索引数组

索引数组是PHP中最基础的数组类型，使用数字作为键（索引）来访问数组元素。索引从0开始自动递增，是处理有序数据集合的理想选择。

什么是索引数组？

索引数组（Indexed Array）是使用整数作为键的数组。在PHP中，如果没有指定键，数组会自动从0开始分配连续的整数索引。

// 基本的索引数组
$fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子", "葡萄"];
// 索引:     0      1      2      3

创建索引数组

1. 使用数组字面量（推荐）

// 空数组
$emptyArray = [];

// 包含元素的数组
$numbers = [1, 2, 3, 4, 5];

// 混合类型的数组
$mixed = [42, "Hello", 3.14, true];

2. 使用array()函数

// 等同于上面的数组字面量写法
$numbers = array(1, 2, 3, 4, 5);
$mixed = array(42, "Hello", 3.14, true);

3. 动态添加元素

// 逐步创建数组
$students = [];
$students[] = "张三";     // 自动分配索引0
$students[] = "李四";     // 自动分配索引1
$students[] = "王五";     // 自动分配索引2

// 显式指定索引
$scores = [];
$scores[0] = 85;
$scores[1] = 92;
$scores[2] = 78;

4. 使用range()函数创建序列

// 创建数字序列
$numbers1 = range(1, 10);        // [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
$numbers2 = range(0, 100, 10);   // [0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100]

// 创建字母序列
$letters = range('a', 'z');      // ['a', 'b', 'c', ..., 'z']
$uppercase = range('A', 'Z');    // ['A', 'B', 'C', ..., 'Z']

访问数组元素

1. 通过索引访问

$colors = ["红色", "绿色", "蓝色", "黄色"];

// 访问单个元素
echo $colors[0];  // 输出：红色
echo $colors[2];  // 输出：蓝色

// 修改元素
$colors[1] = "浅绿色";
echo $colors[1];  // 输出：浅绿色

2. 负索引访问（PHP 8.0+）

$fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子", "葡萄", "西瓜"];

// 从数组末尾开始计数
echo $fruits[-1];  // 输出：西瓜（最后一个元素）
echo $fruits[-2];  // 输出：葡萄（倒数第二个元素）

// 修改负索引对应的元素
$fruits[-1] = "哈密瓜";

遍历索引数组

1. for循环

$grades = [85, 92, 78, 96, 88];

$total = 0;
$count = count($grades);

for ($i = 0; $i < $count; $i++) {
    echo "成绩 {$i}: {$grades[$i]}\n";
    $total += $grades[$i];
}

$average = $total / $count;
echo "平均分：{$average}";

2. foreach循环（推荐）

$products = ["iPhone", "MacBook", "iPad", "AirPods"];

// 只获取值
foreach ($products as $product) {
    echo "商品：{$product}\n";
}

// 获取键和值
foreach ($products as $index => $product) {
    echo "编号 {$index}: {$product}\n";
}

3. while循环配合list()

$students = ["张三", "李四", "王五", "赵六"];

// 传统方式
$i = 0;
while ($i < count($students)) {
    echo "学生 {$i}: {$students[$i]}\n";
    $i++;
}

// 使用each()函数（PHP 7.2后已废弃，了解即可）
// reset($students);
// while (list($key, $value) = each($students)) {
//     echo "学生 {$key}: {$value}\n";
// }

常用操作

1. 添加元素

$cities = ["北京", "上海", "广州"];

// 在末尾添加元素
array_push($cities, "深圳");
array_push($cities, "杭州", "南京");  // 可同时添加多个

// 等效的简写方式
$cities[] = "成都";

// 在开头插入元素
array_unshift($cities, "重庆");

2. 删除元素

$numbers = [10, 20, 30, 40, 50];

// 删除末尾元素
$last = array_pop($numbers);  // 返回50，数组变为[10, 20, 30, 40]

// 删除开头元素
$first = array_shift($numbers);  // 返回10，数组变为[20, 30, 40]

// 删除指定索引的元素
unset($numbers[1]);  // 删除索引1的元素，数组变为[20, 40]

// 注意：unset()不会重新索引，索引可能不连续
// 如果需要重新索引，可以使用array_values()
$numbers = array_values($numbers);

3. 查找元素

$fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子", "葡萄", "苹果"];

// 检查元素是否存在（值）
if (in_array("苹果", $fruits)) {
    echo "找到了苹果！";
}

// 获取元素的键（索引）
$index = array_search("橙子", $fruits);  // 返回2
$notFound = array_search("西瓜", $fruits);  // 返回false

// 注意：如果元素值是0或空字符串，需要严格比较
$index = array_search("苹果", $fruits, true);  // 严格比较

4. 数组合并与拆分

$array1 = ["a", "b", "c"];
$array2 = ["d", "e", "f"];
$array3 = ["g", "h"];

// 合并数组
$merged = array_merge($array1, $array2, $array3);
// 结果：["a", "b", "c", "d", "e", "f", "g", "h"]

// 使用+运算符合并（保留原始键）
$merged2 = $array1 + $array2;
// 结果：["a", "b", "c", "d", "e", "f"]

// 取数组的一部分
$slice = array_slice($merged, 2, 4);  // 从索引2开始取4个元素
// 结果：["c", "d", "e", "f"]

// 移除数组的一部分并替换
$replaced = array_splice($merged, 1, 3, ["x", "y", "z"]);
// merged变为：["a", "x", "y", "z", "f", "g", "h"]
// replaced返回：["b", "c", "d"]

实际应用示例

1. 学生成绩管理系统

<?php
class StudentGradeManager {
    private $students = [];      // 学生姓名数组
    private $grades = [];        // 成绩数组
    private $subjects = [];      // 科目数组

    public function __construct() {
        // 初始化科目
        $this->subjects = ["语文", "数学", "英语", "物理", "化学"];
    }

    // 添加学生
    public function addStudent($name) {
        if (!in_array($name, $this->students)) {
            $this->students[] = $name;
            // 为新学生初始化成绩数组
            $studentIndex = array_search($name, $this->students);
            $this->grades[$studentIndex] = array_fill(0, count($this->subjects), 0);
            return true;
        }
        return false;
    }

    // 设置学生成绩
    public function setGrade($studentName, $subjectIndex, $grade) {
        $studentIndex = array_search($studentName, $this->students);
        if ($studentIndex !== false && isset($this->grades[$studentIndex][$subjectIndex])) {
            $this->grades[$studentIndex][$subjectIndex] = $grade;
            return true;
        }
        return false;
    }

    // 计算学生总分
    public function getTotalScore($studentName) {
        $studentIndex = array_search($studentName, $this->students);
        if ($studentIndex !== false) {
            return array_sum($this->grades[$studentIndex]);
        }
        return 0;
    }

    // 计算学生平均分
    public function getAverageScore($studentName) {
        $total = $this->getTotalScore($studentName);
        $studentIndex = array_search($studentName, $this->students);
        if ($studentIndex !== false && count($this->grades[$studentIndex]) > 0) {
            return $total / count($this->grades[$studentIndex]);
        }
        return 0;
    }

    // 获取班级排名
    public function getClassRanking() {
        $rankings = [];

        foreach ($this->students as $index => $student) {
            $totalScore = $this->getTotalScore($student);
            $rankings[] = [
                'name' => $student,
                'total' => $totalScore,
                'average' => $this->getAverageScore($student)
            ];
        }

        // 按总分降序排序
        usort($rankings, function($a, $b) {
            return $b['total'] - $a['total'];
        });

        return $rankings;
    }

    // 获取科目平均分
    public function getSubjectAverages() {
        $subjectAverages = [];
        $studentCount = count($this->students);

        if ($studentCount === 0) {
            return $subjectAverages;
        }

        foreach ($this->subjects as $subjectIndex => $subject) {
            $subjectTotal = 0;
            foreach ($this->grades as $studentGrades) {
                $subjectTotal += $studentGrades[$subjectIndex];
            }
            $subjectAverages[$subject] = $subjectTotal / $studentCount;
        }

        return $subjectAverages;
    }

    // 显示成绩单
    public function displayReportCard() {
        echo "=== 成绩单 ===\n\n";

        // 表头
        printf("%-10s", "姓名");
        foreach ($this->subjects as $subject) {
            printf("%-8s", $subject);
        }
        printf("%-8s %-8s\n", "总分", "平均分");

        echo str_repeat("-", 60) . "\n";

        // 学生成绩
        $rankings = $this->getClassRanking();
        foreach ($rankings as $rank => $student) {
            $studentIndex = array_search($student['name'], $this->students);
            printf("%-10s", $student['name']);

            foreach ($this->grades[$studentIndex] as $grade) {
                printf("%-8d", $grade);
            }

            printf("%-8.1f %-8.1f\n", $student['total'], $student['average']);
        }

        // 科目平均分
        echo "\n科目平均分：\n";
        $subjectAverages = $this->getSubjectAverages();
        foreach ($subjectAverages as $subject => $average) {
            echo "{$subject}: {$average:.1f}\n";
        }
    }
}

// 使用示例
$manager = new StudentGradeManager();

// 添加学生
$manager->addStudent("张三");
$manager->addStudent("李四");
$manager->addStudent("王五");
$manager->addStudent("赵六");

// 设置成绩
$manager->setGrade("张三", 0, 85); // 语文
$manager->setGrade("张三", 1, 92); // 数学
$manager->setGrade("张三", 2, 88); // 英语
$manager->setGrade("张三", 3, 90); // 物理
$manager->setGrade("张三", 4, 87); // 化学

$manager->setGrade("李四", 0, 78);
$manager->setGrade("李四", 1, 95);
$manager->setGrade("李四", 2, 82);
$manager->setGrade("李四", 3, 88);
$manager->setGrade("李四", 4, 91);

$manager->setGrade("王五", 0, 92);
$manager->setGrade("王五", 1, 88);
$manager->setGrade("王五", 2, 90);
$manager->setGrade("王五", 3, 85);
$manager->setGrade("王五", 4, 89);

$manager->setGrade("赵六", 0, 80);
$manager->setGrade("赵六", 1, 85);
$manager->setGrade("赵六", 2, 78);
$manager->setGrade("赵六", 3, 82);
$manager->setGrade("赵六", 4, 80);

// 显示成绩单
$manager->displayReportCard();
?>

2. 简单的待办事项管理

<?php
class TodoList {
    private $tasks = [];
    private $completed = [];

    // 添加任务
    public function addTask($task) {
        $this->tasks[] = $task;
        $this->completed[] = false;
        return count($this->tasks) - 1;
    }

    // 完成任务
    public function completeTask($index) {
        if (isset($this->tasks[$index])) {
            $this->completed[$index] = true;
            return true;
        }
        return false;
    }

    // 删除任务
    public function removeTask($index) {
        if (isset($this->tasks[$index])) {
            unset($this->tasks[$index]);
            unset($this->completed[$index]);

            // 重新索引
            $this->tasks = array_values($this->tasks);
            $this->completed = array_values($this->completed);
            return true;
        }
        return false;
    }

    // 显示所有任务
    public function displayTasks() {
        if (empty($this->tasks)) {
            echo "没有待办事项。\n";
            return;
        }

        echo "=== 待办事项 ===\n";
        foreach ($this->tasks as $index => $task) {
            $status = $this->completed[$index] ? "✓" : "○";
            echo "{$index}. [{$status}] {$task}\n";
        }
        echo "\n";
    }

    // 显示统计
    public function displayStats() {
        $total = count($this->tasks);
        $done = count(array_filter($this->completed));
        $pending = $total - $done;

        echo "=== 统计信息 ===\n";
        echo "总任务数：{$total}\n";
        echo "已完成：{$done}\n";
        echo "待完成：{$pending}\n";
        if ($total > 0) {
            echo "完成率：" . round(($done / $total) * 100, 1) . "%\n";
        }
    }
}

// 使用示例
$todo = new TodoList();

// 添加任务
$todo->addTask("学习PHP数组");
$todo->addTask("完成作业");
$todo->addTask("锻炼身体");
$todo->addTask("阅读技术书籍");

// 显示任务
$todo->displayTasks();

// 完成一些任务
$todo->completeTask(0);
$todo->completeTask(2);

// 再次显示
$todo->displayTasks();
$todo->displayStats();

// 删除一个任务
$todo->removeTask(1);
echo "\n删除任务后：\n";
$todo->displayTasks();
?>

常见错误和解决方案

1. 索引越界错误

// 错误示例
$colors = ["红色", "绿色", "蓝色"];
echo $colors[3];  // Notice: Undefined offset

// 正确做法：检查索引是否存在
if (isset($colors[2])) {
    echo $colors[2];
}

// 或者使用null合并运算符（PHP 7.0+）
echo $colors[3] ?? "默认颜色";

2. 混淆键和值

// 错误：把值当作索引使用
$names = ["张三", "李四", "王五"];
echo $names["张三"];  // 错误，"张三"是值，不是键

// 正确：查找值的索引
$index = array_search("张三", $names);
if ($index !== false) {
    echo $names[$index];
}

3. 删除元素后的索引问题

$array = [10, 20, 30, 40, 50];
unset($array[2]);  // 删除30

print_r($array);
// 输出：Array([0] => 10 [1] => 20 [3] => 40 [4] => 50)
// 注意索引2被跳过了

// 如果需要连续索引，重新索引数组
$array = array_values($array);
print_r($array);
// 输出：Array([0] => 10 [1] => 20 [2] => 40 [3] => 50)

4. 数组拷贝问题

$array1 = [1, 2, 3];
$array2 = $array1;      // 值拷贝
$array2[] = 4;          // 只影响$array2

// $array1 仍然是 [1, 2, 3]
// $array2 变为 [1, 2, 3, 4]

// 如果需要引用拷贝
$array3 = &$array1;
$array3[] = 5;          // 两个数组都会被修改

性能优化建议

1. 选择合适的遍历方式

$largeArray = range(1, 100000);

// foreach通常比for循环更快，且更简洁
foreach ($largeArray as $value) {
    // 处理元素
}

// for循环需要额外调用count()
// for ($i = 0; $i < count($largeArray); $i++) {
//     // 每次循环都调用count()，效率较低
// }

// 优化：提前计算长度
$length = count($largeArray);
for ($i = 0; $i < $length; $i++) {
    // 处理元素
}

2. 避免不必要的数组操作

// 不好的做法：频繁添加元素
$array = [];
for ($i = 0; $i < 10000; $i++) {
    $array[] = $i;
}

// 好的做法：如果知道大小，预分配
// PHP数组会自动扩展，但理解这个概念有助于性能优化

练习题

基础练习

1. 创建和访问数组

   // 创建一个包含5个水果名称的数组
   // 访问第3个水果并打印
   // 修改第2个水果的值
   // 在数组末尾添加一个新水果
   

2. 数组遍历

   // 创建一个数字数组1-10
   // 使用for循环计算所有偶数的和
   // 使用foreach循环打印所有奇数
   

进阶练习

3. 数组操作

   // 实现一个函数，接收一个数组，返回最大值和最小值
   // 实现一个函数，判断数组是否是递增的
   // 实现一个函数，移除数组中的重复元素
   

4. 数组统计

   // 给定成绩数组，计算平均分、最高分、最低分
   // 统计每个分数段的人数（90-100, 80-89, 70-79, 60-69, <60）
   

实战练习

5. 简单的库存管理

   // 创建一个Product类，使用索引数组管理商品
   // 实现添加、删除、查找商品功能
   // 实现库存盘点功能
   

6. 数据分析工具

   // 读取一组销售数据（日期、销售额）
   // 计算总销售额、平均销售额
   // 找出销售额最高和最低的日期
   // 统计月度销售趋势
   

总结

索引数组是PHP编程的基础，掌握好索引数组的使用对于编写高效的PHP程序至关重要。通过本节的学习，你应该：

1. 理解索引数组的概念和特点
2. 掌握创建、访问、修改索引数组的方法
3. 熟练使用各种数组遍历方式
4. 了解常用的数组操作函数
5. 能够在实际项目中应用索引数组

接下来，我们将学习关联数组，它将为我们提供更灵活的数据组织方式。