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C# 中 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

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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。