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1、第4章 數(shù)組與方法,主要內(nèi)容與學習目標 4.1 數(shù)組 4.2 多維數(shù)組 4.3 值類型與引用類型 4.4 方法,主要內(nèi)容與學習目標,主要內(nèi)容： (1)聲明數(shù)組、創(chuàng)建對象數(shù)組、數(shù)組元素的引用。 (2)數(shù)組的Length屬性。 (3)數(shù)組初始化。 (4)可變長度的數(shù)組的聲明。 (5)foreach語句。 (6)數(shù)組對象的賦值運算。 (7)多維數(shù)組的聲明和創(chuàng)建、多維數(shù)組初始化。 (8)二維數(shù)組應用舉例。 (9)值類型與引用類型。 (10)方法。 (11)傳值方式、以傳值方式傳遞值類型參數(shù)、以傳值方式傳遞引用類型參數(shù)。 (12)傳引用方式、以傳引用方式傳遞值類型參數(shù)、以傳引用方式傳遞引用類型參數(shù)。 (
2、13)值傳遞方式與引用傳遞方式比較。 學習目標： (1)使用方法，以模塊方式構造程序。 (2)理解在方法之間傳遞信息的機制。 (3)理解如何聲明數(shù)組、初始化數(shù)組，以及引用數(shù)組的單獨元素。 (4)聲明和操縱多下標數(shù)組。,4.1 數(shù)組,數(shù)組是同一類型的一組變量，數(shù)組允許你通過同一名稱引用這一系列的變量，并使用一個稱為“索引”或“下標”的數(shù)字來進行區(qū)分。數(shù)組中包含的變量(又稱數(shù)組的元素)具有相同的類型，該類型稱為數(shù)組的元素類型。 如果程序中要存儲一個月中每一天的日常開銷，可以創(chuàng)建一個含有 30 個元素的數(shù)組，而不必聲明30個變量。數(shù)組中的每個元素都存有一個值，可通過指定元素的索引進行訪問。 例如，如
3、果要用數(shù)組number表示5個整數(shù)的集合(26, 86, 98, 12, 68)，可以這樣創(chuàng)建數(shù)組number： int[] number = new int[5]; 任務4.1：計算月平均降雨量 問題描述：編寫程序，從輸入對話框中輸入12個月中每個月的實際降雨量，計算月平均降雨量及月實際降雨量與月平均降雨量的偏差。并將結果輸出。 4.1.1 數(shù)組初始化 4.1.2 可變長度的數(shù)組的聲明,4.1.1 數(shù)組初始化,C#通過將初始值括在大括號({})內(nèi)，為在聲明時初始化數(shù)組提供了簡單而直接了當?shù)姆椒?。特別要注意的是，如果聲明時未初始化數(shù)組，則數(shù)組成員自動初始化為該數(shù)組類型的默認初始值。 任務4.2
4、：顯示月名稱 問題描述：修改計算月平均降雨量的程序，使命令窗口中的輸入提示是“一月”而不是“1月”，如圖4.3所示。,圖4.3 從命令窗口中輸入值,4.1.2 可變長度的數(shù)組的聲明,在前面的例子中，我們利用常數(shù)指定數(shù)組的大小，例如下面的語句中的常數(shù)12： double[] difference = new double[12]; 利用常數(shù)聲明數(shù)組大小不總占用有效的存儲空間。例如，假設我們聲明大小為100的整數(shù)數(shù)組： int[] numbers = new int[100]; 我們把利用常數(shù)聲明數(shù)組稱為“定長數(shù)組聲明”。利用定長數(shù)組聲明可能產(chǎn)生兩個問題：第1個問題是程序最多處理100個數(shù)，如果我
5、們需要處理的數(shù)多于100(例如，需要處理101個數(shù))，則必須修改程序后重新編譯，第2個問題是可能產(chǎn)生未充分利用空間的問題，上面的聲明語句分配100個空間而忽略這些空間是否被使用。假設程序平均處理20個數(shù)，那么該程序的平均空間利用率只有20%。C#并不限于定長數(shù)組聲明，還可以在每次運行程序時聲明不同長度的數(shù)組。下面的代碼提示用戶輸入數(shù)組的長度，然后創(chuàng)建指定長度的數(shù)組： int size; Console.WriteLine("請輸入要創(chuàng)建的數(shù)組的元素的個數(shù):"); size = Int32.Parse(Console.ReadLine()); numbers = new int[size]; 任
6、務4.3：創(chuàng)建數(shù)組 問題描述：①在創(chuàng)建數(shù)組時，元素個數(shù)是否能為變量。②數(shù)組的Length屬性。 編寫一控制臺應用程序，先輸入要創(chuàng)建的數(shù)組的元素的個數(shù)，然后輸入每個元素的值，最后將數(shù)組輸出(如圖4.4所示)。,圖4.4 創(chuàng)建數(shù)組,4.2 多維數(shù)組,4.2.1 多維數(shù)組的聲明和創(chuàng)建 4.2.2 多維數(shù)組初始化 4.2.3 二維數(shù)組應用舉例,4.2.1 多維數(shù)組的聲明和創(chuàng)建,除一維數(shù)組之外，C#還支持多維數(shù)組。一維數(shù)組由排列在一行中的所有元素組成，它只有一個索引。從概念上講，二維數(shù)組就像一個具有行和列的表格一樣。考慮以下考試成績的表格(表4.1)，它有5行2列，5行代表5個學生，2列代表2次考試，第
7、1列代表第1次考試的成績，第2列代表第2次考試的成績。 我們可以用一個二維數(shù)組表示這個表。先聲明并創(chuàng)建一個二維數(shù)組Score： int[,] Score = new int[5, 2]; 其中5表示行數(shù)，2表示列數(shù)。二維數(shù)組有兩個索引(索引號從0開始)，其中一個表示行，一個表示列，如我們要將第1行第2列的元素賦值為88，表示為： Score[0, 1] = 88; Score [0, 1]表示學生1的考試2成績，Score[0, 0]表示學生1的考試1成績。,表4.1 學生考試成績表,4.2.2 多維數(shù)組初始化,可以在聲明數(shù)組時將其初始化，如下所示： int[,] myArray = new
8、int[,] {{1,2}, {3,4}, {5,6}, {7,8}}; 如果在聲明數(shù)組時提供了初始值設定項，可省略 new 語句： int[,] myArray = {{1,2}, {3,4}, {5,6}, {7,8}}; 如果要聲明一個數(shù)組變量但不將其初始化，必須使用 new 運算符將數(shù)組分配給此變量，例如： int[,] myArray; myArray = new int[,] {{1,2}, {3,4}, {5,6}, {7,8}}; // 正確 myArray = {{1,2}, {3,4}, {5,6}, {7,8}}; // 錯誤 可以給數(shù)組元素賦值，例如： myArray[
9、2, 1] = 25; 也可以讀取數(shù)組元素的值，例如： int aNumber = myArray1[0, 1];,4.2.3 二維數(shù)組應用舉例,任務4.4：二維數(shù)組 主要知識點：①二維數(shù)組的聲明、創(chuàng)建、初始化。②輸出二維數(shù)組每個元素的值。③將初始化的數(shù)組作為參數(shù)傳遞給方法。④獲得數(shù)組每維的長度。 問題描述：創(chuàng)建一簡單程序，演示二維數(shù)組的聲明、創(chuàng)建、初始化，并將創(chuàng)建的數(shù)組對象以調(diào)用輸出數(shù)組的方法輸出。 任務4.5：學生考試成績統(tǒng)計 主要知識點： 二維數(shù)組的應用。 問題描述：假定5個學生參加了兩門課的考試，試統(tǒng)計出全部學生的最高分和全部學生的最低分及每個學生的平均成績，并輸出(如圖4.6所示)。
10、,圖4.6 成績統(tǒng)計,4.3 值類型與引用類型,前面講的基本數(shù)據(jù)類型都是值類型，到目前為止學過的數(shù)組、String、類是引用類型。如果某個數(shù)據(jù)類型在自己的內(nèi)存分配中包含數(shù)據(jù)，則該數(shù)據(jù)類型是“值類型”?！耙妙愋汀焙兄赶虬瑪?shù)據(jù)的其他內(nèi)存位置的地址。也就是說，值類型變量的值是該變量包含的實際數(shù)據(jù)，該實際數(shù)據(jù)存儲在值類型變量的存儲位置中。引用類型變量的值為一地址，該變量包含的數(shù)據(jù)存儲在該地址指向的內(nèi)存位置中。 下面我們介紹把一個變量的值賦給另外一個變量時發(fā)生的情況，考慮下列使用整數(shù)的賦值語句： int num1, num2; num1 = 14; num2 = num1; num1 += 5;
11、其中，變量聲明語句int num1, num2;分配了存儲了一個類型為int的值的存儲位置，同時命名這個位置為num1；分配了存儲了一個類型為int的值的另一個存儲位置，同時命名這個位置為num2(如圖4.7所示)。 為了在存儲位置為num1的存儲位置存儲一個整數(shù)值，即把一個整數(shù)值賦給變量num1，我們寫出的語句為： num1 = 14; 圖4.8說明了此賦值語句執(zhí)行之后內(nèi)存的狀態(tài)。 為了在存儲位置為num2的地方存儲一個與存儲位置為num1的地方所存儲的值同樣的整數(shù)值，即把num1變量的值賦給變量num2，我們寫出的語句為： num2 = num1; 圖4.9說明此賦值語句執(zhí)行之后內(nèi)存的狀態(tài)
12、。 執(zhí)行語句“num1+=5;”后內(nèi)存的狀態(tài)如圖4.10所示。,圖4.7 聲明整型變量的結果,圖4.8 整型變量賦值的結果一,圖4.9 整型變量賦值的結果二,圖4.10 整型變量賦值的結果三,4.4 方法,方法是用來實現(xiàn)可以由對象或類執(zhí)行的計算或操作。 在前面幾章中，我們已經(jīng)嘗試過如何在自己定義的類中定義自己的Main方法，也定義過事件處理方法，用它們指定我們在程序中發(fā)生的操作，在我們的方法中調(diào)用.NET框架類庫(FCL)中的一些類的方法以執(zhí)行特定的任務，如MessageBox類的Show方法、Int32類的Parse方法、Math類的Pow方法等。 應用程序中的每行代碼都必須在某個方法的內(nèi)部
13、，如Main、Calculate或button1_Click。 可以把在一個程序中多次用到的某個任務定義為方法，如常用的計算、文本和控件的操作。方法對執(zhí)行重復或共享的任務很有用，可以在代碼中的許多不同位置調(diào)用方法，因此可以將方法作為應用程序的生成塊。 用方法構造代碼有以下優(yōu)點： 方法允許將程序分為不連續(xù)的邏輯單元。調(diào)試單獨的單元與調(diào)試不包含方法的整個程序相比要容易得多。 可以在其他程序中使用為某個程序開發(fā)的方法，而通常只需進行少量修改，甚至不需要修改。 4.4.1 傳值方式 4.4.2 以傳值方式傳遞值類型參數(shù) 4.4.3 以傳值方式傳遞引用類型參數(shù) 4.4.4 傳引用方式 4.4.5 以傳引
14、用方式傳遞值類型參數(shù) 4.4.6 以傳引用方式傳遞引用類型參數(shù),4.4.1 傳值方式,如果聲明方法的參數(shù)時，參數(shù)前沒有ref或out修飾符，則調(diào)用方法時，以傳值方式向方法傳遞參數(shù)。在C#中默認為通過值傳遞參數(shù)。 所謂“傳值”，就是在方法調(diào)用時，將實參的值傳遞給形參。如果實參的類型為值類型，則實參的值為該參數(shù)包含的數(shù)據(jù)。如果實參的類型為引用類型，則實參的值為地址。 如參數(shù)是以傳值方式傳遞，形參將創(chuàng)建新的存儲位置，在該存儲位置存儲形參接收的值。也就是說，被調(diào)用的方法將接收實參的一個副本。傳值時，如果對被調(diào)用的方法的值的副本進行修改(也就是形參的值進行修改)，不會影響實參變量的值。也就是說，傳值時，
15、允許在方法體內(nèi)將新值賦給形參。這樣的賦值只影響由形參表示的局部存儲位置的值——它們不影響在方法調(diào)用中給出的實參的值，這是因為參數(shù)以傳值方式傳遞時，形參和實參的存儲位置不同。以傳值方式時，形參的初始化是通過復制對應實參的值來完成的。 在這里我們再給出一個概念：值參數(shù)。值參數(shù)以傳值方式進行傳遞。注意，不要將值參數(shù)和值類型參數(shù)弄混淆。值參數(shù)既可是值類型參數(shù)也可以是引用類型參數(shù)。 值參數(shù)在調(diào)用方法時出現(xiàn)，并由調(diào)用中給定的參數(shù)值初始化。值參數(shù)也是局部變量，它和局部變量一樣，當所在方法返回時消失。,4.4.2 以傳值方式傳遞值類型參數(shù),值類型參數(shù)的值為該參數(shù)包含的實際數(shù)據(jù)，以傳值方式傳遞值類型參數(shù)時，當形
16、參接收到實參的值后，形參變量和實參變量就不再有任何關系。 任務4.6：移動矩形 問題描述：創(chuàng)建一個Rectangle類來描述矩形，矩形有兩個基本屬性即位置和大小。并定義一個方法，將矩形的位置調(diào)整指定的量。,4.4.3 以傳值方式傳遞引用類型參數(shù),引用類型參數(shù)的值是地址，該地址表示的存儲位置存儲的是該引用類型變量引用的對象。以傳值方式傳遞引用類型參數(shù)時，形參分配獨立的存儲位置，該存儲位置與實參的存儲位置不同。形參接收到的值為一地址并將其存儲在形參表示的存儲位置中，形參所引用的對象存儲在形參的值表示的存儲位置中。 因此，以傳值方式傳遞引用類型參數(shù)時，將創(chuàng)建實參值(地址)的副本，而不是實參引用對象的
17、副本。 數(shù)組是引用類型，數(shù)組變量的值是一地址，該地址表示的存儲位置存儲的是該數(shù)組變量所引用的數(shù)組對象。 要向方法傳遞一個數(shù)組參數(shù)，需要在省略括號的前提下指定數(shù)組名。如任務4.1中調(diào)用printArray方法采用如下方式： printArray(app.rainfall); 任務4.7：以傳值方式傳遞數(shù)組 主要知識點： 通過傳值方式傳遞引用類型變量。 下面的例子使用任務4.1中的代碼，修改printArray方法。該例子演示：向printArray方法傳遞引用類型的參數(shù)app.rainfall。由于該參數(shù)是對app.rainfall數(shù)組對象的引用，所以printArray方法有可能更改數(shù)組元素的
18、值。但是，將形式參數(shù)aArray重新分配到不同的內(nèi)存位置時，該操作僅在方法內(nèi)有效，并不影響原始變量app.rainfall。 解決方案： (1)打開任務4.1的項目，然后打開其代碼文件。將MonthActualApp類的printArray方法修改如下(修改處見帶底紋部分)： (2)按Ctrl+F5鍵運行該應用程序，仍然按圖4.1所示輸入數(shù)據(jù)，可得到如圖4.19所示的輸出。 (3)再次將printArray方法修改如下(修改處見帶底紋部分)： (4)按Ctrl+F5鍵運行該應用程序，仍然按圖4.1所示輸入數(shù)據(jù)，可得到如圖4.20所示的輸出。,圖4.19 程序運行結果,圖4.20 程序運行結果,
19、4.4.4 傳引用方式,以傳值方式傳遞引用類型的參數(shù)時，有可能更改引用所指向的數(shù)據(jù)，如數(shù)組元素的值。但是無法更改引用本身的值；也就是說，在方法內(nèi)不能使用new運算符對原始數(shù)組進行重新分配內(nèi)存。若要這樣做，那該怎么辦呢？如果希望通過傳遞一個值類型參數(shù)，在方法內(nèi)對該參數(shù)的修改能夠返回給原始參數(shù)，那又該怎么辦呢？為實現(xiàn)這樣的編程，C#提供了關鍵字ref和out。 ref和out關鍵字指出一個值類型變量或引用類型變量應該以傳引用方式傳遞。如果使用關鍵字ref和out通過引用傳遞變量，則方法能夠修改變量本身。具體說來，如果參數(shù)為對象變量，則在方法內(nèi)可以給它分配新的對象。這種重新分配也會影響到調(diào)用程序中的
20、對象變量。如果參數(shù)為值類型變量，在方法中對參數(shù)所做的任何更改都將反映在該變量中，因此參數(shù)使用ref和out關鍵字后被調(diào)用的方法能夠修改原始變量。 若要使用 ref 參數(shù)，必須將參數(shù)作為 ref 參數(shù)顯式地傳遞到方法。ref 參數(shù)的值被傳遞到 ref 參數(shù)。傳遞到 ref 參數(shù)的參數(shù)必須最先初始化。 out指定一個輸出參數(shù)，被調(diào)用的方法會向其賦值。通常，當方法收到一個未初始化的值時，會發(fā)生編譯錯誤，如在參數(shù)前添out關鍵字，可要求被調(diào)用的方法對其進行初始化，并防止發(fā)生未初始化變量的錯誤。若要使用out參數(shù)，必須將參數(shù)作為out參數(shù)顯式傳遞到方法。out參數(shù)的值不會傳遞到out參數(shù)。不必初始化作為
21、out參數(shù)傳遞的變量。然而，必須在方法返回之前為out參數(shù)賦值。out參數(shù)通常用于產(chǎn)生多個返回值的方法中。,4.4.5 以傳引用方式傳遞值類型參數(shù),1. ref參數(shù) 任務4.8：調(diào)用方法獲得多個值(使用ref參數(shù)) 主要知識點：通過傳引用方式傳遞值類型變量。 問題描述：在矩形Rectangle類中，聲明方法getXYWH，用戶調(diào)用該方法時，可一次獲得表示矩形位置的x、y坐標和矩形的寬度(Width)、高度(Height)。 解決方案： (1) 創(chuàng)建一個空項目Testref，向該項目添加如下代碼文件 (2) 添加System.Windows.Forms.dll引用后。按Ctrl+F5鍵執(zhí)行該應用
22、程序，可得到如圖4.24所示的輸出。 2. out參數(shù) 任務4.9：調(diào)用方法獲得多個值(使用out參數(shù)) 主要知識點：使用out參數(shù)。 問題描述：使用out參數(shù)修改上一個示例，使其完成同樣的任務。 解決方案： 使用out參數(shù)調(diào)用方法時，不必對out參數(shù)初始化，由被調(diào)用的方法為其賦值。 編譯并運行程序，可得到如圖4.25所示的輸出。 3. ref參數(shù)與out參數(shù)的比較 任務4.10：改變矩形位置 主要知識點： ref參數(shù)與out參數(shù)的區(qū)別。 問題描述：聲明一矩形類，在矩形類中聲明一方法ChangePos，該方法將矩形的位置坐標x、y改變?yōu)閰?shù)指定的量，并將修改后的矩形的位置坐標x、y返回。 解決
23、方案：由于要求方法返回兩個值，因此必須使用傳引用方式傳遞參數(shù)，因為方法要使用傳遞參數(shù)的值，所以必須采用ref參數(shù)。 (1)創(chuàng)建一個空項目Testref1，在該項目中添加如下類： (2)編譯并運行程序，可得到如圖4.26所示的輸出。,圖4.24 程序運行結果,圖4.25 程序運行結果,圖4.26 程序運行結果,4.4.6 以傳引用方式傳遞引用類型參數(shù),以傳值方式傳遞引用類型的參數(shù)時，有可能更改引用所指向的數(shù)據(jù)，如數(shù)組元素的值。但是無法更改引用本身的值；也就是說，在方法內(nèi)不能使用new運算符對原始數(shù)組進行重新分配內(nèi)存。可使用C#提供的ref或out關鍵字解決這一問題。我們再次強調(diào)，ref或out關
24、鍵字告訴編譯器，形參將不創(chuàng)建新的存儲位置，形參指向與正被傳遞的參數(shù)(實參)相同的存儲位置。這樣如果被調(diào)用方法修改了形參的值并且返回，調(diào)用代碼的變量(實參)的值就被修改了。 注意：修改了引用類型變量的值，該變量就引用一個新的對象，也就是給該變量創(chuàng)建了一個新的對象。 下面的示例演示了采用傳引用方式傳遞引用類型參數(shù)的使用。 任務4.11：調(diào)用方法為實參創(chuàng)建新的對象 主要知識點：通過傳引用方式傳遞引用類型變量。 問題描述：修改任務4.1中的代碼和printArray方法，演示通過引用傳遞方式向printArray方法傳遞引用類型的參數(shù)app.rainfall。由于采用引用傳遞方式傳遞參數(shù)，實參和形參存儲位置相同，因此在方法中對形參重新創(chuàng)建對象(形參的值被修改)后，實參也被重新分配對象，也就是在被調(diào)用方法中為實參創(chuàng)建了一個新對象。 解決方案： (1) 打開任務4.1的項目及其代碼文件。將MonthActualApp類的printArray方法修改 (2) 修改Main方法中調(diào)用printArray方法的參數(shù)類型 (3) 按Ctrl+F5鍵來運行程序，還是按圖4.1所示輸入數(shù)據(jù)，可得到如圖4.27所示的輸出。,圖4.27 以傳引用方式傳遞引用類型參數(shù),
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