C# 数据类型与数据结构详解

一、基本数据类型（值类型）

1. 数值类型

• 整数类型：

  • byte (0-255, 1字节)
  • short (-32,768~32,767, 2字节)
  • int (-2.1亿~2.1亿, 4字节) → 最常用
  • long (极大整数, 8字节)

• 浮点类型：

  • float (7位精度, 4字节) → 后缀加f，如3.14f
  • double (15-16位精度, 8字节) → 默认小数类型
  • decimal (28-29位精度, 16字节) → 财务计算专用

2. 其他值类型

• bool：true/false
• char：单个Unicode字符（如'A'）
• DateTime：日期时间（如DateTime.Now）
• enum：枚举类型（自定义值集合）

二、引用类型

1. 核心引用类型

• string：不可变字符串（特殊引用类型，表现类似值类型）
• object：所有类型的基类
• dynamic：运行时类型检查
• class：自定义类

2. 数组

int[] numbers = new int[5]; // 一维数组
int[,] matrix = new int[2,3]; // 二维数组
string[] names = { "Alice", "Bob" }; // 初始化

三、常用数据结构（System.Collections）

1. 线性结构

• List<T>：动态数组（最常用）

  var list = new List<int> { 1, 2, 3 };
  list.Add(4);

• LinkedList<T>：双向链表

  var linkedList = new LinkedList<string>();
  linkedList.AddLast("First");

• Queue<T>：先进先出队列

  var queue = new Queue<int>();
  queue.Enqueue(1); // 入队
  int first = queue.Dequeue(); // 出队

• Stack<T>：后进先出栈

  var stack = new Stack<string>();
  stack.Push("A"); // 压栈
  string top = stack.Pop(); // 弹栈

2. 键值对结构

• Dictionary<TKey,TValue>：哈希表字典

  var dict = new Dictionary<string, int>();
  dict["age"] = 25; // 添加/修改

• SortedDictionary<TKey,TValue>：基于二叉搜索树的排序字典

• HashSet<T>：唯一值集合

  var set = new HashSet<int> { 1, 2, 2 }; // 实际存储{1, 2}

3. 不可变集合（System.Collections.Immutable）

• 线程安全且不可修改：

  var immutableList = ImmutableList.Create(1, 2, 3);
  var newList = immutableList.Add(4); // 返回新集合

四、特殊数据结构

1. 元组（Tuple）

// 值元组（轻量级）
var point = (X: 10, Y: 20);
Console.WriteLine(point.X);

// 命名元组
Tuple<int, string> person = Tuple.Create(1, "Alice");

2. 记录类型（Record）

public record Person(string Name, int Age);
var p1 = new Person("Alice", 25);

3. 可空类型

int? nullableInt = null; // 等同于Nullable<int>

五、选择指南

场景	推荐数据结构
需要快速随机访问	List<T>/数组
频繁插入删除	LinkedList<T>
先进先出处理	Queue<T>
后进先出处理	Stack<T>
键值查找	Dictionary<TKey,TValue>
唯一值存储	HashSet<T>
线程安全操作	并发集合/不可变集合

六、性能对比

1. 查找效率：

   • 字典(O(1)) > 排序集合(O(log n)) > 列表(O(n))

2. 内存开销：

   • 数组 < List < LinkedList
   • 值类型（栈内存） < 引用类型（堆内存）

3. 使用建议：

   • 数据量小（<100项）：选择最易读的结构
   • 数据量大：根据操作类型选择最优结构

以上结构都位于System.Collections和System.Collections.Generic命名空间，使用时需添加相应引用。