【读书笔记】C#高级编程 第十章 集合
阅读原文时间:2023年07月08日阅读:1

(一)概述

数组的大小是固定的。如果元素个数是动态的,就应使用集合类。

List是与数组相当的集合类。还有其它类型的集合:队列、栈、链表、字典和集。

(二)列表

1、创建列表

调用默认的构造函数,就可以创建列表对象。在泛型类List中,必须为声明为列表的值指定类型。使用默认构造函数创建一个空列表。元素添加到列表后,列表的容量会扩大,每次添加元素达到容量上限后,容量将重新设置为原来的2倍。

例子:

List strList = new List();

如果列表的容量改变了,整个集合就要重新分配到一个新的内存块中。使用Capacity属性可以获取和设置集合的容量。

例子:

strList.Capacity = 100;

集合中的元素个数可以用Count属性读取。

例子:

var count= strList.Count;

可以调用TrimExcess()方法去除不需要的容量。

例子:

strList.TrimExcess();

但要注意的是,元素个数超过容量的90%,TrimExcess()方法就什么都不做。

(1)集合初始值设定项

还可以使用集合初始值设定项给集合赋值。

例子:

List strList = new List() { "zhangsan", "lisi" };

(2)添加元素

使用Add()方法可以给列表添加元素。

例子:

strList.Add("zhangsan");

使用AddAange()方法,可以一次性给集合添加多个元素。

例子:

strList.AddRange(new string[] { "lisi", "wangmazi" });
strList.AddRange(new List { "zhaoliu", "qianqi" });

(3)插入元素

使用Insert()方法可以在指定位置插入元素。

例子:

strList.Insert(0, "begin");

使用InsertRange()提供了插入大量元素的功能。

例子:

strList.InsertRange(1, new string[] { "zhang", "li", "wang" });

(4)访问元素

实现了IList和IList接口的所有类都提供了一个索引器,可以使用索引器,通过传递元素号来访问元素。

例子:

var str0 = strList[0];

处理使用foreach语句进行遍历以外,List类还提供了了ForEach()方法,该方法返回void,参数为Action。ForEach()方法遍历集合中的每一项,调用作为每一项的参数传递的方法。

例子:

List strList = new List();
strList.Add("zhangsan");
strList.AddRange(new string[] { "lisi", "wangmazi" });
strList.AddRange(new List { "zhaoliu", "qianqi" });
strList.ForEach(Console.WriteLine);
Console.ReadKey();

运行以上代码,结果如下:

将Console.WriteLine()方法作为参数传递给ForEach()方法。

(5)删除元素

删除元素时,可以利用索引,也可以传递要删除的元素。

例子:

strList.RemoveAt(1);

按索引删除比较快。

RemoveRange()方法可以从集合中删除许多元素。

strList.RemoveRange(0, 1);

还可以使用RemoveAll()方法删除有指定特定的所有元素,还可以使用ICollection接口定义的Clear()方法。

(6)搜索

可以使用IndexOf()、LastIndexOf()、FindIndex()、FindLastIndex()、Find()、FindLast()。如果只检查元素是否存在,List类提供了Exists()方法。

例子:

int index = strList.IndexOf("lisi");

(7)排序

List类可以使用Sort()方法对元素排序。Sort()方法使用快速排序算法,比较所有的元素,值到整个列表排好序位为止。

(8)类型转换

使用List类的ConvertAll()方法,可以把所有类型的集合转换为另一种类型。

例子:

List objList = strList.ConvertAll(s => s);

2、只读集合

List集合中的AsReadOnly()方法返回ReadOnlyCollection类型的对象。

(三)队列

队列(Queue)是已先进先出(FIFO)的方式来处理的集合。队列只允许在队列中添加元素,该元素会放在队列的末尾(Enqueue()方法),从队列头部获取元素(使用Dequeue()方法)。

例子:

Queue qu = new Queue();
qu.Enqueue("zhangsan");
qu.Enqueue("lisi");
qu.Enqueue("wangmazi");
var dqu = qu.Dequeue();
Console.WriteLine(dqu);

运行以上代码,结果如下:

需要注意的是Dequeue()方法获取元素后会从队列中删除该元素,使用Peek()方法则仅获取不删除。使用枚举器不会改变元素的状态。因为Queue类没有实现IList接口,所以不能用索引器访问队列。

(四)栈

栈(Stack)与队列(Queue)很相似,只是最后添加到栈中的元素最先读取。栈是一个后进先出(LIFO)的容器。栈用Push()方法添加元素,用Pop()方法获取最近的元素。

例子:

Stack st = new Stack();
st.Push("zhangsan");
st.Push("lisi");
st.Push("wangmazi");
var pst = st.Pop();
Console.WriteLine(pst);

运行以上代码,结果如下:

需要注意的是Pop()方法获取元素后会从队列中删除该元素,使用Peek()方法则仅获取不删除。使用枚举器不会改变元素的状态。

(五)链表

LinkedList是一个双向链表,其元素指向它前面和后面的元素。链表的优点是,插入列表中间位置会很快。缺点是只能一个一个访问。链表不能在列表中仅存储值,其还会包含上一个和下一个元素的信息。

LinkedList类定义的成员可以访问链表中的第一个和最后一个元素(First和Last)、在指定位置插入元素(AddAfter()、AddBefore()、AddFirst()和AddLast()方法),删除指定位置元素(Remove()、RemoveFirst()和RemoveLast()方法)、从链表的开头(Find()方法)或结尾(FindLast()方法)开始搜索元素。

例子:

LinkedList list = new LinkedList();
list.AddFirst(2);
list.AddFirst(1);
list.AddLast(5);
list.AddLast(6);
list.AddAfter(list.Find(2),3);
list.AddBefore(list.Find(5),4);
foreach (var item in list)
{
Console.WriteLine(item);
}
list.RemoveLast();
Console.WriteLine("移除末尾元素后:");
foreach (var item in list)
{
Console.WriteLine(item);
}

运行以上代码,结果如下:

(六)有序列表

如果需要基于键对所需集合排序,就可以使用SortedList类。这个类按照键给元素排序。

例子:

SortedList list = new SortedList();
list.Add("b", "lisi");
list.Add("a", "zhangsan");
list.Add("c","wangmazi");
foreach (var item in list)
{
Console.WriteLine("排序位置{0},是{1}",item.Key,item.Value);
}

运行以上代码,结果如下:

(七)字典

字典也成为映射或散射列表。字典的主要特性是能根据键快速查找值。也可以自由添加和删除元素,这有点像List类,但没有在内存中移动后续元素的性能开销。

1、键的类型

用作字典的键必须重写Object类的GetHashCode()方法,并实现IEquatable.Equals()方法,或重写Object类的Equals()方法。也可以实现IEqualityComparer接口的GetHashCode()方法和Equals()方法。

需要注意的是,如果A.Equals(B)方法返回true,则A.GetHashCode()和B.GetHashCode()方法必须总是返回相同的散列代码。

字符串比Int32更适合用作键。

2、字典示例

Dictionary dic = new Dictionary();
dic.Add("a", "zhang");
dic.Add("b", "li");
dic.Add("c", "wang");
foreach (var item in dic)
{
Console.WriteLine(item);
}

3、Lookup类

Lookup类非常类似于Dictionary类,但把键映射到一个值集上。Lookup类不能像一般的字典那样创建,而必须调用ToLookup()方法,该方法返回一个Lookup对象。调用ToLookup()方法需要传递一个Func类型的委托来定义键的选择器。

例子:

var personList = new List();
personList.Add(new Person() { Name = "zhangsan", Age = 13 });
personList.Add(new Person() { Name = "lisi", Age = 15 });
personList.Add(new Person() { Name = "wangmazi", Age = 13 });
personList.Add(new Person() { Name = "zhaoliu", Age = 18 });
var personLookup = personList.ToLookup(p => p.Age);
foreach (var item in personLookup[13])
{
Console.WriteLine(item.Name);
}

4、有序字典

SortedDictionary类是一个二叉搜索树,其中的元素根据键来排序。该键类型必须实现IComparable接口,在没有实现的情况下,可以传递一个实现了IComparer接口的比较器。

  • SortedList类使用的内存比SortedDictionary类少。
  • SortedDictionary类的元素插入和删除操作比较快。
  • 在用已排好序的数据填充集合时,若不需要修改容量,SortedList类就比较快。

(八)集

包含不重复的集合成为“集(set)”。.NET Framework包含两个集(HashSet和SortedSet),它们都实现ISet接口。HashSet集包含不重复元素的无序列表,SortedSet包含不重复的有序列表。

例子:

1 var firstNameSet1 = new HashSet();
2 firstNameSet1.Add("zhang");
3 firstNameSet1.Add("zhang");
4 firstNameSet1.Add("li");
5 firstNameSet1.Add("wang");
6 firstNameSet1.Add("zhao");
7 foreach (var item in firstNameSet1)
8 {
9 Console.WriteLine(item);
10 }
11 var firstNameSet2 = new HashSet();
12 firstNameSet2.Add("Smith");
13 firstNameSet2.Add("Johnson");
14 firstNameSet2.Add("Williams");
15 firstNameSet2.Add("Jones");
16 var firstNameSet = new SortedSet();
17 firstNameSet.UnionWith(firstNameSet1);
18 firstNameSet.UnionWith(firstNameSet2);
19 Console.WriteLine("将两个无序集合并到有序集:");
20 foreach (var item in firstNameSet)
21 {
22 Console.WriteLine(item);
23 }

运行以上代码,结果如下:

(九)可观察的集合

如果需要集合中的元素何时删除或添加的信息,就可以使用ObservableCollection类。

例子:

1 static void Main(string[] args)
2 {
3 ObservableCollection obs = new ObservableCollection();
4 obs.CollectionChanged += Obs_changeInfo;
5 obs.Add("1");
6 obs.Add("2");
7 Console.ReadKey();
8 }
9
10
11 private static void Obs_changeInfo(object sender, NotifyCollectionChangedEventArgs e)
12 {
13 Console.WriteLine("触发事件操作方法:{0}",e.Action);
14 var targetElement = e.NewItems == null ? e.OldItems : e.NewItems;
15 foreach (var item in targetElement)
16 {
17 Console.WriteLine("触发元素:{0}", item);
18 }
19 }

运行以上代码,结果如下:

(十)位数组

如果需要处理的数字有许多位,就可以使用BitArray类和BitVector32结构。(完全不知道这个有什么作用,暂不做笔记)

(十一)不变的集合

如果对象可以改变其状态,就很难在多个同时运行的任务中使用。先填充集合,再将它变为不变的数组会更高效。需要进行一些处理时,可以再次使用可变的集合。此时可以使用不变集合提供的构建器类。

例子:

List list = new List();
list.Add("zhang");
list.Add("li");
var immutableList = list.ToImmutableList();//可变集合转为不变集合
var immutableListBuilder = immutableList.ToBuilder();//重新转换为可变集合
immutableListBuilder.Add("wang");
immutableList = immutableListBuilder.ToImmutable();//可变集合转为不变集合
foreach (var item in immutableList)
{
Console.WriteLine(item);
}

运行以上代码,结果如下:

只读集合提供集合的只读试图。在不使用只读试图访问集合的情况下,该集合仍可修改。而不变集合无法修改。

(十二)并发集合

从.NET 4开始,.NET中名称空间System.Collections.Concurrent中提供了几个线程安全的集合类。为了对集合进行线程安全的访问,定义了IProducerConsumerCollection接口。这个接口中最重要的方法是TryAdd()方法和TryTake()方法。

并发集合参考:http://blog.csdn.net/wangzhiyu1980/article/details/45497907