C#数据结构——Dictionary

Dictionary是一个泛型集合，它存储唯一键和值的集合，其中每个键都是唯一且与一个值关联的。Dictionary内部被视为是无序的，但Dictionary的查找时间复杂度是O(1)，因此Dictionary通常用于存储不关心顺序、但需要频繁查找的数据。同时，Dictionary本身也是动态扩容的数据结构，因此不需要关心字典容量问题。

Dictionary与Hashtable：

事实上，无论是Dictionary还是Hashtable，其底层都是哈希表，但这并不意味着这两种数据结构是完全相同的：

性能消耗

从性能消耗上来讲，由于Dictionary是泛型的，因而使用字典时并不需要装箱、拆箱的操作，并且从Dictionary中取出数据进行操作时也不需要对数据进行类型判断，因而Dictionary效率更高。

Hashtable则不是泛型，其键和值都是object类型，因此使用Hashtable时免不了装箱、拆箱的操作，同时由于涉及拆箱，因此需要在拆箱前对数据进行类型判断，以防止错误的数据类型转换。

线程安全性

Dictionary并不是一个线程安全的数据结构，因此Dictionary更推荐在单线程的程序中使用；Hashtable是线程安全的因此在多线程程序中更推荐使用Hashtable

构造Dictionary

无参构造

这是Dictionary最基础的构造方式，但由于Dictionary本身带有自动扩容机制，而自动扩容机制会产生一定的性能消耗，因此更推荐构造时至少指定一个参考大小，以扩容次数，从而降低性能消耗。

Dictionary<int, int> _dict = new Dictionary<int, int>();

指定初始容量

这是常用的构造方式，如果能预估Dictionary存储键值对数量，则生成一个指定容量的Dictionary，这样可以减少自动扩容带来的性能消耗和空间浪费

Dictionary<int, int> _dict = new Dictionary<int, int>(10);

使用初始值

当已知字典要存储的键和值时，可以是用这种方式进行构造，这样可以生成后直接将键值对存进字典中

Dictionary<string, int> _dict = new Dictionary<string, int>()
{
   ["1+1"] = 3,
   ["2+2"] = 5,
   ["3+3"] = 7,
};

拷贝构造

当我们希望对Dictionary对象内的键值对进行增减，但又希望保留一份当前Dictionary数据时就会用到，拷贝构造可以从旧对象中生成新对象，两者数据相同但互不影响，但如果内部数据是引用类型，则需要注意，拷贝构造是浅拷贝，即如果存储的是引用类型，则拷贝的是对数据的引用而非引用的数据本身，例如：

class MyClass
{
    public int data;
}

Dictionary<int, MyClass> _dictA = new Dictionary<int, MyClass>()
{
    [0] =  new MyClass(){ data = 10 }
};


Dictionary<int, MyClass> _dictB = new Dictionary<int, MyClass>(_dictA);
_dictB[0].data = 5;// 此时会发现_dictA[0].data也变成了5，因为拷贝构造执行的是浅拷贝

常用属性

Keys

Keys返回的是存储当前Dictionary中所有Key的一个集合，该集合通常用foreach进行遍历，也可以利用List的构造函数将其转变成一个List方便使用。

Dictionary<string, int> _dict = new Dictionary<string, int>()
{
    ["1+1"] = 3,
    ["2+2"] = 5,
    ["3+3"] = 7,
};

foreach (string _key in _dict.Keys)
{
    Console.Write(_key);
}

List<string> _list_DictKeys = new List<string>(_dict.Keys);

Values

values返回的是当前Dictionary中所有value的一个集合，该集合通常用foreach进行遍历，也可以利用List的构造函数将其转变成一个List方便使用。

foreach (int _value in _dict.Values)
{
    Console.Write(_value);
}

List<int> _list_DictValues = new List<int>(_dict.Values);

常用方法

Add(TKey key, TValue value)

这是最常用的像字典内添加键值对的方式，但值得注意的是，这一方法不会进行安全判定，即当字典中存在重复键时会导致报错

Dictionary<string, int> _dict = new Dictionary<string, int>();
_dict.Add("1+1", 2);

Dictionary[key] = value

Dictionary[key] = value也可以用于向字典内添加键值对，但是Dictionary[key] = value会进行安全判定，但是当字典中存在重复键时，会覆盖原数据

Dictionary<string, int> _dict = new Dictionary<string, int>();
_dict["1+1"] = 2;
_dict["1+1"] = 3;// 此时上一次添加的["1+1"] = 2被覆盖成了["1+1"] = 3

ContainsKey(TKey key)

用于查找字典当中是否包含某个Key，若包含则返回True，否则返回False

Dictionary<string, int> _dict = new Dictionary<string, int>();
_dict["1+1"] = 2;
bool _true = _dict.ContainsKey("1+1"); // True
bool _false = _dict.ContainsKey("2+2"); // False

ContainsValue(TValue value)

用于查找字典当中是否包含某个Value，若包含则返回True，否则返回False

Dictionary<string, int> _dict = new Dictionary<string, int>();
_dict["1+1"] = 2;
bool _true = _dict.ContainsValue(2); // True
bool _false = _dict.ContainsValue(999); // False

TryGetValue(TKey key, out TValue value)

尝试获取某个Key对应的Value，若包含则返回True，如果不包含查找的Key则返回false而非报错

Dictionary<string, int> _dict = new Dictionary<string, int>();
_dict["1+1"] = 2;
if (_dict.TryGetValue("1+1", out int value))// True
{
    Console.Write(value); // 输出：2
}

Rmove(TKey)

用于移除某个键对应的键值对，如果输入的Key不存在，也不会抛出异常

Dictionary<string, int> _dict = new Dictionary<string, int>();
_dict["?"] = 2;
_dict.Remove("!");// 无事发生
_dict.Remove("?");// 移除["?"] = 2

Remove(TKey key, out TValue value)

用于移除某个键对应的键值对，同时可以获取这个键对应的值

Dictionary<string, int> _dict = new Dictionary<string, int>() { ["777"] = 777 };
_dict.Remove("777", out int value);
Console.Write(value);//输出： 777