C# LINQ语法学习

LINQ（Language Integrated Query）是一种内置于 C# 和 .NET 中的数据查询工具。它允许开发者以类似于 SQL 的语法来查询内存对象、数据库、XML 文件等数据源。以下是一个详细的 LINQ 教程，涵盖了从基础到高级的内容。

一、LINQ 基础

LINQ 的基本操作可以用两种语法来表达：

• 查询表达式语法（Query Syntax）：类似于 SQL 查询语法。
• 方法语法 （Method Syntax）：使用扩展方法（如 Where、Select 等）进行查询。

这两种语法功能相同，可以互换使用。

1. 示例：查询表达式语法

int[] numbers = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };

// 查询所有偶数
var evenNumbers = from num in numbers
                  where num % 2 == 0
                  select num;

foreach (var number in evenNumbers)
{
    Console.WriteLine(number);
}

2. 示例：方法语法

int[] numbers = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };

// 使用方法语法查询所有偶数
var evenNumbers = numbers.Where(num => num % 2 == 0);

foreach (var number in evenNumbers)
{
    Console.WriteLine(number);
}

二、LINQ 的主要操作符

LINQ 包含多种操作符，常见的有过滤、排序、投影、集合操作、分组、连接和聚合。

1. 过滤操作符

• Where：用于根据条件筛选数据。

int[] numbers = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };

// 筛选大于 5 的数字
var filteredNumbers = numbers.Where(n => n > 5);

2. 排序操作符

• OrderBy 和 OrderByDescending：用于升序和降序排序。

string[] names = { "Alice", "Bob", "Charlie", "David" };

// 按名字升序排序
var sortedNames = names.OrderBy(n => n);

// 按名字降序排序
var descendingNames = names.OrderByDescending(n => n);

• ThenBy 和 ThenByDescending：用于多重排序。

var people = new List<Person>
{
    new Person { FirstName = "John", LastName = "Doe" },
    new Person { FirstName = "Jane", LastName = "Smith" },
    new Person { FirstName = "John", LastName = "Smith" }
};

// 先按姓氏排序，再按名字排序
var sortedPeople = people.OrderBy(p => p.LastName).ThenBy(p => p.FirstName);

3. 投影操作符

• Select：用于选择集合中的元素或其某些部分。

var squares = numbers.Select(n => n * n);

• SelectMany：将每个元素的结果展开为一个集合。

List<int[]> numberLists = new List<int[]> { new[] { 1, 2 }, new[] { 3, 4 }, new[] { 5, 6 } };

// 使用 SelectMany 展开成单个集合
var allNumbers = numberLists.SelectMany(n => n);

4. 集合操作符

• Distinct：用于去除重复元素。
• Union 、Intersect 、Except：分别用于集合的并集、交集、差集。

int[] numbers1 = { 1, 2, 3 };
int[] numbers2 = { 3, 4, 5 };

// 获取并集
var union = numbers1.Union(numbers2); // 结果为 {1, 2, 3, 4, 5}

// 获取交集
var intersect = numbers1.Intersect(numbers2); // 结果为 {3}

// 获取差集
var except = numbers1.Except(numbers2); // 结果为 {1, 2}

5. 聚合操作符

• Count 、Sum 、Average 、Min 、Max：用于对集合进行数学运算。

int[] numbers = { 1, 2, 3, 4, 5 };

// 计算总数
int count = numbers.Count();

// 计算总和
int sum = numbers.Sum();

// 计算平均值
double average = numbers.Average();

6. 分组操作符

• GroupBy：根据某个键将集合分组。

string[] words = { "apple", "banana", "cherry", "date", "elderberry" };

// 根据单词的长度分组
var groupedWords = words.GroupBy(word => word.Length);

foreach (var group in groupedWords)
{
    Console.WriteLine($"Length: {group.Key}");
    foreach (var word in group)
    {
        Console.WriteLine(word);
    }
}

7. 连接操作符

• Join：用于连接两个集合。

var categories = new List<Category>
{
    new Category { Id = 1, Name = "Beverages" },
    new Category { Id = 2, Name = "Snacks" }
};

var products = new List<Product>
{
    new Product { Name = "Tea", CategoryId = 1 },
    new Product { Name = "Coffee", CategoryId = 1 },
    new Product { Name = "Chips", CategoryId = 2 }
};

// 根据 CategoryId 连接 categories 和 products
var query = from c in categories
            join p in products on c.Id equals p.CategoryId
            select new { c.Name, p.Name };

foreach (var item in query)
{
    Console.WriteLine($"{item.Name} - {item.Name}");
}

三、LINQ 的延迟执行和立即执行

LINQ 查询默认是延迟执行的，意味着在真正遍历查询结果时才会执行查询操作。

延迟执行

var query = numbers.Where(n => n > 5);

// 此时查询并未执行

立即执行

可以使用 ToList()、ToArray()、Count() 等方法来立即执行查询。

var resultList = numbers.Where(n => n > 5).ToList(); // 查询在此时执行

四、LINQ 的高级功能

1. 使用 let 关键字

let 可以用于定义临时变量，使查询更加简洁。

var query = from word in words
            let length = word.Length
            where length > 3
            select new { word, length };

2. 使用匿名类型

可以使用匿名类型来创建临时的结果对象。

var results = from word in words
              select new { Word = word, Length = word.Length };

3. 使用 Lambda 表达式和扩展方法

方法语法通常使用 Lambda 表达式，可以实现非常复杂的查询。

var query = words.Where(w => w.Length > 3)
                 .OrderBy(w => w)
                 .Select(w => new { Word = w, Length = w.Length });

4. 混合使用查询表达式和方法语法

在同一个查询中，可以混合使用查询表达式和方法语法。

var query = (from num in numbers
             where num > 5
             select num).Sum();

五、实战：LINQ 查询数据库

LINQ 也可以用于查询数据库，通常结合 Entity Framework 使用。以下是一个查询数据库的例子：

using (var context = new MyDbContext())
{
    var customers = from c in context.Customers
                    where c.City == "New York"
                    select c;

    foreach (var customer in customers)
    {
        Console.WriteLine(customer.Name);
    }
}

总结

• LINQ 提供了类似 SQL 的查询语法和方法语法，可以方便地对各种数据源进行操作。
• 它支持过滤、排序、分组、连接、投影等操作，具有强大的数据处理能力。
• 延迟执行是 LINQ 的一个特点，能提高查询效率，但也需要注意可能的副作用。
• 在实际开发中，可以结合 Entity Framework 等技术来处理数据库查询。

LINQ 的学习曲线较平缓，但掌握其高级功能和应用场景会显著提升开发效率。