数组与List＜T＞

什么是数组

在C#中，数组是一种数据结构，用于存储同一类型的多个元素。数组一旦创建，其大小就是固定的。数组中的元素是通过索引访问的，索引从0开始。

如何创建和使用数组：

1. 声明数组：声明数组时，必须指定数组的类型和数组的大小。

   int[] myArray = new int[5]; // 创建一个可以存储5个整数的数组

2. 初始化数组：可以在声明时或之后初始化数组。

   int[] myArray = new int[5] {1, 2, 3, 4, 5}; // 创建并初始化数组

   或者

   int[] myArray = {1, 2, 3, 4, 5}; // 初始化数组

3. 访问数组元素：使用索引访问数组元素。

   int firstElement = myArray[0]; // 获取第一个元素
   myArray[1] = 10; // 设置第二个元素为10

4. 遍历数组：可以使用for循环或foreach循环遍历数组。

   for(int i = 0; i < myArray.Length; i++)
   {
       Console.WriteLine(myArray[i]);
   }

   或者

   foreach(int value in myArray)
   {
       Console.WriteLine(value);
   }

    

数组的优缺点

优点： 

1. 快速访问：因为数组是索引的，你可以直接通过索引访问元素，这比查找列表或其他集合中的元素要快。

2. 固定大小：创建数组后，你不能改变其大小。如果需要不同大小的集合，你可能需要使用列表或其他数据结构。

3. 内存连续：数组在内存中是连续存储的，这意味着可以快速进行内存映射。

缺点：

1. 大小固定：一旦创建，你不能改变数组的大小，这可能会限制你的灵活性。

2. 存储不同类型的数据：数组只能存储一种类型的数据。

3. 初始化必要：在使用数组之前，你需要知道其大小并进行初始化。

 数组的使用场景

1. 存储集合中的数据：数组可以用于存储数据集合，如学生的成绩，商品的价格等。

2. 作为函数参数：数组可以作为函数的参数，用于传递多个值。

3. 作为返回值：函数可以返回一个数组。

4. 多维数组：C# 支持多维数组，适用于表示表格和矩阵等数据结构。

5. 数组作为集合：数组可以作为数据结构，如栈、队列或哈希表的元素。

6. 数组作为参数创建数组的方法：使用params关键字可以创建接受一个数组类型参数的方法，方便地将一组参数传递给方法。

7. 使用LINQ查询数组：数组支持LINQ（Language Integrated Query），可以用来进行查询、过滤和转换数组中的数据。

8. 数组复制：使用Array类的Copy方法可以复制数组。

 什么是List<T>?

‌List在C#中是一个泛型类，位于‌System.Collections.Generic‌命名空间下。List<T>是一个动态数组，用于存储和操作一组元素的集合，其中T是元素的类型‌。List<T>允许在数组末尾添加、删除、搜索和排序元素，提供了更灵活和方便的操作方法‌

List<T>的基本操作

1. ‌添加元素‌：可以使用Add(T item)方法将对象添加到列表中，或者使用AddRange(IEnumerable<T> collection)方法添加集合中的元素到列表中‌1。
2. ‌插入元素‌：使用Insert(int index, T item)方法在指定位置插入元素‌1。
3. ‌删除元素‌：可以使用Remove(T item)移除特定的对象，RemoveAt(int index)移除指定索引处的元素，RemoveAll(Predicate<T> match)移除所有匹配条件的元素，或者使用Clear()移除所有元素‌13。
4. ‌查找元素‌：使用Contains(T item)判断是否包含特定的对象，IndexOf(T item)返回对象的索引，FindIndex(Predicate<T> match)返回匹配特定条件的元素的索引，或者Find(Predicate<T> match)返回匹配特定条件的第一个元素‌13。
5. ‌排序‌：可以使用Sort()对列表进行排序，或者使用Reverse()反转列表中元素的顺序‌1。
6. ‌转换和复制‌：使用ToArray()将列表转换为数组，或者使用CopyTo(T[] array)将列表中的元素复制到一个新的数组中‌1。
7. ‌统计和求和‌：使用Sum(Func<T, int> selector)计算集合中元素的和，或者使用Average(Func<T, int> selector)计算集合中元素的平均值‌1。

List<T>的底层原理

List的底层实现是基于数组。当创建一个列表时，会初始化一个数组来存储元素。列表会自动管理数组的大小，并在需要时进行扩展或收缩。当列表的元素数量达到数组的容量时，列表会创建一个更大的数组，并将元素从旧数组复制到新数组中‌3。这种动态管理的特性使得List非常适合用于存储和管理动态数据集合。

List<T>的优缺点

优点：

1. 动态大小：List的大小可以动态增加或减少，以适应添加或移除元素的需求。

2. 简单的API：List提供了一组直观、易用的方法来执行常见操作，如添加、移除、排序和搜索元素。

3. 泛型支持：List允许你指定存储在其中的数据类型，这提供了类型安全和更好的性能。

4. 与LINQ集成：List可以很容易地与LINQ（语言集成查询）一起使用，以进行复杂的查询和转换操作。

5. 与其他集合类型的互操作性：List可以与其他集合类型（如数组和ArrayList）互操作。

缺点：

1. 性能：对于频繁的元素插入和删除操作，List的性能可能不如数组。

2. 索引访问：与数组相比，通过索引访问List中间元素的速度较慢。

 List<T>的使用场景

1. 创建和初始化List：

   List<int> numbers = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5 };

2. 添加元素到List：

   numbers.Add(6);

3. 从List中移除元素：

   numbers.Remove(4);

4. 遍历List中的元素：

   foreach (int number in numbers)
   {
       Console.WriteLine(number);
   }

5. 查找特定元素的索引：

   int index = numbers.IndexOf(3);

6. 在特定位置插入元素：

   numbers.Insert(2, 99);

7. 使用条件查询创建List的子集：

   List<int> evenNumbers = numbers.FindAll(n => n % 2 == 0);

8. 对List进行排序：

   numbers.Sort();

9. 使用LINQ查询List：

   var sum = numbers.Sum();

10. 清空List：

    numbers.Clear();

数组与List<T>的区别

1. 大小限制：数组的大小是固定的，一旦创建，你不能改变它的大小。而List<T>是可扩展的，你可以添加或移除元素，而不需要指定数组的大小。

2. 类型转换：数组可以转换为List<T>，但不能直接转换为其他类型的数组（除非使用反射）。反之，List<T>可以轻松转换为数组。

3. 性能：在性能上，数组通常会略胜一筹，因为List<T>在添加或移除元素时会进行内部的边界检查和内存重分配。

4. 索引器：数组使用从0开始的索引器，而List<T>也是从0开始的，但List<T>还提供了一个索引器，可以动态增加或减少。