第三章：數組深入理解與字符串操作詳情 - c,.net,.NET Core,學習教程,開發語言,Html,CSS,前端開發雲中小生博客

🎯 學習目標

第三章：數組深入理解與字符串操作_#c#

3.1 一維數組的詳細操作

3.1.1 數組聲明和初始化的多種方式

// 方式1：先聲明後初始化
int[] numbers1;
numbers1 = new int[5]; // 創建包含5個元素的數組，默認值為0

// 方式2：聲明並初始化大小
int[] numbers2 = new int[3]; // 3個元素，都是0

// 方式3：聲明並直接賦值
int[] numbers3 = new int[] { 1, 2, 3, 4, 5 };

// 方式4：簡化語法（最常用）
int[] numbers4 = { 10, 20, 30, 40, 50 };

// 方式5：使用var關鍵字
var numbers5 = new[] { 1, 2, 3 }; // 編譯器推斷類型

3.1.2 數組內存結構示意圖

第三章：數組深入理解與字符串操作_#.net_02

3.1.3 數組的遍歷方法

string[] fruits = { "蘋果", "香蕉", "橙子", "葡萄", "芒果" };

// 方法1：for循環（可以控制索引）
Console.WriteLine("使用for循環遍歷:");
for (int i = 0; i < fruits.Length; i++)
{
    Console.WriteLine($"索引 {i}: {fruits[i]}");
}

// 方法2：foreach循環（更簡潔，只讀）
Console.WriteLine("\n使用foreach循環遍歷:");
foreach (string fruit in fruits)
{
    Console.WriteLine(fruit);
}

3.1.4 遍歷方法性能對比

方法	控制索引	修改元素	性能	使用場景
for循環	✅	✅	高	需要索引操作
foreach	❌	❌	中	簡單遍歷
GetEnumerator	❌	❌	低	特殊需求

3.1.5 數組的常用操作

// 創建測試數組
int[] scores = { 85, 92, 78, 96, 88, 90 };

// 1. 訪問和修改元素
scores[0] = 87; // 修改第一個元素
Console.WriteLine($"第一個分數: {scores[0]}");
Console.WriteLine($"最後一個分數: {scores[scores.Length - 1]}");

// 2. 數組排序
Array.Sort(scores);
Console.WriteLine("\n排序後的分數:");
foreach (int score in scores)
    Console.Write(score + " ");

// 3. 數組反轉
Array.Reverse(scores);
Console.WriteLine("\n反轉後的分數:");
foreach (int score in scores)
    Console.Write(score + " ");

3.1.6 數組操作效果圖

第三章：數組深入理解與字符串操作_#.NET Core_03

3.2 多維數組

3.2.1 二維數組（表格結構）

// 聲明和初始化二維數組
int[,] matrix = new int[3, 3]; // 3行3列

// 初始化二維數組
int[,] matrix2 = {
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6},
    {7, 8, 9}
};

3.2.2 二維數組結構圖

第三章：數組深入理解與字符串操作_#.net_04

3.2.3 訪問和遍歷二維數組

// 訪問二維數組元素
matrix[0, 0] = 10; // 第一行第一列
matrix[1, 2] = 20; // 第二行第三列

// 遍歷二維數組
Console.WriteLine("二維數組內容:");
for (int row = 0; row < matrix2.GetLength(0); row++) // GetLength(0)獲取行數
{
    for (int col = 0; col < matrix2.GetLength(1); col++) // GetLength(1)獲取列數
    {
        Console.Write(matrix2[row, col] + "\t");
    }
    Console.WriteLine();
}

3.2.4 鋸齒數組（數組的數組）

// 聲明鋸齒數組
int[][] jaggedArray = new int[3][];

// 初始化每個子數組（長度可以不同）
jaggedArray[0] = new int[] { 1, 2, 3 };
jaggedArray[1] = new int[] { 4, 5 };
jaggedArray[2] = new int[] { 6, 7, 8, 9 };

3.2.5 鋸齒數組結構圖

索引0: [1] [2] [3]
索引1: [4] [5]
索引2: [6] [7] [8] [9]

3.2.6 多維數組 vs 鋸齒數組

特性	多維數組	鋸齒數組
內存佈局	連續	不連續
每行大小	固定	可變
性能	更好	稍差
靈活性	低	高

3.3 實際應用：學生成績表

// 使用二維數組存儲多個學生的多科成績
int[,] studentScores = {
    {85, 92, 78},  // 學生1的語文、數學、英語成績
    {76, 88, 95},  // 學生2
    {90, 87, 84},  // 學生3
    {82, 79, 91}   // 學生4
};

string[] subjects = { "語文", "數學", "英語" };

第三章：數組深入理解與字符串操作_#.NET Core_05

3.4 字符串操作

3.4.1 字符串的不可變性

string str1 = "Hello";
string str2 = str1;  // str2和str1引用同一個字符串

Console.WriteLine($"str1: {str1}"); // Hello
Console.WriteLine($"str2: {str2}"); // Hello

// 修改str1
str1 = str1 + " World";  // 創建新的字符串對象

Console.WriteLine($"修改後str1: {str1}"); // Hello World
Console.WriteLine($"str2: {str2}");       // Hello (保持不變)

3.4.2 字符串不可變性示意圖

初始狀態:
str1 → "Hello" ← str2

修改後:
str1 → "Hello World"
str2 → "Hello"

3.4.3 重要概念對比

特性	普通字符串	StringBuilder
可變性	不可變	可變
線程安全	✅	❌
性能(大量修改)	差	優
內存使用	高	低

3.5 字符串常用方法

3.5.1 長度和空值檢查

string text = "C# Programming";

// 基本屬性
Console.WriteLine($"字符串: {text}");
Console.WriteLine($"長度: {text.Length}");
Console.WriteLine($"是否為空: {string.IsNullOrEmpty(text)}");
Console.WriteLine($"是否為空白: {string.IsNullOrWhiteSpace(text)}");

3.5.2 字符串檢查方法統計

第三章：數組深入理解與字符串操作_#開發語言_06

3.5.3 子字符串操作

string sentence = "The quick brown fox jumps over the lazy dog";

// Substring - 提取子字符串
string part1 = sentence.Substring(4);      // 從索引4開始到結尾
string part2 = sentence.Substring(4, 5);   // 從索引4開始，取5個字符

Console.WriteLine($"原句: {sentence}");
Console.WriteLine($"從索引4開始: {part1}");
Console.WriteLine($"從索引4取5個字符: {part2}");

3.5.4 查找和定位

string text = "Hello World, Welcome to C# Programming";

// 查找方法
int index1 = text.IndexOf('W');           // 查找字符第一次出現的位置
int index2 = text.IndexOf("World");       // 查找子字符串
int index3 = text.LastIndexOf('o');       // 從後往前查找

Console.WriteLine($"'W'的位置: {index1}");
Console.WriteLine($"\"World\"的位置: {index2}");
Console.WriteLine($"最後一個'o'的位置: {index3}");

3.5.5 字符串查找性能對比

方法	方向	返回值	性能
IndexOf	前→後	第一個匹配索引	O(n)
LastIndexOf	後→前	最後一個匹配索引	O(n)
Contains	前→後	bool	O(n)

3.5.6 修改和轉換

string original = "  Hello C# World  ";

// 去除空格
string trimmed = original.Trim();         // 去除兩端空格

// 大小寫轉換
string upper = original.ToUpper();        // 全大寫
string lower = original.ToLower();        // 全小寫

// 替換操作
string replaced = original.Replace("C#", "CSharp");

3.5.7 字符串轉換流程圖

第三章：數組深入理解與字符串操作_#.NET Core_07

3.5.8 分割和連接

// 分割字符串
string data = "John,25,Developer,New York";
string[] parts = data.Split(',');

Console.WriteLine("分割結果:");
foreach (string part in parts)
{
    Console.WriteLine(part);
}

// 連接字符串數組
string[] words = { "Hello", "C#", "World" };
string joined1 = string.Join(" ", words);      // 用空格連接

3.5.9 字符串格式化

string name = "張三";
int age = 25;
double salary = 7500.50;

// 方法1：字符串插值（推薦）
string message1 = $"姓名: {name}, 年齡: {age}, 薪資: {salary:C}";

// 數字格式化
double number = 1234.5678;
Console.WriteLine($"默認: {number}");
Console.WriteLine($"貨幣: {number:C}");
Console.WriteLine($"小數兩位: {number:F2}");

3.5.10 格式化方法使用統計

方法	可讀性	性能	推薦度
字符串插值($")	⭐⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐⭐
string.Format	⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐
字符串拼接	⭐⭐	⭐⭐	⭐⭐

3.6 StringBuilder 類

3.6.1 為什麼需要StringBuilder？

using System.Text;

// 性能測試對比
DateTime start1 = DateTime.Now;
string result1 = "";
for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
    result1 += i.ToString(); // 每次拼接都創建新字符串對象
}
DateTime end1 = DateTime.Now;

DateTime start2 = DateTime.Now;
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
    sb.Append(i.ToString()); // 在同一個對象上操作
}
string result2 = sb.ToString();
DateTime end2 = DateTime.Now;

3.6.2 性能對比圖表

普通字符串拼接:
操作次數: 10000
耗時: 150ms
內存分配: 10000+ 個對象

StringBuilder:
操作次數: 10000
耗時: 5ms
內存分配: 1 個主要對象

3.6.3 StringBuilder的常用方法

StringBuilder sb = new StringBuilder();

// 1. Append - 追加內容
sb.Append("Hello");
sb.Append(" ");
sb.Append("World");

// 2. AppendLine - 追加內容並換行
sb.AppendLine();
sb.AppendLine("這是新的一行");

// 3. AppendFormat - 格式化追加
sb.AppendFormat("當前時間: {0:yyyy-MM-dd}", DateTime.Now);

3.6.4 StringBuilder方法使用頻率

第三章：數組深入理解與字符串操作_#開發語言_08

3.7 實際應用場景

3.7.1 場景1：構建動態SQL查詢

StringBuilder sqlBuilder = new StringBuilder();
sqlBuilder.Append("SELECT * FROM Users WHERE 1=1");

string nameFilter = "John";
int minAge = 18;

if (!string.IsNullOrEmpty(nameFilter))
{
    sqlBuilder.Append(" AND Name = '").Append(nameFilter).Append("'");
}

if (minAge > 0)
{
    sqlBuilder.Append(" AND Age >= ").Append(minAge);
}

string finalSql = sqlBuilder.ToString();

3.7.2 場景2：生成HTML內容

StringBuilder htmlBuilder = new StringBuilder();
htmlBuilder.AppendLine("<!DOCTYPE html>");
htmlBuilder.AppendLine("<html>");
htmlBuilder.AppendLine("<head>");
htmlBuilder.AppendLine("    <title>用户列表</title>");
htmlBuilder.AppendLine("</head>");

string[] users = { "Alice", "Bob", "Charlie" };
foreach (string user in users)
{
    htmlBuilder.AppendLine($"        <li>{user}</li>");
}

3.8 學習路徑總結

第三章：數組深入理解與字符串操作_#c#_09

3.8.1 技能掌握程度評估

技能點	初學者	進階	精通
數組聲明初始化	✅	✅	✅
數組遍歷	✅	✅	✅
多維數組	✅	✅	✅
字符串基本操作	✅	✅	✅
字符串不可變性	❌	✅	✅
StringBuilder	❌	✅	✅
性能優化	❌	❌	✅

🎉 恭喜！ 你已經完成了數組和字符串的深入學習。接下來通過實踐練習來鞏固這些知識吧！

3.9 動手練習

3.9.1 練習1：數組排序和統計

1.將原始數組45 78 23 91 34 67 82 15 56 89 72 39 64 97 28 51 76 43 88 61進行正序排序。
2.統計總和、平均值、最大值、最小值 3.統計0-20、21-40、41-60、61-80、81-100的人數

提示

使用 Random 類生成隨機數
Array.Sort() 可以快速排序數組
遍歷數組時注意邊界條件

輸出預期結果

第三章：數組深入理解與字符串操作_#.NET Core_10

3.9.2 練習2：字符串處理工具

輸出原始文本' Hello, this is a Sample Text for Processing! ' 1.將原始文本反轉。 2.單詞計數
3.去除原始文本多餘空格。
4.將文本首字母大寫 5.統計字母在文本中出現的頻率
額外功能測試:
原始字符為C# programming is FUN! 1.字符串長度
2.是否包含'pro' 3.將字符串中的FUN替換為awesome 4.查找'is'的位置。

提示

字符串是不可變的，所有修改操作都會返回新字符串
使用 Split() 方法分割字符串時注意空條目
ToUpper() 和 ToLower() 用於大小寫轉換

預期輸出結果

第三章：數組深入理解與字符串操作_#學習教程_11

3.9.3 練習3：學生成績管理系統增強版

1.兩個數組，學生和科目,為下面數組隨機生成成績報告單

// 使用二維數組和字符串操作構建完整的學生成績管理系統
string[] studentNames = { "張三", "李四", "王五", "趙六" };
string[] subjects = { "語文", "數學", "英語", "物理", "化學" };

2.統計每個學生的平均分和等級

if (average >= 90) return "優秀";
 else if (average >= 80) return "良好";
 else if (average >= 70) return "中等";
 else if (average >= 60) return "及格";
 else return "不及格";

3.輸入一個學生學生姓名，查詢學生成績單 4.各科平均分統計 5.成績等級分佈

提示

二維數組使用 GetLength(0) 和 GetLength(1) 獲取維度
字符串格式化使用 PadRight() 對齊輸出
合理使用方法分解複雜邏輯

預期輸出

第三章：數組深入理解與字符串操作_#學習教程_12

🎉 加油！完成所有練習後，你將熟練掌握C#數組和字符串操作！

附錄

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數組深入理解與字符串操作
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