5.C#集合与数组

最新推荐文章于 2023-07-21 23:30:54 发布

lemon_hua

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分类专栏： C#从入门到放弃

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数据结构

数据结构是计算机存储、组织、管理数据的方式
数据结构是指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合

一、数组的定义

Array

也就是数组。具体表示方法是：数据类型[维数] 数组名=new 数据类型[]

数组有很多的优点，比如说数组在内存中是连续存储的，所以它的索引速度是非常的快，而且赋值与修改元素也很简单，

比如：

//声明一个一维数组

intArray1 = new int[3];

//初始化一个一维数组

intArray1 = new int[3]{1,2,3};

intArray1 = new int[]{1,2,3};

//赋值

s[0]="a";

s[1]="b";

s[2]="c";

//修改

s[1]="b1";

//声明一个二维数组

int[,] cells=int[3,3];

int[,] cells={{1,0,2},{1,2,0},{1,2,1}}; //初始化一个二维整数数组

数组的不足之处在于，使用数组管理数据时，需要预先知道数组长度。而实际开发中，很多数据往往是无法事先知道元素个数的。

数组是一种非常有用的数据结构，但数组也具有严重的局限性。

①数组元素的数据类型必须是相同的

②在创建数组时必须知道元素个数

③对应用程序来说，需要通过循环索引来访问元素。

针对于数组的这些缺点，C#中最先提供了ArrayList对象来克服这些缺点。

适应于知道数组长度并且在使用过程中不需要插入元素的情况。

ArrayList

动态数组，用法似乎跟c++的vector有点像。使用ArrayList必须引用Collections类。

用于数据存储和检索的专用类。它的大小是按照其中存储的数据来动态扩充与收缩的。所以，我们在声明ArrayList对象时并不需要指定它的长度。

ArrayList继承了IList接口，所以它可以很方便的进行数据的添加，插入和移除。比如：

ArrayList list = new ArrayList(); //新增数据

list.Add("abc"); list.Add(123); //修改数据

list[2] = 345; //移除数据

list.RemoveAt(0); //插入数据

list.Insert(0, "hello world");

添加

Add(a) 添加元素a到末尾；
Insert(b,a) 在位置b插入元素a；
InsertRange(b,a) 在位置b插入集合a；

删除

Remove(a) 移除元素a；
RemoveAt(a) 移除位置a的元素；
RemoveRange(a,b) 移除位置a到位置b的元素；
Clear() 清空；

排序 Sort()；

反转 Reverse()；

查找

IndexOf(a) 返回元素a的位置，没有则返回-1；
Contains(a) 检测是否含有元素a，返回true/false；

从上面示例看，ArrayList好像是解决了数组中所有的缺点，在list中，我们不仅插入了字符串"abc"，而且又插入了数字123。这样在ArrayList中插入不同类型的数据是允许的。因为ArrayList会把所有插入其中的数据都当作为object类型来处理。这样，在我们使用ArrayList中的数据来处理问题的时候，很可能会报类型不匹配的错误，也就是说ArrayList不是类型安全的。

既使我们保证在插入数据的时候都很小心，都有插入了同一类型的数据，但在使用的时候，我们也需要将它们转化为对应的原类型来处理。这就存在了装箱与拆箱的操作，会带来很大的性能损耗。

穿插一下装箱与拆箱的概念：简单的来讲: 装箱：就是将值类型的数据打包到引用类型的实例中比如将int类型的值123赋给object对象o int i=123; object o=(object)i; 拆箱：就是从引用数据中提取值类型比如将object对象o的值赋给int类型的变量i object o=123; int i=(int)o; 装箱与拆箱的过程是很损耗性能的。

ArrayList与Array的区别

Array大小是固定的，ArrayList大小可按需自动扩容。
Array的特点是类型统一且长度固定，ArrayList是可变长数组。
Array一次只能获取或设置一个元素的值，ArrayList允许添加、插入、移除某个范围的元素。
Array下限可自定义，ArrayList下限始终未0。
Array具有多维，ArrayList始终只有一维。
Array位于System命名空间中，ArrayList位于System.Collections命名空间中。
ArrayList是非泛型列表，可见任意Object类型作为元素。

二、集合的定义

数组并不是使用最为方便的数据结构。C#提供了集合，通过它来管理数据将更为方便。

C#提供了一系列特殊功能的类，这些类可存储任意类型的对象，且长度是可变的，统称为集合。C#编程语言中，集合结构分为泛型集合、非泛型集合。

常用集合

数组 Array
列表 List：List<T>是与数组相当的集合类
动态数组 ArrayList、List<T>
键值对集合
- 哈希集合/哈希表 Hashtable
- 字典 Dictionary<K,V>
堆栈 Stack、Stack<T>，堆栈的特点是后进先出（LIFO, Last In First Out）。
队列 Queue、Queue<T>，队列的特点是先进先出（FIFO, First In First Out）。
可排序键值对：特点是插入、检索没有哈希表集合高效
- 有序列键值对列表 SortedList、SortedList<K,V> 特点是占用内存更少，可通过索引访问。
- 有序字典 SortedDictionary 特点是占用内存更多，没有索引，但插入和删除元素的速度比SortedList快。
Set集合：特点是无序、不重复。
- HashSet<T>集合可将HashSet类视为不包含值得Dictionary集合，与List<T>类似。
- SortedSet<T> 在.NET4.0支持，有序无重复的集合。
双向链表集合：LinkedList<T>特点是增删速度快

理解泛型与非泛型的概念

1、BCL中集合类型分为泛型集合与非泛型集合。

2、非泛型集合的类和接口位于System.Collections命名空间。

3、泛型集合的类和接口位于System.Collections.Generic命名空间。

同传统的集合相比，泛型集合是一种强类型的集合，它解决了类型安全问题，同时避免了集合中每次的装箱与拆箱的操作，提升了性能。

1. List，这是我们应用最多的泛型种类，它对应ArrayList集合。

2. Dictionary，这也是我们平时运用比较多的泛型种类，对应Hashtable集合。

3. Collection对应于CollectionBase

4. ReadOnlyCollection 对应于ReadOnlyCollectionBase,这是一个只读的集合。

5. Queue,Stack和SortedList，它们分别对应于与它们同名的非泛型类。

C#2.0后出现了List。

泛型集合：
①List

List names = new List();

names.Add("乔峰");

names.Add("欧阳峰");

names.Add("马蜂");

foreach (string name in names)

{

Console.WriteLine(name);

}

//向List中插入元素

names.Insert(2, "张三峰");

//移除指定元素

names.Remove("马蜂");

②Dictionary

System.Collections.DictionaryEntry dic=new System.Collections.DictionaryEntry("key1","value1");

Dictionary fruit = new Dictionary(); //加入重复键会引发异常

fruit.Add(1, "苹果");

fruit.Add(2, "桔子");

fruit.Add(3, "香蕉");

fruit.Add(4, "菠萝"); //因为引入了泛型，所以键取出后不需要进行Object到int的转换，值的集合也一样

foreach (int i in fruit.Keys) {

Console.WriteLine("键是：{0} 值是：{1}",i,fruit);

}

//删除指定键值

fruit.Remove(1);

//判断是否包含指定键

if (fruit.ContainsKey(1)) {

Console.WriteLine("包含此键");

}

//清除集合中所有对象

fruit.Clear();

SortedList类与哈希表类似，区别在于SortedList中的Key数组排好序的

Stack类栈，后进先出。push方法入栈，pop方法出栈。

Queue类队列，先进先出。enqueue方法入队列，dequeue方法出队列。

非泛型集合：

①Hashtable

Hashtable abc = new Hashtable();

abc.Add("1", "34"); （key,value）

if (abc.Contains("1"))

{

Response.Write(abc["1"]);

}

Hashtable与Dictionary异同点

在单线程程序中推荐使用Dictionary，由于具有泛型优势且读取速度较快，其容量利用会更加充分。
在多线程程序中推荐使用Hashtable，默认的Hashtable允许单线程写入多线程读取，对Hashtable进一步调用Synchronized()方法可获得完全线程安全的类型。而Dictionary是非线程安全的，必须人为使用lock语句进行保护，其效率大减。
经过测试发现，但key是整型时Dictionary的操作效率要高于Hashtable，而当key是字符串时则Dictionary的效率并没有Hashtable的快。
Dictionary有按插入顺序排列数据的特性，但是当调用Remove()方法删除节点后原来的顺序会被打乱掉。因此在需要体现顺序的场景中使用Dictionary能获得一定的便利。
遍历Dictionary时会采用插入时的顺序，而遍历Hashtable则是打乱掉的。

哈希表的遍历

哈希表的遍历使用foreach，由于哈希表中的元素是键值对，因此需要使用DictionaryEntry类型来进行遍历。DictionaryEntry类型表示一个键值对的集合。

Hashtable ht = new Hashtable();

ht.Add("UserID", 1);

ht.Add("UserNO", "BH0001");

ht.Add("UserName", "Tim");

ht.Add("UserGender", 1); foreach(DictionaryEntry dic in ht){

Console.WriteLine($"{dic.Key} = {dic.Value}");}

②Queue

System.Collections.Queue queue=new System.Collections.Queue();

queue.Enqueue(1);

queue.Enqueue(2);