【转载】每天5分钟用C#学习数据结构（2）顺序表

上一篇介绍了线性表是个啥玩意及两种不同的存储方式，这一篇我们来看看如何使用我们最熟悉的C#语言来实现线性表中的顺序表。

1. 静态顺序表实现：数组

在日常编程中，在处理一组数据时，最常使用的数据类型就是数组。毫不犹豫地说，数组是线性表的顺序存储结构在程序语言中最直接的表现形式。

数组是最基础也是存取速度最快的一种集合类型，在.NET中它是引用类型，也就是说它所需的内存空间会在托管堆上分配，一旦数组被创建，其中的所有元素会被初始化为它们的默认值。

另外需要注意的是，当数组元素为值类型时，数组对象存放的是值类型对象本身。而当元素为引用类型时，数组对象存放的则是对象的引用（指针）。

（1）数组元素为值类型时：

下图展示了上面的数组arrInt在内存（这里如未说明都指在.NET中的内存分配）中的分配形式，可以看到值类型数组在被创建的同时就拥有了默认值0。

（2）数组元素为引用类型时：

下图则展示了上面的数组arrCtrl在内存中的分配，可以看到在托管堆中划分了一块能够存放5个指针的内存区域，并且每个元素都被初始化为null。如果某个元素被赋值，那么会存放一个指向实际对象存储区域的指针。

小结

数组优点很多，缺点也很明显：在实际编程中，无法动态改变集合的大小。

2. 动态顺序表实现：动态数组

如果需要动态地改变数组所占用的内存空间的大小，则需要以数组为基础做进一步的抽象以实现这个功能。在C#中，ArrayList被称为动态数组，它的存储空间可以被动态地改变，同时还有添加、删除元素的功能。

ArrayList：简单好用但不是类型安全的

（1）Add：添加新元素

可以看到，在添加新元素时会进行数组容量的判断，如果达到最大值则会调用方法动态调整数组大小。

（2）RemoveAt：移除指定元素

可以看到，在移除老元素时会进行大量的元素移动操作。这里的ArrayList采用的元素类型是object，所以最后将空出的元素置为null。

（3）EnsureCapacity：动态调整数组大小

事实上，内存空间一旦分配是没有办法更改大小的。ArrayList其实使用“搬家”的方法来实现这个功能的，即当房子住不下这么多人的时候，那么换一个更大的新房子就行了。这里，ArrayList需要扩容时，会在内存空间中开辟一块新区域，容量为原来的2倍，并把所有元素都复制到新内存空间中。

泛型版本：List

由于ArrayList实际存放的是object对象（在.NET中object是万物之宗，即所有类型的父类），在进行存取操作时需要进行大量的装箱和拆箱操作（如果你不知道装箱和拆箱，那么请阅读.NET中六个重要的概念），降低程序性能。于是，从.NET 2.0开始便出现了泛型版本的List，它完美取代了ArrayList。

可以看到，在集合创建的时候就把元素类型限定为int类型，它是安全的，并且还避免了装箱和拆箱操作。因此，在实际编程中一般都会使用List。

3. .NET中的ArrayList与List

在.NET中已经为我们提供了两个强有力的顺序表结构类型，我们可以通过Reflector反编译工具来查看其具体实现。

ArrayList的实现

通过查看源码，我们可以发现，ArrayList关键就在于EnsureCapacity方法动态地调整数组大小。

List的实现

通过查看源码，我们也可以发现，List关键就在于使用了泛型，而其他的方法如Add、Remove以及EnsureCapacity都和ArrayList没有多大区别。

4. 小结

本文介绍了线性表中的顺序表在.NET中的具体实现方式：数组、ArrayList与List，然后从源码层面看了看ArrayList与List的实现关键要点。下一篇我们将进入链表的世界

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