如何在C#中对整数数组求和

Question

除了迭代数组，还有更好的缩短方式吗？

int[] arr = new int[] { 1, 2, 3 };
int sum = 0;
for (int i = 0; i < arr.Length; i++)
{
    sum += arr[i];
}

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澄清：

更好的主要方法是编写更干净的代码，但也欢迎有关性能改进的提示。（例如已经提到的：拆分大型数组）。

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我并不是想寻求杀手级别的性能改进 - 我只是想知道这种语法糖是否已经可用：“已经有了String.Join - int[]怎么办？”。

- Filburt

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更好在哪里？更快？更少的代码？ - Fredrik Mörk

Answer 1

只要您可以使用.NET 3.5（或更新版本）和LINQ，请尝试

int sum = arr.Sum();

示例

int[] arr = new int[] { 1, 2, 3 };
int sum = arr.Sum();

// output = 6
Console.WriteLine(sum);

- Tomas Vana

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值得注意的是，如果结果大于一个有符号32位整数所能表示的最大值（即2^31-1，约为21亿），则会引发“System.OverflowException”错误。 - ChrisProsser

int sum = arr.AsParallel().Sum(); 一种使用CPU多核心的更快的版本。为了避免 System.OverflowException 错误，您可以使用 long sum = arr.AsParallel().Sum(x => (long)x); 更快的版本不仅避免了溢出异常并支持所有整数数据类型，还使用了数据并行 SIMD/SSE 指令，请查看 HPCsharp nuget 包。 - DragonSpit

性能太差。 - nim

Answer 2

有的，使用.NET 3.5：

int sum = arr.Sum();
Console.WriteLine(sum);

如果你没有使用 .NET 3.5，你可以这样做：

int sum = 0;
Array.ForEach(arr, delegate(int i) { sum += i; });
Console.WriteLine(sum);

- Ahmad Mageed

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为什么会有这样复杂的3.5版本之前的代码？foreach循环在所有C#版本中都可用。 - Jørn Schou-Rode

@Jørn：OP要求更简洁的方法。使用foreach只是将一行代码替换为另一行，而不是更短。除此之外，foreach完全可以使用，而且更易读。 - Ahmad Mageed

明白了。然而，与您的示例相比，以下代码可以节省18个字符：foreach (int i in arr) sum += i; - Jørn Schou-Rode

Answer 3

使用LINQ：

arr.Sum()

- Chris

Answer 4

另一个选择是使用Aggregate()扩展方法。

var sum = arr.Aggregate((temp, x) => temp+x);

- John Alexiou

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这似乎可以解决Sum无法解决的问题。由于某些原因，它不能在uint数组上工作，但Aggregate可以。 - John Ernest

Answer 5

这取决于你如何定义“更好”。如果你想让代码看起来更整洁，你可以像其他答案中提到的那样使用.Sum()方法。如果你想要操作运行得更快且有一个大数组，你可以将其分成子和再求和以实现并行化。

- unholysampler

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+1 对于性能改进的观点非常好，但老实说，我的初衷是想摆脱迭代。 - Filburt

（没人告诉Fil他刚刚将迭代推到了堆栈的几个级别下面） - user1228

@Will：老兄，如果我不写代码，你别指望我相信会有魔法发生；-) - Filburt

我猜在这样的并行优化变得有意义之前，数组可能需要非常大。 - Ian Mercer

是啊，自从什么时候for循环成为了不良实践？ - Ed S.

Answer 6

对于非常大的数组，使用多台处理器/核心来执行计算可能会更加划算。

long sum = 0;
var options = new ParallelOptions()
    { MaxDegreeOfParallelism = Environment.ProcessorCount };
Parallel.ForEach(Partitioner.Create(0, arr.Length), options, range =>
{
    long localSum = 0;
    for (int i = range.Item1; i < range.Item2; i++)
    {
        localSum += arr[i];
    }
    Interlocked.Add(ref sum, localSum);
});

- Theodor Zoulias

Answer 7

上面的for循环解决方案中存在一个问题，对于下面这个所有值都为正数的输入数组，求和结果为负数：

int[] arr = new int[] { Int32.MaxValue, 1 };
int sum = 0;
for (int i = 0; i < arr.Length; i++)
{
    sum += arr[i];
}
Console.WriteLine(sum);

由于正结果太大，超出了int数据类型的范围并溢出为负值，因此总和为-2147483648。

对于相同的输入数组，arr.Sum()建议会引发溢出异常。

更健壮的解决方案是使用更大的数据类型，例如在此情况下使用"long"作为"sum"，如下所示：

int[] arr = new int[] { Int32.MaxValue, 1 };
long sum = 0;
for (int i = 0; i < arr.Length; i++)
{
    sum += arr[i];
}

同样的改进方法也适用于其他整数数据类型，例如short和sbyte。对于无符号整数数据类型的数组，如uint、ushort和byte，使用无符号长整型(ulong)可以避免溢出异常。

使用for循环解决方案的速度也比Linq.Sum()快得多。

为了实现更快的运行速度，HPCsharp nuget包实现了所有这些.Sum()版本，以及SIMD/SSE版本和多核并行版本，性能提高了许多倍。

- DragonSpit

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很好的想法。对于无符号整数数组，能够执行ulong sum = arr.Sum(x => (ulong)x)会很不错。但是，遗憾的是，Linq .Sum()不支持无符号整数数据类型。如果需要无符号求和，HPCsharp nuget包支持所有无符号数据类型。 - DragonSpit

一位贡献者提出了一个很好的想法，即 long sum = arr.Sum(x => (long)x);，它在使用Linq时在C#中非常有效。它为所有有符号整数数据类型（sbyte、short和int）提供了完全准确的求和，并避免了抛出溢出异常，代码也非常简洁。虽然性能不如上面的for循环高，但并非所有情况都需要高性能。 - DragonSpit

Answer 8

如果您不喜欢LINQ，最好使用foreach循环避免索引超出范围。

int[] arr = new int[] { 1, 2, 3 };
int sum = 0;
foreach (var item in arr)
{
   sum += item;
}

- HENG Vongkol

Answer 9

在我的一个应用程序中，我使用了以下代码：

public class ClassBlock
{
    public int[] p;
    public int Sum
    {
        get { int s = 0;  Array.ForEach(p, delegate (int i) { s += i; }); return s; }
    }
}

- merrais

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这与使用.Aggregate()扩展方法相同。 - John Alexiou

Answer 10

使用 foreach 可以缩短代码，但在 JIT 优化识别到 for 循环控制表达式中的 Length 比较后，可能会在运行时执行完全相同的步骤。

- Ben Voigt