【C#学习Day14笔记】泛型、集合(数组列表Arraylist、列表list)与字典

前言

在C#第14天的学习中，我深入探索了泛型编程 、集合框架 和字典应用三大核心主题。这些概念是构建高效、灵活程序的关键工具。本文完整保留我的课堂实践代码和命名体系，通过结构化梳理帮助大家掌握这些核心知识。所有代码示例均来自我的实际操作，包含从基础到进阶的完整学习过程！

一、泛型编程：类型安全的代码复用

1. 泛型基础概念

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// 创建泛型类
internal class Class2<T> // T代表类型参数
{
    public T a;
    public T b;
    
    public Class2(T a, T b)
    {
        this.a = a;
        this.b = b;
    }
    
    public T Add()
    {
        // 使用dynamic实现泛型运算
        dynamic aVal = this.a;
        dynamic bVal = this.b;
        return aVal + bVal;
    }
}

// 使用泛型类
Class2<int> intCalc = new Class2<int>(10, 20);
Console.WriteLine(intCalc.Add()); // 输出：30

Class2<double> doubleCalc = new Class2<double>(10.5, 20.6);
Console.WriteLine(doubleCalc.Add()); // 输出：31.1

Class2<string> strCalc = new Class2<string>("123", "456");
Console.WriteLine(strCalc.Add()); // 输出："123456"

2. 泛型方法实现

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// 泛型方法定义
public static void Add<T>(T a, T b)
{
    dynamic c = a;
    dynamic d = b;
    Console.WriteLine(c + d);
}

// 使用泛型方法
Add(10, 20);        // 输出：30
Add(10.5, 20.6);    // 输出：31.1
Add<string>("张三", "123"); // 输出："张三123"

3. 泛型核心优势

优势	说明	代码体现
类型安全	编译时类型检查	`Class2<int>`
代码复用	一套代码处理多种类型	`Class2<T>`
性能优化	避免装箱拆箱操作	直接操作值类型
灵活性	适应不同数据类型需求	`Add<T>()`

二、集合框架：动态数据容器

1. ArrayList：动态数组

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// 创建ArrayList
ArrayList list1 = new ArrayList() { "张三", "李四", 12, 20, true, 'c' };

// 基本操作
list1.Add(20);                  // 添加元素
list1.Insert(2, "小明");         // 插入元素
list1.Remove('c');              // 移除元素
list1.RemoveAt(0);              // 移除指定位置元素
list1.RemoveRange(0, 3);        // 移除范围元素

// 查询操作
Console.WriteLine(list1.Contains("张三")); // 检查包含
Console.WriteLine(list1.IndexOf(20));     // 查找索引

// 遍历ArrayList
foreach (var item in list1)
{
    Console.Write(item + " ");
}

2. List：类型安全的泛型列表

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// 创建List<T>
List<int> intList = new List<int>() { 28, 65, 94, 7, 47, 13, 6, 9, 13, 59, 25 };

// 基本操作
intList.Add(100);                // 添加元素
intList.Insert(0, 50);            // 插入元素
intList.Remove(13);              // 移除元素
intList.RemoveAt(0);              // 移除指定位置元素
intList.Sort();                  // 排序

// 容量管理
intList.Capacity = 20;           // 设置初始容量
Console.WriteLine($"容量: {intList.Capacity}, 元素数: {intList.Count}");

// 遍历List
foreach (int item in intList)
{
    Console.Write(item + " ");
}

3. 集合选择指南

集合类型	使用场景	性能特点
ArrayList	存储混合类型数据	需要装箱拆箱，性能较低
List	存储同类型数据	类型安全，高性能
数组	固定大小集合	最高性能，长度固定

三、字典应用：键值对数据存储

1. 字典基础操作

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// 创建字典
Dictionary<string, int> personInfo = new Dictionary<string, int>()
{
    {"Name", 666},
    {"sex", 1},
    {"年龄", 18}
};

// 基本操作
personInfo.Add("身高", 178);        // 添加元素
personInfo["Name"] = 888;          // 修改值
Console.WriteLine(personInfo["年龄"]); // 访问值

// 查询操作
Console.WriteLine(personInfo.ContainsKey("Name")); // 检查键
Console.WriteLine(personInfo.ContainsValue(888));   // 检查值

2. 省份查询系统实战

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// 准备省份数据
List<string> henan = new List<string> { "郑州市", "开封市", "洛阳市" };
List<string> hebei = new List<string> { "石家庄市", "唐山市", "秦皇岛市" };

// 创建省份字典
Dictionary<string, List<string>> provinceDict = new Dictionary<string, List<string>>()
{
    {"河南省", henan},
    {"河北省", hebei}
};

// 查询系统
while (true)
{
    Console.WriteLine("请输入要查询的省份:");
    string input = Console.ReadLine();
    
    if (provinceDict.ContainsKey(input))
    {
        Console.WriteLine($"{input}包含的城市:");
        foreach (string city in provinceDict[input])
        {
            Console.WriteLine($"- {city}");
        }
        break;
    }
    else
    {
        Console.WriteLine("输入省份不存在，请重新输入!");
    }
}

3. 字典遍历技巧

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// 遍历键值对
foreach (KeyValuePair<string, List<string>> item in provinceDict)
{
    Console.WriteLine($"省份: {item.Key}");
    Console.WriteLine($"城市: {string.Join(", ", item.Value)}");
}

// 仅遍历键
foreach (string province in provinceDict.Keys)
{
    Console.WriteLine(province);
}

// 仅遍历值
foreach (List<string> cities in provinceDict.Values)
{
    Console.WriteLine(string.Join(", ", cities));
}

四、集合性能优化指南

1. 容量管理策略

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List<int> optimizedList = new List<int>(100); // 预设容量

// 添加大量数据时
for (int i = 0; i < 1000; i++)
{
    // 定期检查容量，避免频繁扩容
    if (optimizedList.Count == optimizedList.Capacity)
    {
        optimizedList.Capacity *= 2; // 倍增策略
    }
    optimizedList.Add(i);
}

2. 集合选择决策树

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3. 性能对比表

操作	List	ArrayList	Dictionary<K,V>
添加元素	O(1) 摊销	O(1) 摊销	O(1) 摊销
插入元素	O(n)	O(n)	不支持
删除元素	O(n)	O(n)	O(1)
按索引访问	O(1)	O(1)	不支持
按键访问	不支持	不支持	O(1)
包含检查	O(n)	O(n)	O(1)

学习总结与进阶建议

核心知识图谱

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关键编程原则

泛型最佳实践：
- 优先使用泛型集合
- 避免过度使用dynamic
- 约束泛型类型参数
集合使用准则：
- 预估容量减少扩容
- 使用foreach遍历
- 避免在循环中修改集合
字典优化技巧：
- 使用合适的数据类型作为键
- 实现自定义相等比较器
- 避免频繁的添加/删除操作

实战项目建议

泛型应用：
- 实现通用数据处理器
- 创建类型安全的对象池
- 开发泛型数学库
集合实战：
- 实现分页数据加载器
- 开发高性能数据缓存
- 创建动态配置系统
字典应用：
- 实现多语言资源管理器
- 开发配置参数系统
- 创建对象快速查找表

编程箴言

"泛型是类型安全的艺术，集合是数据管理的科学，字典是快速查找的魔法"