详细介绍：C#练习题——泛型实现单例模式和增删改查

一、任务一：使用栈结构方式实现十进制转化为二进制

实现目标：

（1）用泛型实现一个单例模式基类

---

二、任务一核心代码分析

1. 泛型单例基类设计

class BaseMgr where T : new()  // 约束T必须有无参构造函数
{
private static T instance = new T();  // 静态实例，类加载时创建
public static T Instance
{
get { return instance; }  // 提供全局访问点
}
}

2. 具体单例类实现

class Test1 : BaseMgr  // 继承泛型基类，自身作为类型参数
{
public int value = 1;
}
class Test2 : BaseMgr
{
public string name = "开心超人";
}

3. 单例使用方式

// 通过基类的静态属性访问单例实例
BaseMgr.Instance.value = 100;
BaseMgr.Instance.name = "大大怪将军";

---

三、任务一完整代码以及设计模式解析

（1）完整代码

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Diagnostics;
using System.Threading.Tasks;
using System.Xml.Linq;
namespace 进阶测试
{
class Program
{
class BaseMgrwhere T : new()
{
private static T instance=new T();
public static T Instance
{
get { return instance; }
}
}
class Test1 : BaseMgr
{
public int value=1;
}
class Test2 : BaseMgr
{
public string name = "开心超人";
}
static void Main(string[] args)
{
BaseMgr.Instance.value=100;
BaseMgr.Instance.name = "大大怪将军";
}
}
}

（2）设计模式解析

四、任务二：利用泛型知识点，仿造ArrayList实现一个不确定数组类型的类实现增删查改方法

实现目标：

（1）用泛型实现实现一个不确定数组类型的类实现增删查改

---

五、核心代码实现

1. 类定义与字段

class ArrayList
{
public T[] arrayList = new T[16];
public int count = 0;    // 数组的实际元素数量
public int capacity = 16; // 数组的当前容量
}

2. 添加功能 (Add)

public void Add(T value)
{
if (count < capacity)
{
arrayList[count] = value;
count++;
}
else
{
// 扩容操作：容量翻倍
T[] newarray = new T[capacity *= 2];
for (int i = 0; i < arrayList.Length; i++)
{
newarray[i] = arrayList[i];
}
newarray[count] = value; // 注意：这里修正了原代码的错误
count++;
arrayList = newarray;
}
}

当数组未满时，直接添加元素

当数组已满时，创建容量翻倍的新数组并拷贝元素

时间复杂度：平均 O(1)，最坏情况（需要扩容时）O(n)

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3. 删除功能 (Remove)

（1）按索引删除：

public void Remove(int index)
{
if (index >= 0 && index < count)
{
for (int i = index; i < count - 1; i++)
{
arrayList[i] = arrayList[i + 1];
}
// 清空最后一个元素的引用（避免内存泄漏）
arrayList[count - 1] = default(T);
count--; // 减少实际元素计数
}
}

（2）按值删除：

public void RemoveAt(T value)
{
int index = -1;
for (int i = 0; i < count; i++)
{
if (arrayList[i].Equals(value))
{
index = i; // 保留相等的下标位置
break;
}
}
if (index != -1)
{
Remove(index);
}
else
{
Console.WriteLine("数组中没有找到值为{0}", value);
}
}

4. 修改功能 (Modify)

public void Modify(int index, T value)
{
if (index >= 0 && index < count)
arrayList[index] = value;
else
{
Console.WriteLine("请输入正确的下标");
return;
}
}

5. 查询功能（索引器）

public T this[int index]
{
get
{
if (index = count)
{
Console.WriteLine("请输入合法的索引");
return default(T);
}
return arrayList[index];
}
set
{
if (index = count)
{
Console.WriteLine("请输入合法的索引");
return;
}
arrayList[index] = value;
}
}

6. 显示数组信息

public void Show()
{
Console.WriteLine("数组包含{0}个元素", count);
Console.WriteLine("数组容量大小为{0}", capacity);
for (int i = 0; i < count; i++)
{
Console.WriteLine(arrayList[i]);
}
}

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六、任务二实现原理分析

1. 动态扩容机制
当数组元素数量达到当前容量时，创建一个容量翻倍的新数组，并将原有元素拷贝到新数组中。这种策略保证了添加操作的平均时间复杂度为 O(1)。

2. 内存管理
        在删除元素时，需要将删除位置后的所有元素向前移动一位，并将最后一个元素设置为默认值，避免内存泄漏。

3. 泛型支持
        使用泛型类型参数 T，使得该数组可以存储任何类型的元素，同时保持类型安全

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七、任务二完整代码

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Diagnostics;
using System.Threading.Tasks;
using System.Xml.Linq;
namespace 进阶测试
{
class ArrayList
{
public T[] arrayList=new T[16];
public int count = 0;//数组的实际容量
public int capacity = 16;
///
/// 增
///
/// 添加的值
public void Add(T value)
{
if(count
/// 删除
///
/// 需要删除的下标
public void Remove(int index)//删
{
if(index>=0&&index
/// 删除（按照值）
///
///
public void RemoveAt(T value)//删
{
int index = -1;
for (int i = 0; i
/// 修改
///
/// 需要修改的下标和修改的值
public void Modify(int index,T value)
{
if(index>=0&&index
/// 查（索引器实现）
///
///
///
public T this[int index]
{
get
{
if (index = count) // ✅ 修正条件判断
{
Console.WriteLine("请输入合法的索引");
return default(T);
}
return arrayList[index];
}
set
{
if (index = count) // ✅ 添加范围检查
{
Console.WriteLine("请输入合法的索引");
return;
}
arrayList[index] = value;
}
}
///
/// 遍历显示数组信息
///
public void Show()//遍历显示数组
{
Console.WriteLine("数组包含{0}个元素", count);
Console.WriteLine("数组容量大小为{0}", capacity);
for (int i = 0; i  array = new ArrayList();
Console.WriteLine("*********增加***********");
array.Add(1);
array.Add(2);
array.Add(4);
array.Add(5);
array.Add(26);
array.Show();
Console.WriteLine("**********修改**********");
array.Modify(1, 999);
array.Show();
Console.WriteLine("***********删除（下标）*********");
array.Remove(0);
array.Show();
Console.WriteLine("***********删除（值）*********");
array.RemoveAt(999);
array.Show();
Console.WriteLine("***********查看*********");
Console.WriteLine(array[0]);
Console.WriteLine(array[1]);
Console.WriteLine(array[2]);
}
}
}