C#零基础入门篇(15. Array、ArrayList 和 List 的比较)

在 C# 中，`Array`、`ArrayList` 和 `List<T>` 都用于存储和管理数据集合，但它们在类型安全性、性能、灵活性和使用场景上存在显著差异。以下是对这三种集合的详细比较：

## 1. 概述

| 特性         | Array            | ArrayList          | List<T>          |
| ------------ | ---------------- | ------------------ | ---------------- |
| **类型**     | 基础数据结构     | 非泛型集合         | 泛型集合         |
| **类型安全** | 类型安全         | 非类型安全         | 类型安全         |
| **性能**     | 固定大小，高性能 | 动态大小，性能较低 | 动态大小，高性能 |
| **灵活性**   | 固定大小         | 动态大小           | 动态大小         |
| **使用场景** | 固定大小集合     | 动态集合（已过时） | 动态集合（推荐） |

## 2. 详细比较

### 2.1 Array（数组）
- **定义**：`Array` 是 C# 中最基本的集合类型，用于存储固定大小的元素集合。
- **类型安全**：数组是类型安全的，只能存储声明时指定的类型。
- **性能**：由于大小固定，数组在内存分配和访问上非常高效。
- **灵活性**：数组大小在声明后不能改变，需要重新声明才能调整大小。
- **使用场景**：适用于大小固定且不需要频繁修改的集合。
- **示例代码**：
  ```
  int[] numbers = new int[5] { 1, 2, 3, 4, 5 };
  numbers[0] = 10;  // 修改元素
  ```

### 2.2 ArrayList
- **定义**：`ArrayList` 是一个动态数组，可以存储任意类型的对象。
- **类型安全**：`ArrayList` 是非泛型集合，可以存储任何类型的对象，但需要进行类型转换。
- **性能**：由于需要进行类型转换和动态扩容，性能相对较低。
- **灵活性**：动态大小，可以根据需要自动调整容量。
- **使用场景**：在 .NET Framework 中用于动态集合，但已被 `List<T>` 替代。
- **示例代码**：
  ```
  ArrayList list = new ArrayList();
  list.Add(1);  // 添加整数
  list.Add("Hello");  // 添加字符串
  int num = (int)list[0];  // 需要显式类型转换
  ```

### 2.3 List<T>
- **定义**：`List<T>` 是一个泛型集合，用于存储动态大小的元素集合。
- **类型安全**：`List<T>` 是泛型集合，只能存储指定类型的元素，避免了类型转换的开销。
- **性能**：由于类型安全和动态扩容机制，`List<T>` 在性能上优于 `ArrayList`，接近数组。
- **灵活性**：动态大小，可以根据需要自动调整容量。
- **使用场景**：推荐用于需要动态集合的场景，是现代 C# 开发中的首选。
- **示例代码**：
  ```
  List<int> numbers = new List<int>();
  numbers.Add(1);  // 添加整数
  numbers.Add(2);
  int first = numbers[0];  // 直接访问元素
  ```

## 3. 性能对比

| 操作         | Array          | ArrayList          | List<T>            |
| ------------ | -------------- | ------------------ | ------------------ |
| **初始化**   | 高效           | 高效               | 高效               |
| **添加元素** | 不支持动态添加 | 动态添加，性能较低 | 动态添加，性能较高 |
| **访问元素** | 高效           | 高效               | 高效               |
| **删除元素** | 不支持动态删除 | 动态删除，性能较低 | 动态删除，性能较高 |
| **内存占用** | 固定大小       | 动态扩容           | 动态扩容           |

## 4. 推荐使用场景

- **Array**：适用于大小固定且不需要频繁修改的集合。
- **ArrayList**：已过时，不推荐使用。在需要动态集合时，优先选择 `List<T>`。
- **List<T>**：适用于需要动态集合的场景，是现代 C# 开发中的首选。

## 5. 示例代码对比

### 5.1 Array 示例
```
int[] numbers = new int[5] { 1, 2, 3, 4, 5 };
numbers[0] = 10;  // 修改元素
Console.WriteLine(numbers[0]);  // 输出：10
```

### 5.2 ArrayList 示例
```
ArrayList list = new ArrayList();
list.Add(1);  // 添加整数
list.Add("Hello");  // 添加字符串
int num = (int)list[0];  // 需要显式类型转换
Console.WriteLine(num);  // 输出：1
```

### 5.3 List<T> 示例
```
List<int> numbers = new List<int>();
numbers.Add(1);  // 添加整数
numbers.Add(2);
int first = numbers[0];  // 直接访问元素
Console.WriteLine(first);  // 输出：1
```

---

通过以上比较，可以清楚地看到 `Array`、`ArrayList` 和 `List<T>` 的优缺点。在现代 C# 开发中，建议优先使用 `List<T>`，因为它结合了类型安全和动态大小的优点，同时性能也优于 `ArrayList`。