一、数据结构入门：从数组说起
数据结构就像我们生活中的储物柜，数组是最简单的"格子间"。它最大的特点就是所有元素在内存中连续排列，就像超市货架上挨着的饮料瓶。
在C#中，数组是这样工作的：
// 技术栈：C#/.NET 6
// 创建包含5个整数的数组
int[] scores = new int[5] { 90, 85, 78, 92, 88 };
// 访问第三个元素（注意索引从0开始）
Console.WriteLine($"第三位成绩：{scores[2]}"); // 输出：78
// 修改最后一个元素
scores[4] = 95;
// 遍历数组的现代写法
foreach (var score in scores)
{
Console.Write($"{score} "); // 输出：90 85 78 92 95
}
应用场景：
- 固定长度的数据集合（如学生成绩表）
- 需要快速随机访问的场景（索引访问时间复杂度O(1)）
注意事项：
- 数组长度不可变，需要提前确定大小
- 插入/删除元素时需要移动后续所有元素
二、灵活变通的链表
如果说数组是固定座位的教室，链表就像可以随时加座的咖啡厅。每个元素（节点）都记住下一个伙伴的位置。
C#实现单向链表：
// 技术栈：C#/.NET 6
public class ListNode
{
public int Value { get; set; }
public ListNode Next { get; set; }
public ListNode(int value) => Value = value;
}
// 创建链表：1 → 3 → 5
var head = new ListNode(1);
head.Next = new ListNode(3);
head.Next.Next = new ListNode(5);
// 遍历链表
var current = head;
while (current != null)
{
Console.Write($"{current.Value}→");
current = current.Next; // 输出：1→3→5→
}
技术对比：
- 插入效率：链表O(1) vs 数组O(n)
- 访问效率：链表O(n) vs 数组O(1)
实际应用：
- 浏览器历史记录（频繁增删）
- 内存池管理系统
三、后进先出的栈
栈就像叠盘子，最后放上去的总是最先被拿走。C#中可以用Stack<T>类：
// 技术栈：C#/.NET 6
var browserHistory = new Stack<string>();
// 压栈操作
browserHistory.Push("首页");
browserHistory.Push("产品页");
browserHistory.Push("购物车");
// 查看栈顶
Console.WriteLine($"当前页面：{browserHistory.Peek()}"); // 输出：购物车
// 退栈操作
while (browserHistory.Count > 0)
{
Console.WriteLine($"返回：{browserHistory.Pop()}");
// 输出顺序：购物车 → 产品页 → 首页
}
典型场景：
- 函数调用栈
- 撤销操作(Undo)实现
- 括号匹配检查
四、先进先出的队列
队列就像食堂排队，先来的人先打饭。.NET提供了Queue<T>类：
// 技术栈：C#/.NET 6
var printerQueue = new Queue<string>();
// 入队
printerQueue.Enqueue("财务报告.docx");
printerQueue.Enqueue("季度报表.xlsx");
printerQueue.Enqueue("会议纪要.pdf");
// 处理队列
while (printerQueue.Count > 0)
{
var file = printerQueue.Dequeue();
Console.WriteLine($"正在打印：{file}");
// 输出顺序与入队顺序一致
}
扩展应用：
- 消息队列系统（如RabbitMQ的基础）
- 多线程任务调度
- 广度优先搜索算法
五、技术选型指南
当我们需要选择数据结构时，可以这样考虑：
访问模式：
- 频繁随机访问 → 数组
- 只从两端操作 → 栈/队列
内存考虑：
- 内存紧张 → 数组（无额外指针开销）
- 需要动态扩展 → 链表
线程安全：
.NET提供了ConcurrentStack和ConcurrentQueue等线程安全版本
六、实战：用数组实现栈
为了加深理解，我们手动实现栈：
// 技术栈：C#/.NET 6
public class ArrayStack<T>
{
private T[] _items;
private int _top = -1;
public ArrayStack(int capacity) => _items = new T[capacity];
public void Push(T item)
{
if (_top == _items.Length - 1)
throw new StackOverflowException();
_items[++_top] = item;
}
public T Pop()
{
if (_top == -1)
throw new InvalidOperationException("栈为空");
return _items[_top--];
}
}
// 使用示例
var stack = new ArrayStack<int>(3);
stack.Push(10);
stack.Push(20);
Console.WriteLine(stack.Pop()); // 输出20
七、性能陷阱与优化
数组扩容：
List在.NET中的扩容策略是每次翻倍，频繁扩容会影响性能 缓存友好性：
数组的连续内存特性对CPU缓存更友好GC压力：
链表会产生更多内存碎片，增加GC负担
八、现代.NET中的增强功能
.NET Core以后新增的特性：
// 技术栈：C#/.NET 6
// 范围操作（数组切片）
int[] numbers = { 0, 1, 2, 3, 4 };
var slice = numbers[1..3]; // 包含1, 2
// 只读内存区域
var memory = new ReadOnlyMemory<int>(numbers);
// 高性能Span
Span<int> span = numbers.AsSpan();
span[1] = 99; // 直接修改原数组
九、总结与展望
掌握基础数据结构就像学会了烹饪的基本刀工。虽然现代开发中我们更多使用现成的集合类，但理解它们的原理才能：
- 在性能敏感场景做出正确选择
- 更好地理解高级数据结构（如哈希表、树）
- 应对技术面试中的算法问题
下次当你使用List
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