【读书笔记】C#高级编程 第十章 集合

（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<T>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<T>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<string> strList = new List<string>();

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<string> strList = new List<string>() { "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<string> { "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<T>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<T>类还提供了了ForEach()方法，该方法返回void，参数为Action<T>。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<string> strList = new List<string>();
strList.Add("zhangsan");
strList.AddRange(new string[] { "lisi", "wangmazi" });
strList.AddRange(new List<string> { "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<T>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<T>类提供了Exists()方法。

例子：

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

（7）排序

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

例子：

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

2、只读集合

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

（三）队列

队列(Queue<T>)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<string> qu = new Queue<string>();
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<T>类没有实现IList<T>接口，所以不能用索引器访问队列。

（四）栈

栈（Stack<T>）与队列(Queue<T>)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<string> st = new Stack<string>();
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<T>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<T>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<int> list = new LinkedList<int>();
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<TKey,TValue>类。这个类按照键给元素排序。

例子：

SortedList<string, string> list = new SortedList<string, string>();
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<T>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<T>.Equals()方法，或重写Object类的Equals()方法。也可以实现IEqualityComparer<T>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<string, string> dic = new Dictionary<string, string>();
dic.Add("a", "zhang");
dic.Add("b", "li");
dic.Add("c", "wang");
foreach (var item in dic)
{
    Console.WriteLine(item);
}

3、Lookup类

Lookup<TKey,TElement>类非常类似于Dictionary<TKey,TValue>类，但把键映射到一个值集上。Lookup<TKey,TValue>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<TKey,TElement>对象。调用ToLookup()方法需要传递一个Func<TSource,TKey>类型的委托来定义键的选择器。

例子：

var personList = new List<Person>();
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<TKey,TValue>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<TKey>接口，在没有实现的情况下，可以传递一个实现了IComparer<TKey>接口的比较器。

• SortedList<TKey,TValue>类使用的内存比SortedDictionary<TKey,TValue>类少。
• SortedDictionary<TKey,TValue>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<TKey,TValue>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<T>和SortedSet<T>），它们都实现ISet<T>接口。HashSet<T>集包含不重复元素的无序列表，SortedSet<T>包含不重复的有序列表。

例子：

 1 var firstNameSet1 = new HashSet<string>();
 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<string>();
12 firstNameSet2.Add("Smith");
13 firstNameSet2.Add("Johnson");
14 firstNameSet2.Add("Williams");
15 firstNameSet2.Add("Jones");
16 var firstNameSet = new SortedSet<string>();
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<T>类。

例子：

 1 static void Main(string[] args)
 2 {
 3     ObservableCollection<string> obs = new ObservableCollection<string>();
 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<string> list = new List<string>();
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<T>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