. stack1.Push("Hello");
5. stack1.Push(1);
6. stack1.Push(new int[]{1,2,3});
7.
8. //利用Pop方法，循環輸出stack1中所有的元素，注意，輸出的順序與入棧的順序是相反的
9. object outItem=new object();
10. while(stack1.Count>0)
11. {
12. outItem=stack1.Pop();
13. Response.Write(outItem+"<br/>");
14. }
此時，代碼輸出的結果應與圖5.14相同，就像從框子中把油餅逐個取出一樣。
承上啟下
■ 學完本章后，讀者需要回答：
1.什么是數組？.NET基礎類庫中的System.Array和數組是什么關系？
2.能夠使用數組完成以下操作。
（1）元素訪問：GetValue
（2）轉化類型：ConvertAll
（3）遍歷數組：foreach
（4）排序數組：Sort
（5）查找元素：BinarySearch/Contains
（6）反轉數組：Reverse
（7）復制數組：Copy/CopyTo
3.C#中的集合命名空間包括哪些類？
4.能夠使用ArrayList類完成以下操作。
（1）添加元素：Add/AddRange
（2）插入元素：Insert/InsertRange
（3）刪除元素：Remove/RemoveAt/RemoveRange
（4）排序元素：Sort
（5）查找元素：BinarySeach
5.Queue類和Stack類的特點是什么？如何實現隊列及堆棧的以下操作。
（1）入隊：Enqueue
（2）出隊：Dequeue
（3）入棧：Push
（4）出棧：Pop
■ 在下一章中，讀者將會了解：
1.利用VS.NET開發環境尋找語法錯誤和邏輯錯誤的技術。
2.利用Exception類和try-catch來捕捉程序異常的技術。
3.異常執行的先后順序。