C#中的集合 - 技术栈

集合的介绍

在C#中，集合是存储多个项的数据结构，这些项可以是相同类型或不同类型。C#提供了多种内置集合类型，用于不同的场景和需求。以下是一些常用的集合类型：

数组（Array）：
- 固定大小的元素序列。
- 声明时必须指定大小和类型。
- 例如：int[] numbers = new int[10];
列表（List<T>）：
- 动态数组，可以根据需要自动调整大小。
- 允许存储重复的元素。
- 提供快速的索引访问。
- 例如：List<int> numbers = new List<int>();
字典（Dictionary<TKey, TValue>）：
- 基于键值对的集合，每个元素都包含一个键和一个值。
- 键必须是唯一的，而值则不必。
- 提供快速的查找速度。
- 例如：Dictionary<string, int> ageDict = new Dictionary<string, int>();
队列（Queue<T>）：
- 先进先出（FIFO）的数据结构。
- 通常用于任务调度和线程同步。
- 例如：Queue<string> queue = new Queue<string>();
栈（Stack<T>）：
- 后进先出（LIFO）的数据结构。
- 通常用于处理具有最后进先出需求的数据。
- 例如：Stack<int> stack = new Stack<int>();
集合（HashSet<T>）：
- 包含不重复元素的集合。
- 提供快速的添加、删除和查找操作。
- 例如：HashSet<int> numbers = new HashSet<int>();
排序列表（SortedList<TKey, TValue>）：
- 元素按键排序的字典。
- 可以按顺序遍历键和值。
- 例如：SortedList<string, double> sortedScores = new SortedList<string, double>();
位数组（BitArray）：
- 紧凑的数组，用于表示位（true/false）值。
- 适合于需要存储大量布尔值的场景。
- 例如：BitArray bits = new BitArray(32);
泛型集合：
- C# 2.0引入了泛型集合，如List<T>、Dictionary<TKey, TValue>等，它们允许在编译时检查类型安全。
非泛型集合：
- 泛型出现之前的集合类型，如ArrayList、Hashtable等，它们不提供编译时类型安全检查。
可空集合：
- 允许集合中的元素为null，例如List<int?>。
只读集合：
- 一旦创建，集合的内容就不能被修改，例如通过AsReadOnly方法创建的集合。
并发集合：
- 线程安全的集合，如ConcurrentDictionary<TKey, TValue>，适合在多线程环境中使用。

List集合

List<T> 是 C# 中一个非常常用的泛型集合类，它实现了 IList<T> 接口，提供了列表（动态数组）的数据结构。以下是 List<T> 的一些主要特性和常用操作：

特性：

动态数组 ：List<T> 可以根据需要自动调整大小，这使得它非常适合在不知道具体需要多少元素时使用。
索引访问：可以像数组一样通过索引访问列表中的元素。
类型安全：泛型集合，确保列表中只能存储指定类型的元素。
允许重复 ：与 HashSet<T> 不同，List<T> 允许存储重复的元素。
有序集合：元素按照添加到列表中的顺序进行排序。

常用操作：

添加元素：

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List<int> numbers = new List<int>();
numbers.Add(1); // 在列表末尾添加一个元素
numbers.Add(2);

插入元素：

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numbers.Insert(0, 0); // 在索引0的位置插入元素0

移除元素：

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numbers.Remove(1); // 移除列表中的第一个元素
numbers.RemoveAt(0); // 移除索引为0的元素

访问元素：

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int firstItem = numbers[0]; // 获取索引为0的元素

查找元素：

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int index = numbers.IndexOf(2); // 返回元素2的索引，如果不存在则返回-1
bool contains = numbers.Contains(3); // 检查列表是否包含元素3

遍历列表：

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foreach (int number in numbers)
{
    Console.WriteLine(number);
}

获取子列表：

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List<int> subList = numbers.GetRange(0, 3); // 获取从索引0开始的3个元素的子列表

反转列表：

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numbers.Reverse(); // 将列表中的元素顺序反转

排序列表：

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numbers.Sort(); // 默认按升序排序
// 可以提供自定义的比较器来实现自定义排序
numbers.Sort((a, b) => a.CompareTo(b));

列表转换：

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var squareList = numbers.Select(x => x * x).ToList(); // 使用LINQ将每个元素转换为平方

搜索和过滤：

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var evenNumbers = numbers.Where(x => x % 2 == 0).ToList(); // 使用LINQ获取所有偶数

容量和大小：

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int count = numbers.Count; // 获取列表中的元素数量
numbers.Capacity = 100; // 设置列表的容量

清空列表：

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numbers.Clear(); // 移除列表中的所有元素

List<T> 是 System.Collections.Generic 命名空间的一部分，因此在代码中使用它时需要包含这个命名空间：

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using System.Collections.Generic;

List<T> 是一个非常灵活和强大的集合类，适用于大多数需要动态数组功能的场景。

字典（Dictionary<TKey, TValue>）

Dictionary<TKey, TValue> 是 C# 中一个非常强大的泛型集合类，它存储键值对（key-value pairs），并允许通过键快速访问值。这个类实现了 IDictionary<TKey, TValue> 接口，并且位于 System.Collections.Generic 命名空间中。以下是 Dictionary<TKey, TValue> 的一些主要特性和常用操作：

特性：

基于键值对：每个元素包含一个键和一个相关的值。
快速查找：通过键可以快速检索、添加或删除元素。
键的唯一性：字典中的键必须是唯一的，不允许重复。
无序集合：字典中的元素不保持任何特定的顺序。

常用操作：

初始化字典：

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Dictionary<string, int> ageDictionary = new Dictionary<string, int>();

添加元素：

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ageDictionary.Add("Alice", 30);
ageDictionary.Add("Bob", 25);

访问元素：

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int age = ageDictionary["Alice"]; // 通过键获取值

检查键是否存在：

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if (ageDictionary.ContainsKey("Alice"))
{
    // 键存在
}

移除元素：

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ageDictionary.Remove("Bob"); // 移除键为"Bob"的元素

遍历字典：

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foreach (KeyValuePair<string, int> pair in ageDictionary)
{
    Console.WriteLine("Name: {0}, Age: {1}", pair.Key, pair.Value);
}

获取键和值的集合：

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var keys = ageDictionary.Keys; // 获取所有键的集合
var values = ageDictionary.Values; // 获取所有值的集合

尝试获取值：

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if (ageDictionary.TryGetValue("Alice", out int age))
{
    Console.WriteLine($"Alice's age is {age}");
}

清空字典：

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ageDictionary.Clear(); // 移除字典中的所有元素

字典初始化器：

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var dictionary = new Dictionary<string, int>
{
    {"Alice", 30},
    {"Bob", 25}
};

查找和替换：

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if (ageDictionary.ContainsKey("Alice"))
{
    ageDictionary["Alice"] = 31; // 更新Alice的年龄
}
else
{
    ageDictionary.Add("Alice", 31); // 如果Alice不存在，添加她
}

合并字典：

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var anotherDictionary = new Dictionary<string, int>
{
    {"Charlie", 35},
    {"David", 40}
};

foreach (var pair in anotherDictionary)
{
    ageDictionary.Add(pair.Key, pair.Value);
}

使用 LINQ 查询字典：

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var query = from entry in ageDictionary
            where entry.Value > 30
            select entry;

foreach (var pair in query)
{
    Console.WriteLine("Name: {0}, Age: {1}", pair.Key, pair.Value);
}

Dictionary<TKey, TValue> 是一个非常灵活的数据结构，适用于需要快速查找、添加和删除键值对的场景。使用时，应该确保键的类型重写了 GetHashCode() 和 Equals() 方法，这样可以保证字典的正常工作。