第五单元 泛型集合
1. 为什么选择使用泛型集合存在的问题
ArrayList arrylist = new ArrayList() { 14, "hello", 29.7, true};
arrylist.Add("world");// object
double dsum = 0;
foreach(var item in arrylist)
{
dsum += Convert.ToDouble(item); // 出现异常
}
1、存取数据需要进行装箱拆箱 2、数据类型转换存在隐患
性能对比
非泛型集合性能
public void Test1()
{
Stopwatch watch = new Stopwatch();
watch.Start();
ArrayList arrayList = new();
for (int i = 0; i < 2000000; i++)
{
arrayList.Add(i); // 装箱
}
long sum = 0;
foreach (var item in arrayList)
{
sum += Convert.ToInt64(item);
}
watch.Stop();
Console.WriteLine("非泛型集合耗时(ms)："+watch.ElapsedMilliseconds);
}
输出结果：非泛型集合耗时(ms)：258
泛型集合性能
public void Test1()
{
Stopwatch watch = new Stopwatch();
watch.Start();
var arrayList = new List<int>();
for (int i = 0; i < 2000000; i++)
{
arrayList.Add(i);
}
long sum = 0;
foreach (var item in arrayList)
{
sum += Convert.ToInt64(item);
}
watch.Stop();
Console.WriteLine("泛型集合耗时(ms)："+watch.ElapsedMilliseconds);
}
输出结果：泛型集合耗时(ms)：25
2. List 集合
使用场景：
[*]在Linq 中比较常见
[*]存储数据
声明
声明泛型集合List<T> 集合名=new List<T>()<br><br>例如://值类型
List<int> list = new List<int>();
//引用类型
List<PersonModel> personList = new List<PersonModel>()
1、T只是占位符，会被传递的数据类型替换。 2、实例化List时传入相对应的数据类型 3、长度以2倍速度扩容
List 常用属性
CountList集合中当前存储的元素个数CapacityList集合当前容量 Capacity>=CountList<int> list = new List<int>() { 2, 3, 7, 5, 9 }; // 集合初始化器
Count:5 Capacity : 8
List 常用方法
Add（）添加到List集合尾部 Add(元素) 如：strlist.Add(“me”)Insert()添加到List集合指定位置 Insert(下标，元素) 如：strlist.Insert(2,”Hi”)Remove()删除List集合中的元素 Remove(元素) 如：strlist.Remove(“c”)RemoveAt()删除List集合中指定下标的元素 RemoveAt(下标)如：strlist.RemoveAt(3)RemoveRange()删除List集合中指定范围的元素 RemoveRange(下标，个数)， 如：strlist.RemoveRange(1，2)Clear()清空List集合中所有元素 Clear()First()返回List集合中第一个元素FirstOrDefault ()返回List集合中第一个元素为空是返回默认值Last()返回List集合中最后一个元素LastOrDefault ()返回List集合最后一个元素为空时返回默认值
List<int> list = new List<int>() { 2, 3, 7, 5, 9 };
list.Add(10); // 2, 3, 7, 5, 9,10
list.Insert(2,6); // 2, 3,6, 7, 5, 9,10
list.Remove(2); // 3,6, 7, 5, 9,10
list.RemoveAt(0); // 6, 7, 5, 9,10
list.RemoveRange(1,2); // 6,9,10
list.First();// 6
list.FirstOrDefault(); // 6
list.Last();// 10
list.LastOrDefault(); // 10
list.Clear(); // 集合为空
3. Stack 栈
特点：先进后出，后进先出
public void Test1()
{
Stack<int> stack = new Stack<int>();
stack.Push(10); // 压栈10
stack.Push(9);// 9,10
stack.Push(8);// 8,9,10
var peek = stack.Peek(); // 8 返回最顶的元素
var item = stack.Pop();// 8 , 移除并返回最顶的元素，stack 还剩下 9，10
foreach (var s in stack)
{
Console.WriteLine(s); // 输出 9 ，10
}
}
4. Queue 队列
特点：先进先出
public void Test1()
{
Queue<int> queue = new Queue<int>();
queue.Enqueue(10); // 入队
queue.Enqueue(9);
queue.Enqueue(8);
queue.Enqueue(7);
Console.WriteLine(queue.Peek()); // 返回最开始的元素，10(出队方向的第一个元素)
var item = queue.Dequeue();// 删除出队方向的第一个元素 并返回它的值 ,10
foreach (var q in queue)
{
Console.WriteLine(q); // 9,8,7
}
}
5. SortedList 类
[*]命名空间: System.Collections.Generic
[*]程序集: System.Collections.dll
表示基于相关的 IComparer 实现按键进行排序的键/值对的集合。
[*]TKey 集合中的键的类型。
[*]TValue 集合中值的类型。
快速入门
public void Test1()
{
// 成绩列表
SortedList<string,int> scoreList = new SortedList<string,int>();
scoreList["b"] = 80;
scoreList["c"] = 50;
scoreList.Add("a",100);
foreach (var score in scoreList)
{
Console.WriteLine($"科目：{score.Key},成绩：{score.Value}");
}
}
输出结果：
科目：a,成绩：100<br>科目：b,成绩：80<br>科目：c,成绩：50
详细案例
using System;
using System.Collections.Generic;
public class Example
{
public static void Main()
{
// 创建一个键值对都是string 类型的集合
SortedList<string, string> openWith =
new SortedList<string, string>();
// 初始化一些没有重复键的元素，但对应的值，有些元素是重复的
openWith.Add("txt", "notepad.exe");
openWith.Add("bmp", "paint.exe");
openWith.Add("dib", "paint.exe");
openWith.Add("rtf", "wordpad.exe");
// 如果添加一个已经存在的键值对，则会抛出异常
try
{
openWith.Add("txt", "winword.exe");
}
catch (ArgumentException)
{
Console.WriteLine("An element with Key = \"txt\" already exists.");
}
// 元素的键可作为集合的索引来访问元素
Console.WriteLine("For key = \"rtf\", value = {0}.",
openWith["rtf"]);
// 通过键索引，可修改其所关联的值
openWith["rtf"] = "winword.exe";
Console.WriteLine("For key = \"rtf\", value = {0}.",
openWith["rtf"]);
// 如果键不存在，则会新增一个键值对数据
openWith["doc"] = "winword.exe";
// 如果请求的键不存在，则会抛出异常
try
{
Console.WriteLine("For key = \"tif\", value = {0}.",
openWith["tif"]);
}
catch (KeyNotFoundException)
{
Console.WriteLine("Key = \"tif\" is not found.");
}
// 当一个程序经常要尝试的键，结果却不是在列表中，TryGetValue可以是一个更有效的
// 获取值的方法。
string value = "";
if (openWith.TryGetValue("tif", out value))
{
Console.WriteLine("For key = \"tif\", value = {0}.", value);
}
else
{
Console.WriteLine("Key = \"tif\" is not found.");
}
// 判断是否包含键
if (!openWith.ContainsKey("ht"))
{
openWith.Add("ht", "hypertrm.exe");
Console.WriteLine("Value added for key = \"ht\": {0}",
openWith["ht"]);
}
// 遍历循环，元素被检索为KeyValuePair对象
Console.WriteLine();
foreach( KeyValuePair<string, string> kvp in openWith )
{
Console.WriteLine("Key = {0}, Value = {1}",
kvp.Key, kvp.Value);
}
// 获取集合中的Values 列表
IList<string> ilistValues = openWith.Values;
// 打印出所有的值列表
Console.WriteLine();
foreach( string s in ilistValues )
{
Console.WriteLine("Value = {0}", s);
}
// 通过索引获取值
Console.WriteLine("\nIndexed retrieval using the Values " +
"property: Values = {0}", openWith.Values);
// 获取所有的Key
IList<string> ilistKeys = openWith.Keys;
// 打印出所有的键列表
Console.WriteLine();
foreach( string s in ilistKeys )
{
Console.WriteLine("Key = {0}", s);
}
// 通过索引获取Key
Console.WriteLine("\nIndexed retrieval using the Keys " +
"property: Keys = {0}", openWith.Keys);
// 移除元素
Console.WriteLine("\nRemove(\"doc\")");
openWith.Remove("doc");
if (!openWith.ContainsKey("doc"))
{
Console.WriteLine("Key \"doc\" is not found.");
}
}
}
/* This code example produces the following output:
An element with Key = "txt" already exists.
For key = "rtf", value = wordpad.exe.
For key = "rtf", value = winword.exe.
Key = "tif" is not found.
Key = "tif" is not found.
Value added for key = "ht": hypertrm.exe
Key = bmp, Value = paint.exe
Key = dib, Value = paint.exe
Key = doc, Value = winword.exe
Key = ht, Value = hypertrm.exe
Key = rtf, Value = winword.exe
Key = txt, Value = notepad.exe
Value = paint.exe
Value = paint.exe
Value = winword.exe
Value = hypertrm.exe
Value = winword.exe
Value = notepad.exe
Indexed retrieval using the Values property: Values = winword.exe
Key = bmp
Key = dib
Key = doc
Key = ht
Key = rtf
Key = txt
Indexed retrieval using the Keys property: Keys = doc
Remove("doc")
Key "doc" is not found.
*/
6. Dictionary 字典集合
HashTable
HashTable 哈唏表, 也叫散列表，有关详细的Hash解说，请查看文章： Hash（散列函数）_百度百科 (baidu.com)
值得强调的是：常见的Hash算法有MD5(彩虹表，Hash撞库), SHA1 均已被破解，目前推荐的Hash 算法是：SHA2-256。
彩虹表： 用来存放所有hash值的部分hash值字典。然后通过碰撞破解密码
using System;
using System.Collections;
class Example
{
public static void Main()
{
Hashtable openWith = new Hashtable();
// 初始化一批数据，不可出现重复键
openWith.Add("txt", "notepad.exe");
openWith.Add("bmp", "paint.exe");
openWith.Add("dib", "paint.exe");
openWith.Add("rtf", "wordpad.exe");
// 如果出现重复键，则会抛出异常
try
{
openWith.Add("txt", "winword.exe");
}
catch
{
Console.WriteLine("An element with Key = \"txt\" already exists.");
}
// 通过索引访问
Console.WriteLine("For key = \"rtf\", value = {0}.", openWith["rtf"]);
// 修改索引所关联的值
openWith["rtf"] = "winword.exe";
Console.WriteLine("For key = \"rtf\", value = {0}.", openWith["rtf"]);
// 给一个不存在的键赋值，则会新增
openWith["doc"] = "winword.exe";
// 判断是否包含
if (!openWith.ContainsKey("ht"))
{
openWith.Add("ht", "hypertrm.exe");
Console.WriteLine("Value added for key = \"ht\": {0}", openWith["ht"]);
}
// 遍历循环，元素被检索为 DictionaryEntry 对象
Console.WriteLine();
foreach( DictionaryEntry de in openWith )
{
Console.WriteLine("Key = {0}, Value = {1}", de.Key, de.Value);
}
// 获取所有的值集合
ICollection valueColl = openWith.Values;
// 遍历值集合
Console.WriteLine();
foreach( string s in valueColl )
{
Console.WriteLine("Value = {0}", s);
}
// 获取所有的键
ICollection keyColl = openWith.Keys;
// 遍历键集合
Console.WriteLine();
foreach( string s in keyColl )
{
Console.WriteLine("Key = {0}", s);
}
// 移除键值对
Console.WriteLine("\nRemove(\"doc\")");
openWith.Remove("doc");
if (!openWith.ContainsKey("doc"))
{
Console.WriteLine("Key \"doc\" is not found.");
}
}
}
不建议将类用于 Hashtable 新开发。 相反，我们建议使用泛型 Dictionary 类。 有关详细信息，请参阅不应在GitHub上使用非泛型集合。
Dictionary
表示键和值的集合。
[*]TKey : 字典中的键的类型。
[*]TValue : 字典中的值的类型。
Dictionary<string, string> openWith =
new Dictionary<string, string>();
// 初始化数据，不能存在重复键
openWith.Add("txt", "notepad.exe");
openWith.Add("bmp", "paint.exe");
openWith.Add("dib", "paint.exe");
openWith.Add("rtf", "wordpad.exe");
// 添加重复键会抛出异常
try
{
openWith.Add("txt", "winword.exe");
}
catch (ArgumentException)
{
Console.WriteLine("An element with Key = \"txt\" already exists.");
}
// 通过索引取值
Console.WriteLine("For key = \"rtf\", value = {0}.",
openWith["rtf"]);
// 给已存在的键值索引赋值
openWith["rtf"] = "winword.exe";
Console.WriteLine("For key = \"rtf\", value = {0}.",
openWith["rtf"]);
// 如果不存在，则会新增
openWith["doc"] = "winword.exe";
// 如果访问一个不存在的索引值，则会抛出异常
try
{
Console.WriteLine("For key = \"tif\", value = {0}.",
openWith["tif"]);
}
catch (KeyNotFoundException)
{
Console.WriteLine("Key = \"tif\" is not found.");
}
// tryValue 尝试取值
string value = "";
if (openWith.TryGetValue("tif", out value))
{
Console.WriteLine("For key = \"tif\", value = {0}.", value);
}
else
{
Console.WriteLine("Key = \"tif\" is not found.");
}
// 判断是否包含键
if (!openWith.ContainsKey("ht"))
{
openWith.Add("ht", "hypertrm.exe");
Console.WriteLine("Value added for key = \"ht\": {0}",
openWith["ht"]);
}
// 遍历循环，元素被检索为 KeyValuePair 对象
Console.WriteLine();
foreach( KeyValuePair<string, string> kvp in openWith )
{
Console.WriteLine("Key = {0}, Value = {1}",
kvp.Key, kvp.Value);
}
// 获取所有的值集合
Dictionary<string, string>.ValueCollection valueColl =
openWith.Values;
// 遍历值集合
Console.WriteLine();
foreach( string s in valueColl )
{
Console.WriteLine("Value = {0}", s);
}
// 获取所有的键集合
Dictionary<string, string>.KeyCollection keyColl =
openWith.Keys;
// 遍历键集合
Console.WriteLine();
foreach( string s in keyColl )
{
Console.WriteLine("Key = {0}", s);
}
// 移除键值对
Console.WriteLine("\nRemove(\"doc\")");
openWith.Remove("doc");
if (!openWith.ContainsKey("doc"))
{
Console.WriteLine("Key \"doc\" is not found.");
}
Dictionary泛型类提供从一组键到一组值的映射。 每次对字典的添加都包含一个值和与其关联的键。 通过使用其键检索值的速度非常快，接近 O (1) ，因为类 Dictionary 作为哈希表实现。
备注
检索速度取决于为 TKey类型指定的哈希算法的质量。
只要对象用作键， Dictionary它就不能以任何方式更改影响其哈希值。 每个键 Dictionary 都必须根据字典的相等比较器是唯一的。 如果键的类型是引用类型TValue，则键不能null，但值可以是。
Dictionary 需要相等实现来确定键是否相等。 可以使用接受comparer参数的构造函数指定泛型接口的IEqualityComparer实现;如果未指定实现，则使用默认泛型相等比较器EqualityComparer.Default。 如果类型 TKey 实现 System.IEquatable 泛型接口，则默认相等比较器使用该实现。
备注
例如，可以使用类提供的 StringComparer 不区分大小写的字符串比较器创建不区分大小写的字符串键的字典。
a Dictionary 的容量是可以保留的元素 Dictionary 数。 随着元素添加到 a Dictionary，通过重新分配内部数组，容量会自动增加。
线程安全性
只要集合未修改，A Dictionary 就可以同时支持多个读取器。 即便如此，通过集合进行遍历本质上不是线程安全的过程。 在遍历与写入访问竞争的极少数情况下，必须在整个遍历期间锁定集合。 若要允许多个线程访问集合以进行读写操作，则必须实现自己的同步。
有关线程安全的替代，请参阅 ConcurrentDictionary 类或 ImmutableDictionary 类。
7. ConcurrentDictionary 线程安全
表示可由多个线程同时访问的键/值对的线程安全集合。
[*]TKey ： 字典中的键的类型。
[*]TValue ：字典中的值的类型。
所有公共成员和受保护成员 ConcurrentDictionary 都是线程安全的，并且可以从多个线程并发使用。 但是，通过重写（包括扩展方法） ConcurrentDictionary 之一访问的成员不能保证线程安全，并且可能需要由调用方同步。
System.Collections.Generic.Dictionary与类一样，ConcurrentDictionary实现IDictionary接口。 此外， ConcurrentDictionary 还提供了几种方法用于在字典中添加或更新键/值对，如下表所述。
要执行此操作方法使用注意事项将新键添加到字典（如果字典中尚不存在）TryAdd如果字典中当前不存在该键，此方法将添加指定的键/值对。 该方法返回 true 或 false 取决于是否添加了新对。更新字典中现有键的值（如果该键具有特定值）TryUpdate此方法检查密钥是否具有指定的值，如果具有指定值，则使用新值更新密钥。 它类似于 CompareExchange 该方法，只不过它用于字典元素。无条件地将键/值对存储在字典中，并覆盖已存在的键的值索引器的 setter： dictionary = newValue 将键/值对添加到字典，或者如果键已存在，请根据键的现有值更新键的值AddOrUpdate(TKey, Func, Func)-system-func((-0-1-1)))) - 或 - AddOrUpdate(TKey, TValue, Func)))AddOrUpdate(TKey, Func, Func)-system-func((-0-1-1)))) 接受Key和两个委托。 如果字典中不存在Key，它将使用第一个委托;它接受Key并返回应为Key添加的值。 如果密钥存在，它将使用第二个委托;它接受键及其当前值，并返回应为键设置的新值。 AddOrUpdate(TKey, TValue, Func))) 接受密钥、要添加的值和更新委托。 这与上一个重载相同，只不过它不使用委托来添加密钥。获取字典中键的值，将值添加到字典中，如果键不存在，则返回它GetOrAdd(TKey, TValue) - 或 - GetOrAdd(TKey, Func)))这些重载为字典中的键/值对提供延迟初始化，仅当它不存在时才添加值。 GetOrAdd(TKey, TValue) 如果键不存在，则采用要添加的值。 GetOrAdd(TKey, Func))) 获取一个委托，如果键不存在，将生成该值。所有这些操作都是原子操作，对于类上 ConcurrentDictionary 所有其他操作都是线程安全的。 唯一的例外是接受委托的方法，即 AddOrUpdate和 GetOrAdd。 若要对字典进行修改和写入操作， ConcurrentDictionary 请使用细粒度锁定来确保线程安全。 (字典上的读取操作以无锁方式执行。) 但是，这些方法的委托在锁外部调用，以避免在锁下执行未知代码时可能出现的问题。 因此，这些委托执行的代码不受操作的原子性的约束。
8. 思考题
利用特性，反射，扩展方法等知识，将一个枚举的特性描述，通过扩展方法封装到Dictionary 集合中。例如：
Dictionary<string, string> openWith =
new Dictionary<string, string>();
// 初始化数据，不能存在重复键
openWith.Add("txt", "notepad.exe");
openWith.Add("bmp", "paint.exe");
openWith.Add("dib", "paint.exe");
openWith.Add("rtf", "wordpad.exe");
// 添加重复键会抛出异常
try
{
openWith.Add("txt", "winword.exe");
}
catch (ArgumentException)
{
Console.WriteLine("An element with Key = \"txt\" already exists.");
}
// 通过索引取值
Console.WriteLine("For key = \"rtf\", value = {0}.",
openWith["rtf"]);
// 给已存在的键值索引赋值
openWith["rtf"] = "winword.exe";
Console.WriteLine("For key = \"rtf\", value = {0}.",
openWith["rtf"]);
// 如果不存在，则会新增
openWith["doc"] = "winword.exe";
// 如果访问一个不存在的索引值，则会抛出异常
try
{
Console.WriteLine("For key = \"tif\", value = {0}.",
openWith["tif"]);
}
catch (KeyNotFoundException)
{
Console.WriteLine("Key = \"tif\" is not found.");
}
// tryValue 尝试取值
string value = "";
if (openWith.TryGetValue("tif", out value))
{
Console.WriteLine("For key = \"tif\", value = {0}.", value);
}
else
{
Console.WriteLine("Key = \"tif\" is not found.");
}
// 判断是否包含键
if (!openWith.ContainsKey("ht"))
{
openWith.Add("ht", "hypertrm.exe");
Console.WriteLine("Value added for key = \"ht\": {0}",
openWith["ht"]);
}
// 遍历循环，元素被检索为 KeyValuePair 对象
Console.WriteLine();
foreach( KeyValuePair<string, string> kvp in openWith )
{
Console.WriteLine("Key = {0}, Value = {1}",
kvp.Key, kvp.Value);
}
// 获取所有的值集合
Dictionary<string, string>.ValueCollection valueColl =
openWith.Values;
// 遍历值集合
Console.WriteLine();
foreach( string s in valueColl )
{
Console.WriteLine("Value = {0}", s);
}
// 获取所有的键集合
Dictionary<string, string>.KeyCollection keyColl =
openWith.Keys;
// 遍历键集合
Console.WriteLine();
foreach( string s in keyColl )
{
Console.WriteLine("Key = {0}", s);
}
// 移除键值对
Console.WriteLine("\nRemove(\"doc\")");
openWith.Remove("doc");
if (!openWith.ContainsKey("doc"))
{
Console.WriteLine("Key \"doc\" is not found.");
}
要求 封装OrderStateEnum的扩展 方法 ToDictionary() ，得到一个Dictionary，效果如下
Dictionary<int,string> dict = OrderStateEnum.ToDictionary();
配套视频链接：阶段三（上） C#高级 (cctalk.com)
来源:https://www.cnblogs.com/xuyubing/archive/2023/11/22/17850532.html
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