矩阵A与对角矩阵相似,其充分必要条件是存在n个线性无关的特征向量。选项A中的“特征值都是单值”只是对角化的充分条件而非必要条件;选项B中的可逆矩阵并不是相似的必要条件;选项D中的实对称矩阵是对角化的一个充分条件,但并非必要条件。因此,只有选项C正确。