02-CSharp基础语法快速入门

一、前言

上一篇我们搭建好了开发环境，这一篇我们来学习 C# 的基础语法。

C# 是一门非常优雅的编程语言，语法清晰，功能强大。别担心，我会用最简单的方式来讲解，保证你能看懂。

1.1、什么是变量？

变量就像是一个"盒子"，用来存放数据。你可以给盒子起个名字，然后往里面放东西。

// 声明一个变量，存放年龄
int age = 25;

// 声明一个变量，存放名字
string name = "张三";

// 声明一个变量，存放价格
double price = 99.9;

这段代码展示了如何声明和使用变量。int 是整数类型，用于存储没有小数部分的数字。string 是字符串类型，用于存储文本。double 是浮点类型，用于存储带小数点的数字。等号是赋值操作符，把右边的值赋给左边的变量。每个语句最后加分号，表示这行代码结束。

1.2、常用数据类型

C# 提供了多种数据类型，用来存储不同种类的数据。

整数类型用于存储整数，有 int、long、short 等不同大小。int 最常用，范围大约是 -21 亿到 21 亿，对于大多数场景够用了。long 范围更大，可以存储更大的整数。short 范围较小，节省内存。

浮点类型用于存储带小数点的数字。double 是双精度浮点数，精度高，范围大。float 是单精度浮点数，精度稍低，占用内存少。decimal 是精确小数类型，特别适合存储金额等需要精确计算的场景。

布尔类型用于存储真或假，只有两个值，true 和 false。bool 通常用于条件判断的结果。比如判断一个数字是否大于零，结果就是 bool 类型。

字符串类型用于存储文本。可以存储单个字符、一段话、一篇文章等。string 是引用类型，可以存储任意长度的文本。字符串有很多方法，比如获取长度、查找子串、替换字符等，用起来很方便。

1.3、var 关键字

如果你懒得写类型，可以用 var，编译器会自动推断。

var age = 25;           // 自动推断为 int
var name = "张三";       // 自动推断为 string
var price = 99.9;       // 自动推断为 double
var isStudent = true;   // 自动推断为 bool

这段代码使用 var 关键字声明变量，编译器会根据赋值的表达式自动推断变量类型。age 赋值为 25，是整数，所以推断为 int。name 赋值为字符串字面量，推断为 string。price 赋值为浮点数字面量，推断为 double。isStudent 赋值为 true，推断为 bool。

var 只是让你少写代码，变量的类型在编译时就确定了，不是动态类型。这意味着你不能给一个 var 变量先赋整数，然后赋字符串，因为类型不匹配。不过在同一行用 var 声明多个变量时，它们的类型必须相同。

注意 var 不能用于字段声明，只能在局部变量中使用。而且 var 必须初始化，因为编译器需要根据初始值推断类型。如果你只是想声明一个变量而不初始化，就不能用 var。

二、运算符

C# 提供了各种运算符，用于进行计算和比较。

2.1、算术运算符

算术运算符用于数学计算，加减乘除这些基本运算。

int a = 10;
int b = 3;

int sum = a + b;        // 加法：13
int diff = a - b;       // 减法：7
int product = a * b;    // 乘法：30
int quotient = a / b;   // 除法：3（整数除法）
int remainder = a % b;  // 取余：1

加法运算符 + 把两个数加起来。减法运算符 - 从第一个数中减去第二个数。乘法运算符 * 计算两个数的积。除法运算符 / 用第一个数除以第二个数。取余运算符 % 计算第一个数除以第二个数的余数。

注意整数除法会丢弃小数部分。比如 10 除以 3，结果是 3，不是 3.333。如果需要浮点数结果，要用 double 类型。

double x = 10.0;
double y = 3.0;
double result = x / y;  // 结果是 3.333...

这段代码用 double 类型进行除法，结果是浮点数。x 除以 y 得到 3.333...，保留了小数部分。如果你想控制小数位数，可以使用格式化字符串。

2.2、比较运算符

比较运算符用于比较两个值，返回结果是 true 或 false。

int a = 10;
int b = 20;

bool greater = a > b;      // 大于：false
bool less = a < b;         // 小于：true
bool equal = a == b;        // 等于：false
bool notNotEqual = a != b; // 不等于：true
bool ge = a >= b;          // 大于等于：false
bool le = a <= b;          // 小于等于：true

大于运算符 > 判断第一个数是否大于第二个数。小于运算符 < 判断第一个数是否小于第二个数。等于运算符 == 判断两个数是否相等。不等于运算符 != 判断两个数是否不等。大于等于运算符 >= 判断第一个数是否大于或等于第二个数。小于等于运算符 <= 判断第一个数是否小于或等于第二个数。

这些运算符不仅用于数字，也可以用于字符串。字符串比较是按字典序比较的，比较的是每个字符的 Unicode 码。

string s1 = "apple";
string s2 = "banana";
bool result = s1 < s2;  // true，因为 'a' 的码小于 'b'

2.3、逻辑运算符

逻辑运算符用于组合布尔值，进行逻辑运算。

bool a = true;
bool b = false;

bool and = a && b;      // 逻辑与：false（两个都为真才为真）
bool or = a || b;       // 逻辑或：true（一个为真就为真）
bool not = !a;           // 逻辑非：false（真变假，假变真）

逻辑与运算符 && 只有当两个操作数都是 true 时，结果才为 true。如果第一个操作数是 false，就不会计算第二个操作数，这叫短路求值。逻辑或运算符 || 只要有一个操作数是 true，结果就是 true。如果第一个操作数是 true，就不会计算第二个操作数。逻辑非运算符 ! 把 true 变成 false，把 false 变成 true。

短路求值可以提高性能。比如你要判断一个对象是否不为 null 并且某个属性为 true，可以写成 obj != null && obj.IsValid。如果 obj 是 null，第二个表达式就不会执行，避免了空引用异常。

三、字符串操作

字符串是 C# 中非常重要的数据类型，用于存储和处理文本信息。

3.1、字符串拼接

字符串拼接就是把多个字符串连接成一个字符串。

string firstName = "张";
string lastName = "三";
string fullName = firstName + " " + lastName;  // "张 三"

// 使用字符串插值
string greeting = $"你好，{fullName}！";  // "你好，张 三！"

加法运算符 + 可以用于拼接字符串。firstName 加上空格，再加上 lastName，得到全名。字符串插值用 $ 开头的字符串，可以在大括号中嵌入变量或表达式。

字符串插值比加法运算符更方便，特别是需要拼接多个变量时。而且字符串插值在编译时会转换成 String.Format 调用，性能更好。你可以在大括号中写任何 C# 表达式，比如方法调用、数学运算等。

int age = 25;
string message = $"明年你{age + 1}岁";  // "明年你26岁"

这段代码演示了字符串插值中可以写表达式。age + 1 是一个加法表达式，结果是 26，然后嵌入到字符串中。字符串插值会在运行时计算表达式，所以你可以动态生成内容。

3.2、字符串常用方法

字符串类型提供了很多有用的方法。

string text = "Hello, World!";

// 获取长度
int length = text.Length;  // 13

// 转大写
string upper = text.ToUpper();  // "HELLO, WORLD!"

// 转小写
string lower = text.ToLower();  // "hello, world!"

// 是否包含
bool contains = text.Contains("Hello");  // true

// 替换
string replaced = text.Replace("World", "C#");  // "Hello, C#!"

// 分割
string[] parts = text.Split(',');  // ["Hello", " World!"]

Length 属性返回字符串的字符数。注意不是字节数，是字符数，因为 C# 的字符串使用 Unicode 编码，一个字符可能占用多个字节。ToUpper 方法把字符串转换成大写，所有字母都变成大写。ToLower 方法把字符串转换成小写，所有字母都变成小写。

Contains 方法检查字符串是否包含指定的子字符串，返回 true 或 false。Replace 方法把字符串中的某个子字符串替换成另一个字符串。Split 方法根据指定的分隔符把字符串分割成字符串数组，返回所有部分。

string path = "/home/user/documents";
string[] components = path.Split('/');
// components = ["", "home", "user", "documents"]

string joined = string.Join("\\", components);
// joined = "\\home\\user\\documents"

这段代码演示了字符串的分割和拼接。Split('/') 用斜杠分割路径，得到各个部分。string.Join 方法把字符串数组连接成一个字符串，用指定的分隔符分开。这里用反斜杠连接，因为 Windows 路径使用反斜杠。

四、数组基础

数组用于存储多个相同类型的值。

4.1、声明数组

// 声明一个整数数组
int[] numbers = { 1, 2, 3, 4, 5 };

// 声明一个字符串数组
string[] names = { "张三", "李四", "王五" };

// 声明并指定大小
int[] scores = new int[10];  // 创建一个长度为 10 的数组，元素都初始化为 0

这段代码演示了三种声明数组的方式。第一种是用花括号初始化器，直接在声明时初始化数组元素。第二种是声明字符串数组，也用花括号初始化。第三种是用 new 关键字指定数组大小，这会创建一个指定长度的数组，所有元素都初始化为默认值。

数组的大小在创建时就确定了，之后不能改变。如果你需要一个可以动态改变大小的集合，应该用 List。数组的索引从 0 开始，所以长度为 5 的数组，最后一个元素的索引是 4。

4.2、访问数组元素

int[] numbers = { 10, 20, 30, 40, 50 };

// 访问第一个元素
int first = numbers[0];  // 10

// 访问最后一个元素
int last = numbers[4];  // 50

// 修改元素
numbers[2] = 100;  // 第三个元素变成 100

// 遍历数组
foreach (int num in numbers)
{
    Console.WriteLine(num);
}

用方括号访问数组元素，方括号里是索引。索引从 0 开始，所以 numbers[0] 是第一个元素，numbers[4] 是第五个元素。在 C# 8.0 及以上版本，你还可以使用 ^ 运算符进行倒数索引，例如 numbers[^1] 表示最后一个元素，numbers[^2] 表示倒数第二个元素。

修改数组元素也是用方括号，直接赋值就行。这里把第三个元素改成 100。foreach 循环遍历数组中的所有元素，依次取出每个元素。在循环体中，你可以对每个元素进行操作。

string[] names = { "张三", "李四", "王五" };
for (int i = 0; i < names.Length; i++)
{
    Console.WriteLine($"第{i + 1}个：{names[i]}");
}

这段代码用 for 循环遍历数组，同时显示索引。for 循环有三个部分：初始化、条件、迭代。初始化在循环开始前执行一次，这里设置 i 为 0。条件在每次循环开始前检查，如果为 true 就继续循环。迭代在每次循环结束后执行，这里让 i 加 1。

五、条件判断

条件判断让程序能够根据不同情况执行不同的代码。

5.1、if 语句

if 语句是最基本的条件判断。

int age = 20;

if (age >= 18)
{
    Console.WriteLine("你已经成年了");
}

if (age < 18)
{
    Console.WriteLine("你还是未成年人");
}

if 语句检查条件，如果条件为 true 就执行大括号中的代码。这里检查 age 是否大于或等于 18，如果就输出成年信息。第二个 if 检查 age 是否小于 18，如果就输出未成年人信息。

注意 if 条件后面必须是一个布尔表达式，也就是结果为 true 或 false 的表达式。你可以使用比较运算符、逻辑运算符、变量等。

int score = 85;

if (score >= 90)
{
    Console.WriteLine("优秀");
}
else if (score >= 80)
{
    Console.WriteLine("良好");
}
else if (score >= 60)
{
    Console.WriteLine("及格");
}
else
{
    Console.WriteLine("不及格");
}

这段代码演示了多条件判断。if else if 结构会依次检查每个条件，第一个为 true 的条件的代码块会被执行，后面的都不会检查。else 表示前面的条件都不满足时的默认处理。

5.2、switch 语句

switch 语句用于多个值的匹配。

int day = 3;

switch (day)
{
    case 1:
        Console.WriteLine("星期一");
        break;
    case 2:
        Console.WriteLine("星期二");
        break;
    case 3:
        Console.WriteLine("星期三");
        break;
    default:
        Console.WriteLine("其他");
        break;
}

switch 语句根据表达式的值跳转到对应的 case。这里 day 的值是 3，所以会执行 case 3 的代码。每个 case 后面都要有 break，否则会继续执行下一个 case 的代码。default 是默认处理，当所有 case 都不匹配时执行。

switch 语句可以匹配整数、字符串、枚举等类型。但是 switch 语句的条件必须是常量表达式，不能是变量或方法调用。

string grade = "A";

switch (grade)
{
    case "A":
        Console.WriteLine("优秀");
        break;
    case "B":
        Console.WriteLine("良好");
        break;
    case "C":
        Console.WriteLine("及格");
        break;
    default:
        Console.WriteLine("待努力");
        break;
}

这段代码演示了字符串的 switch 匹配。grade 的值是 "A"，所以会执行第一个 case 的代码。字符串比较是区分大小写的，所以 "a" 和 "A" 是不同的。如果你希望不区分大小写，可以先把字符串转换成大写或小写再比较。

六、循环

循环让程序能够重复执行某段代码。

6.1、for 循环

for 循环是最常用的循环之一。

// 打印 1 到 10
for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
    Console.WriteLine(i);
}

// 计算阶乘数
int n = 5;
int factorial = 1;
for (int i = 1; i <= n; i++)
{
    factorial *= i;
}
Console.WriteLine($"{n}的阶乘是{factorial}");  // 5的阶乘是120

for 循环有三个部分：初始化、条件、迭代。初始化在循环开始前执行一次，这里设置 i 为 1。条件在每次循环开始前检查，如果为 true 就继续循环。迭代在每次循环结束后执行，这里让 i 加 1。所以这个循环会执行 10 次，i 的值分别是 1 到 10。

第二个示例计算阶乘数。factorial 初始化为 1，然后在循环中不断乘以 i。1 乘以 1 等于 1，2 乘以 1 等于 2，3 乘以 2 等于 6，依此类推。最后 factorial 的值是 120，也就是 5 的阶乘。

6.2、while 循环

while 循环在条件为 true 时持续执行。

int count = 0;

while (count < 5)
{
    Console.WriteLine($"当前计数：{count}");
    count++;
}

Console.WriteLine("循环结束");

while 循环在每次循环开始前检查条件。如果条件为 true，就执行循环体。这个循环会检查 count 是否小于 5，如果是就执行循环体。循环体中先打印当前计数，然后把 count 加 1。

当 count 变成 5 时，条件 count < 5 变成 false，循环结束。所以这个循环会执行 5 次，count 的值分别是 0 到 4。循环结束后打印"循环结束"。

6.3、foreach 循环

foreach 循环用于遍历集合。

string[] fruits = { "苹果", "香蕉", "橙子" };

foreach (string fruit in fruits)
{
    Console.WriteLine($"我喜欢{fruit}");
}

foreach 循环遍历数组或集合中的每个元素。fruits 是一个字符串数组，foreach 循环会依次取出每个元素赋值给 fruit 变量，然后执行循环体。所以这个循环会执行 3 次，依次打印每个水果。

foreach 循环不需要你关心索引，直接处理元素。这比 for 循环更简洁，特别是在你不需要索引的时候。但是 foreach 循环不能修改集合，如果你想添加或删除元素，要用 for 循环或者把元素复制到一个新集合。

List<int> numbers = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5 };

foreach (int num in numbers)
{
    Console.WriteLine(num * 2);
}

numbers.Add(6);  // foreach 循环外可以修改

这段代码演示了 foreach 循环的使用。numbers 是一个整数列表，foreach 循环遍历每个元素并打印它的两倍。foreach 循环结束后，我们仍然可以修改列表，这里添加了元素 6。

七、总结

这篇文章我们学习了 C# 的基础语法。包括变量和数据类型，了解了如何声明和使用各种类型的变量。学习了运算符，包括算术运算符、比较运算符和逻辑运算符。学习了字符串操作，包括字符串拼接、字符串方法。学习了数组基础，包括声明数组和访问数组元素。学习了条件判断，包括 if 语句和 switch 语句。学习了循环，包括 for 循环、while 循环和 foreach 循环。

这些是编程的基础，掌握了它们，你就能写出很多有用的程序了。

八、下一篇预告

下一篇文章我们将学习面向对象编程的基础，包括类、对象、属性、方法等。面向对象是 C# 的核心特性，是现代编程的重要思想。通过学习面向对象，你将能够设计出结构清晰、易于维护的代码，写出更加专业和优雅的程序。

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练习题：

1. 编写一个程序，计算 1 到 100 之间所有偶数的和
2. 创建一个字符串数组，存储你喜欢的电影名称，然后遍历输出
3. 编写一个程序，判断一个年份是否是闰年（能被4整除但不能被100整除，或者能被400整除）
4. 使用字符串方法，将一个句子中的所有单词首字母转换为大写
5. 创建一个整数数组，找出其中的最大值和最小值