详解c#索引(Index)和范围(Range)

2023-07-14 03:00:03 170

范围和索引为访问序列中的单个元素或范围提供了简洁的语法。

在本教程中，你将了解：

对某个序列中的范围使用该语法。
了解每个序列开头和末尾的设计决策。
了解Index和Range类型的应用场景。

对索引和范围的语言支持

此语言支持依赖于两个新类型和两个新运算符：

System.Index表示一个序列索引。
来自末尾运算符^的索引，指定一个索引与序列末尾相关。
System.Range表示序列的子范围。
范围运算符..，用于指定范围的开始和末尾，就像操作数一样。

让我们从索引规则开始。请考虑数组sequence。0索引与sequence[0]相同。^0索引与sequence[sequence.Length]相同。表达式sequence[^0]不会引发异常，就像sequence[sequence.Length]一样。对于任何数字n，索引^n与sequence[sequence.Length-n]相同。

string[]words=newstring[]
{
//indexfromstartindexfromend
"The",//0^9
"quick",//1^8
"brown",//2^7
"fox",//3^6
"jumped",//4^5
"over",//5^4
"the",//6^3
"lazy",//7^2
"dog"//8^1
};//9(orwords.Length)^0

可以使用^1索引检索最后一个词。在初始化下面添加以下代码：

Console.WriteLine($"Thelastwordis{words[^1]}");

范围指定范围的开始和末尾。范围是排除的，也就是说“末尾”不包含在范围内。范围[0..^0]表示整个范围，就像[0..sequence.Length]表示整个范围。
以下代码创建了一个包含单词“quick”、“brown”和“fox”的子范围。它包括words[1]到words[3]。元素words[4]不在该范围内。将以下代码添加到同一方法中。将其复制并粘贴到交互式窗口的底部。

string[]quickBrownFox=words[1..4];
foreach(varwordinquickBrownFox)
Console.Write($"<{word}>");
Console.WriteLine();

以下代码使用“lazy”和“dog”返回范围。它包括words[^2]和words[^1]。结束索引words[^0]不包括在内。同样添加以下代码：

string[]lazyDog=words[^2..^0];
foreach(varwordinlazyDog)
Console.Write($"<{word}>");
Console.WriteLine();

下面的示例为开始和/或结束创建了开放范围：

string[]allWords=words[..];//contains"The"through"dog".
string[]firstPhrase=words[..4];//contains"The"through"fox"
string[]lastPhrase=words[6..];//contains"the,"lazy"and"dog"
foreach(varwordinallWords)
Console.Write($"<{word}>");
Console.WriteLine();
foreach(varwordinfirstPhrase)
Console.Write($"<{word}>");
Console.WriteLine();
foreach(varwordinlastPhrase)
Console.Write($"<{word}>");
Console.WriteLine();

还可以将范围或索引声明为变量。然后可以在[和]字符中使用该变量：

Indexthe=^3;
Console.WriteLine(words[the]);
Rangephrase=1..4;
string[]text=words[phrase];
foreach(varwordintext)
Console.Write($"<{word}>");
Console.WriteLine();

下面的示例展示了使用这些选项的多种原因。请修改x、y和z以尝试不同的组合。在进行实验时，请使用x小于y且y小于z的有效组合值。在新方法中添加以下代码。尝试不同的组合：

int[]numbers=Enumerable.Range(0,100).ToArray();
intx=12;
inty=25;
intz=36;

Console.WriteLine($"{numbers[^x]}isthesameas{numbers[numbers.Length-x]}");
Console.WriteLine($"{numbers[x..y].Length}isthesameas{y-x}");

Console.WriteLine("numbers[x..y]andnumbers[y..z]areconsecutiveanddisjoint:");
Spanx_y=numbers[x..y];
Spany_z=numbers[y..z];
Console.WriteLine($"\tnumbers[x..y]is{x_y[0]}through{x_y[^1]},numbers[y..z]is{y_z[0]}through{y_z[^1]}");

Console.WriteLine("numbers[x..^x]removesxelementsateachend:");
Spanx_x=numbers[x..^x];
Console.WriteLine($"\tnumbers[x..^x]startswith{x_x[0]}andendswith{x_x[^1]}");

Console.WriteLine("numbers[..x]meansnumbers[0..x]andnumbers[x..]meansnumbers[x..^0]");
Spanstart_x=numbers[..x];
Spanzero_x=numbers[0..x];
Console.WriteLine($"\t{start_x[0]}..{start_x[^1]}isthesameas{zero_x[0]}..{zero_x[^1]}");
Spanz_end=numbers[z..];
Spanz_zero=numbers[z..^0];
Console.WriteLine($"\t{z_end[0]}..{z_end[^1]}isthesameas{z_zero[0]}..{z_zero[^1]}");

索引和范围的类型支持

索引和范围提供清晰、简洁的语法来访问序列中的单个元素或元素的范围。索引表达式通常返回序列元素的类型。范围表达式通常返回与源序列相同的序列类型。
若任何类型提供带Index或Range参数的索引器，则该类型可分别显式支持索引或范围。采用单个Range参数的索引器可能会返回不同的序列类型，如System.Span。

重要

使用范围运算符的代码的性能取决于序列操作数的类型。
范围运算符的时间复杂度取决于序列类型。例如，如果序列是string或数组，则结果是输入中指定部分的副本，因此，时间复杂度为O(N)（其中N是范围的长度）。另一方面，如果它是System.Span或System.Memory，则结果引用相同的后备存储，这意味着没有副本且操作为O(1)。
除了时间复杂度外，这还会产生额外的分配和副本，从而影响性能。在性能敏感的代码中，考虑使用Span或Memory作为序列类型，因为不会为其分配范围运算符。

若类型包含名称为Length或Count的属性，属性有可访问的Getter并且其返回类型为int，则此类型为可计数类型。****不显式支持索引或范围的可计数类型可能为它们提供隐式支持。有关详细信息，请参阅功能建议说明的隐式索引支持和隐式范围支持部分。使用隐式范围支持的范围将返回与源序列相同的序列类型。
例如，以下.NET类型同时支持索引和范围：String、Span和ReadOnlySpan。List支持索引，但不支持范围。
Array具有更多的微妙行为。单个维度数组同时支持索引和范围。多维数组则不支持。多维数组的索引器具有多个参数，而不是一个参数。交错数组（也称为数组的数组）同时支持范围和索引器。下面的示例演示如何循环访问交错数组的矩形子节。它循环访问位于中心的节，不包括前三行和后三行，以及每个选定行中的前两列和后两列：

varjagged=newint[10][]
{
newint[10]{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9},
newint[10]{10,11,12,13,14,15,16,17,18,19},
newint[10]{20,21,22,23,24,25,26,27,28,29},
newint[10]{30,31,32,33,34,35,36,37,38,39},
newint[10]{40,41,42,43,44,45,46,47,48,49},
newint[10]{50,51,52,53,54,55,56,57,58,59},
newint[10]{60,61,62,63,64,65,66,67,68,69},
newint[10]{70,71,72,73,74,75,76,77,78,79},
newint[10]{80,81,82,83,84,85,86,87,88,89},
newint[10]{90,91,92,93,94,95,96,97,98,99},
};

varselectedRows=jagged[3..^3];

foreach(varrowinselectedRows)
{
varselectedColumns=row[2..^2];
foreach(varcellinselectedColumns)
{
Console.Write($"{cell},");
}
Console.WriteLine();
}

在所有情况下，Array的范围运算符都会分配一个数组来存储返回的元素。

索引和范围的应用场景

要分析较大序列的一部分时，通常会使用范围和索引。在准确读取所涉及的序列部分这一方面，新语法更清晰。本地函数MovingAverage以Range为参数。然后，该方法在计算最小值、最大值和平均值时仅枚举该范围。在项目中尝试以下代码：

int[]sequence=Sequence(1000);

for(intstart=0;start
(
subSequence[range].Min(),
subSequence[range].Max(),
subSequence[range].Average()
);

int[]Sequence(intcount)=>
Enumerable.Range(0,count).Select(x=>(int)(Math.Sqrt(x)*100)).ToArray();

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