C#集合：从字典到队列——探索数据结构核心

文章目录

    • C# 中的集合类型
    • C# Dictionary 字典
    • C# Hashtable：哈希表
      • Hashtable 类中的属性
      • Hashtable 类中的方法
    • C# SortedList：排序列表
      • SortedList 类的中的属性
      • SortedList 类的中的方法
    • C# Stack：堆栈
      • Stack 类中的属性
      • Stack 类中的方法
    • C# Queue：队列
      • Queue 类中的属性
      • Queue 类中的方法
    • 比较器
    • 装箱和拆箱
    • 上期习题答案

C# 中的集合类（Collection）是专门用于数据存储和检索的类，类中提供了对栈（stack）、队列（queue）、列表（list）和哈希表（hash table）的支持。大多数集合类都实现了相同的接口。
集合类的用途多种多样，例如可以动态的为元素分配内存、根据索引访问列表项等等，这些类创建 Object 类的对象集合，Object 类是 C# 中所有数据类型的基类。

C# 中的集合类型

在 System.Collections.Generic，System.Collections.Concurrent 和 System.Collections 命名空间下提供了许多集合类型，每种集合类型都有特定的用途，下面以 System.Collection 命名空间为例，该命名空间下提供的集合类型如下表所示：

类描述和用法
动态数组（ArrayList）不固定长度和存储的数据类型的数组,可以存储任意类型的数据,并且长度会随着数据内容的增加减少进行改变
List类似ArrayList,只是List只能存储相同类型的数据,List的长度也不是固定的
字典(Dictionary)类似List.只能存储固定类型的数据,长度不固定
哈希表（Hashtable）哈希表可以使用键来访问集合中的元素。 哈希表中的每一项都由一个键/值对组成，键用于访问集合中的指定项。
排序列表（SortedList)存储一系列按照键进行排序的键值对,可以通过键/索引访问这些键值对
堆栈（Stack）堆栈代表了一个后进先出的对象集合。 当您需要对各项进行后进先出的访问时，则可以使用堆栈。为堆栈中添加一项称为推入项目，从堆栈中移除一项称为弹出项目。
队列（Queue)队列代表了一个先进先出的对象集合。 当您需要对各项进行先进先出的访问时，则可以使用队列。为队列中添加项目称为入队，为队列中移除项目称为出队。
点阵列（BitArray）点阵列代表了一个使用 1 和 0 来表示的二进制数组。 当您需要存储比特位，但是事先不知道具体位数时，则可以使用点阵列。可以使用整型索引从点阵列集合中访问各项，索引从零开始。

ArrayList动态数组 List泛型集合详解在本专栏上期

C# Dictionary 字典

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;namespace _01_Dictionary字典
{internal class Program{static void Main(string[] args){//类似List.只能存储固定类型的数据,长度不固定//ArrayList  List  Array使用索引进行数据的操作,字典使用"键"进行数据的操作//键: 标识 在一个字典中键是唯一的 且不能为null//格式:Dictionary<键的数据类型,值的数据类型> keyValuePairs = new Dictionary<键的数据类型,值的数据类型>();Dictionary<string,int> keyValuePairs = new Dictionary<string, int>(){{ "Name",555},{ "K",3455},//键是在运行期间校验//{ "K",345}//运行报错,已添加了具有相同键的项。};//向字典中添加数据keyValuePairs.Add("刘亦菲", 999);//通过键来获取值//获取值Console.WriteLine(keyValuePairs["Name"]);//555//通过键来修改值keyValuePairs["K"] = 234;Console.WriteLine(keyValuePairs["K"]);//表示字典中存储的个数Console.WriteLine(keyValuePairs.Count);//判断字典中是否拥有指定的键Console.WriteLine(keyValuePairs.ContainsKey("K"));//判断字典中是否拥有指定的值Console.WriteLine(keyValuePairs.ContainsValue(999));//字典一般用于一些信息的记录,用字典存储的数据,`可以加快查询的速度}}
}

C# Hashtable：哈希表

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;namespace _02_Hashtable哈希表
{internal class Program{static void Main(string[] args){//Hashtable  Hash表  表示一系列由键和值组成的数据,使用键进行访问//hash表中添加键值对,键必须是唯一的,数据类型不限制Hashtable hashtable = new Hashtable(){{0,1 },{"a",2},};hashtable.Add("洛", 1);hashtable.Add( 1,"刘某");//values 获取哈希表中所有的值Console.WriteLine(hashtable.Values);//keys 获取hash表中所有的键Console.WriteLine(hashtable.Keys);//count 获取hash表中元素的个数Console.WriteLine(hashtable.Count);//注意:因为Hash表中,所有的数据类型都是不固定的,因此在遍历key或者value 只能标注为var/object类型foreach (var key in hashtable.Keys){Console.WriteLine(key);}Console.WriteLine("--------------------------");//哈希表也可以用索引进行数据的获取和设置Console.WriteLine(hashtable[1]);hashtable[0] = 978;//判断哈希表中是否拥有指定的值Console.WriteLine(hashtable.ContainsValue("1"));//判断哈希表中是否拥有指定的键Console.WriteLine(hashtable.ContainsKey("1"));//移除带有指定键的元素hashtable.Remove(0);//清空Hash表hashtable.Clear();}}
}

Hashtable 类中的属性

下表中列出了 Hashtable 类中一些常用的属性：

属性描述
Count获取哈希表中包含的键值对的个数
IsFixedSize获取一个值，用来表示哈希表是否具有固定大小
IsReadOnly获取一个值，用来表示哈希表是否只读
Item获取或设置与指定键关联的值
Keys获取一个 ICollection，其中包含哈希表中的键
Values获取一个 ICollection，其中包含哈希表中的值

Hashtable 类中的方法

下表中列出了 Hashtable 类中一些常用的方法：

方法名描述
public virtual void Add(object key, object value)向哈希表中添加一个带有指定的键和值的元素
public virtual void Clear()从哈希表中移除所有的元素
public virtual bool ContainsKey(object key)判断哈希表是否包含指定的键
public virtual bool ContainsValue(object value)判断哈希表是否包含指定的值
public virtual void Remove(object key)从哈希表中移除带有指定的键的元素

C# SortedList：排序列表

SortedList 类的中的属性

下表列出了 SortedList 类中一些常用的属性：

属性描述
Capacity获取或设置排序列表中可包含的元素个数
Count获取排序列表中的元素个数
IsFixedSize判断排序列表是否具有固定大小
IsReadOnly判断排序列表是否只读
Item获取或设置排序列表中指定键所关联的值
Keys获取一个包含排序列表中所有键的集合
Values获取一个包含排序列表中所有值的集合

SortedList 类的中的方法

下表列出了 SortedList 类中一些常用的方法：

方法名描述
public virtual void Add(object key, object value)向排序列表中添加一个带有指定的键和值的元素
public virtual void Clear()从排序列表中移除所有的元素
public virtual bool ContainsKey(object key)判断排序列表中是否包含指定的键
public virtual bool ContainsValue(object value)判断排序列表中是否包含指定的值
public virtual object GetByIndex(int index)获取排序列表中指定索引处的值
public virtual object GetKey(int index)获取排序列表中指定索引处的键
public virtual IList GetKeyList()获取排序列表中的键
public virtual IList GetValueList()获取排序列表中的值
public virtual int IndexOfKey(object key)返回排序列表中指定键的索引，索引从零开始
public virtual int IndexOfValue(object value)返回排序列表中指定值第一次出现的索引，索引从零开始
public virtual void Remove(object key)从排序列表中移除带有指定键的元素
public virtual void RemoveAt(int index)移除排序列表中指定索引处的元素
public virtual void TrimToSize()将排序列表的容量设置为排序列表中元素的实际个数
using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;namespace _03_SortedList_排序列表
{internal class Program{static void Main(string[] args){   // SortedList 排序列表//存储一系列按照键进行排序的键值对,可以通过键/索引访问这些键值对//排序列表是数组和哈希表的组合,可以使用键或索引访问各项的列表//如果使用索引访问各项，那么它就是一个动态数组（ArrayList）//如果使用键访问各项，那么它就是一个哈希表（Hashtable）//集合中的各项总是按键值进行排序SortedList  sortedList = new SortedList();sortedList.Add(10, "这是10");sortedList.Add(5, "这是5");//可以通过键进行访问Console.WriteLine(sortedList[10]);Console.WriteLine(sortedList[5]);//通过索引进行访问,排序列表会自动根据键进行排序,因为第一个的键值5Console.WriteLine(sortedList.GetByIndex(0));//这是5Console.WriteLine(sortedList.GetByIndex(1));//这是10sortedList[10] = "这是重新赋值之后的10";Console.WriteLine(sortedList.GetByIndex(1));Console.WriteLine(sortedList.Count);Console.WriteLine(sortedList.Keys);Console.WriteLine(sortedList.Values);//方法:sortedList.ContainsKey(10);sortedList.ContainsValue(5);sortedList.Remove(5);//根据键删除sortedList.RemoveAt(1);//根据索引删除sortedList.GetKey(1);//根据索引获取指定位置的键sortedList.GetByIndex(1);//根据索引获取指定位置的值}}
}

C# Stack：堆栈

在 C# 中，堆栈（Stack）类表示一个后进先出的对象集合，当需要对项目进行后进先出的访问时，则可以使用堆栈。向堆栈中添加元素称为推入元素，从堆栈中移除元素称为弹出元素。

Stack 类中的属性

下表列出了 Stack 类中一些常用的属性：

属性描述
Count获取堆栈中包含的元素个数
IsSynchronized判断是否同步对堆栈的访问（线程安全）
SyncRoot获取可用于同步对堆栈访问的对象

Stack 类中的方法

下表列出了 Stack 类中一些常用的方法：

方法名描述
public virtual void Clear()从堆栈中移除所有的元素
public virtual bool Contains(object obj)判断某个元素是否在堆栈中
public virtual object Peek()返回在堆栈顶部的对象，但不移除它
public virtual object Pop()移除并返回在堆栈顶部的对象
public virtual void Push(object obj)向堆栈顶部添加一个对象
public virtual object[] ToArray()复制堆栈到一个新的数组中

C# Queue：队列

在 C# 中，队列（Queue 类）与堆栈类似，它代表了一个先进先出的对象集合，当您需要对项目进行先进先出访问时，则可以使用队列。向队列中添加元素称为入队（enqueue），从堆栈中移除元素称为出队（deque）。

Queue 类中的属性

下表列出了 Queue 类的一些常用的属性：

属性描述
Count获取队列中包含的元素个数
IsSynchronized判断是否同步对队列的访问（线程安全）
SyncRoot获取可用于同步对队列访问的对象

Queue 类中的方法

下表列出了 Queue 类的一些常用的方法：

方法名描述
public virtual void Clear()从队列中移除所有的元素
public virtual bool Contains(object obj)判断某个元素是否在队列中
public virtual object Dequeue()移除并返回在队列开头的对象
public virtual void Enqueue(object obj)向队列的末尾处添加一个对象
public virtual object[] ToArray()复制队列到一个新的数组中
public virtual void TrimToSize()将队列的容量设置为队列中元素的实际个数
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;namespace _04_Stack堆栈和Queue队列
{internal class Program{static void Main(string[] args){//堆栈（Stack）类表示一个后进先出的对象集合，当需要对项目进行后进先出的访问时，//则可以使用堆栈。向堆栈中添加元素称为推入元素(入栈)，从堆栈中移除元素称为弹出元素(出栈)。//声明一个堆栈Stack<string> stack = new Stack<string>();//添加一个数据stack.Push("吴凡");stack.Push("李迪");stack.Push("罗祥");//删除一个数据(只能删除最后一个数据)stack.Pop();//获取堆栈中最上层的数据stack.Peek();//清空堆栈stack.Clear();//将堆栈转化为数组stack.ToArray();//stack.Count;//队列（Queue 类）与堆栈类似，它代表了一个先进先出的对象集合//当需要对项目进行先进先出访问时，则可以使用队列。//队列中添加元素称为入队（enqueue），从堆栈中移除元素称为出队（dequene）。Queue<String> queue = new Queue<String>();//入队 (添加)queue.Enqueue("凡凡");queue.Enqueue("吴凡");//出队 (删除)queue.Dequeue();//获取最顶部的元素queue.Peek();queue.ToArray();queue.Clear();}}
}

比较器

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;namespace _05_比较器
{internal class Program{static void Main(string[] args){// 高阶函数(高级函数):参数也是一个函数  如Find()  Sort()   数组.Average()// 回调函数:以参数的形式,传递进函数内部的函数int[] ints = { 4,1, 2, 3 };//有些数据的排序方法,需要自定义排序,需要传递一个比较器//数组的sort方法,可以传递一个lambda表达式作为比较器Array.Sort(ints,(x,y)=>y-x); //这里的Array.Sort()就是一个高阶函数,(x,y)=>y-x是一个回调函数ArrayList arrayList = new ArrayList() { 2,1,3};//ArrayList 用Sort 必须传递一个比较器实例arrayList.Sort(new MyComparer());foreach(int x in arrayList) { Console.WriteLine(x); }People[] peoples = new People[]{new People(){Name="牛头",Age=2131 },new People(){Name="马面",Age=2133},new People(){Name="驴嘴",Age=2533},     };//把proples以每个人的年龄从小到大进行排序Array.Sort(peoples, (x, y) => x.Age - y.Age);ArrayList peoplelist = new ArrayList();peoplelist.AddRange(peoples);//把peoplelist 以每个人的年龄从大到小进行排序peoplelist.Sort(new ListComparer());foreach(People people in peoplelist) {  Console.WriteLine(people.Name); }}//定义一个自己的比较器//暂且://IComparer  接口//ListComparer 类//ListComparer实现IComparer接口class ListComparer : IComparer{public int Compare(object x, object y)//固定写法{//这里只用y.Age无法访问,因为ArrayList存储的时候//把People类数据转换为object类，所以使用时要进行强制转换return ((People)y).Age - ((People)x).Age;}}class MyComparer : IComparer{public int Compare(object x, object y){return CaseInsensitiveComparer.Default.Compare(y, x);}}//这里自定义类写到了Program类中,这是可以的,因为可以在类中定义类//但严格的规范是类应该写到命名空间内class People{public int Age;public string Name;}}}

装箱和拆箱

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;namespace _06_装箱和拆箱
{internal class Program{static void Main(string[] args){//装箱:将值类型转换为引用类型的过程//拆箱:将引用类型转换为值类型的过程int a = 1;object b = a;//装箱object c = 1;int d = (int)c;//拆箱ArrayList list = new ArrayList();//装箱list.Add('a');//拆箱char i = (char)list[0];i='\0';Console.WriteLine(i);}}
}

上期习题答案

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;namespace _01_上期习题答案
{internal class Program{static void Main(string[] args){People[] peoples ={new People {Name="吴亦凡",Age=18,Sex=People.ESex.man},new People {Name="郑爽",Age=22,Sex=People.ESex.woman},new People {Name="李云迪",Age=21,Sex=People.ESex.man},new People {Name="蔡徐坤",Age=32,Sex=People.ESex.man},new People {Name="权志龙",Age=8,Sex=People.ESex.man},new People {Name="杨幂",Age=18,Sex=People.ESex.woman}};//1.查询peoples中所有的男性//People[] ps1 = Array.FindAll(peoples, FindAllMan);// bool  FindAllMan(People p)//{//    return p.Sex == People.ESex.man;//}//Func<People, bool> fn = p => p.Sex == People.ESex.man;People[] ps2 = Array.FindAll(peoples, p => p.Sex == People.ESex.man);//2.查询peoples中第一个女性People p3 = Array.Find(peoples, FindFirstWoman);People p4 = Array.Find(peoples, p => p.Sex == People.ESex.woman);//3.判断数组中是否全部都是成年人Console.WriteLine(Array.TrueForAll(peoples, Find18));Console.WriteLine(Array.TrueForAll(peoples, p => p.Age >= 18));//4.计算所有人的年龄的平均值int allAge = 0;foreach (People p in peoples){Console.WriteLine(p.Age);allAge += p.Age;}Console.WriteLine("平均值:" + (double)allAge / peoples.Length);int[] ints = new int[] { 1, 2, 3 };//计算数组的平均值Console.WriteLine(ints.Average());//People 不能直接计算,需要专递一个转换方法,把People变成数字让他计算Console.WriteLine(peoples.Average(PeopleInt));Console.WriteLine(peoples.Average(p=>p.Age));//5.查询所有人中第一个未成年的男性People child = Array.Find(peoples, FindChild);People child2 = Array.Find(peoples, p => p.Age < 18 && p.Sex == People.ESex.man);//-----------------------------//ArrayList list = new ArrayList();//foreach (int i in new int[5])//{//    list.Add(Convert.ToDouble(Console.ReadLine()));//}//double sum = 0.0;//for (int i = 0; i < list.Count; i++)//{//    //list[i]  取出ArrayList里面的每一个值(object)//    sum +=(double)list[i];//}//Console.WriteLine("平均数是:{0}", sum / list.Count);//ArrayList list = new ArrayList();1,2,4,1,//Random rd = new Random();//for (int i = 0; i < 10; i++)//{//    int num = rd.Next(10);//    //先list里面添加之前,判断list里面是否有当前生成的随机数//    if (!list.Contains(num))//    {//        //说明没有,需要添加//        list.Add(num);//    }//    else//    {//        //说明当前生成的随机数,在list中已经存在,不能添加,而且需要让for重新执行一次//        i--;//    }//}//while (list.Count!=10)//{//}//int[] num = new int[] { 1, 3, 5, 6, 8, 100, 20, 11 };泛型  也可以使用ArrayList//List<int> Jilist = new List<int>();//List<int> Oulist = new List<int>();//for (int i = 0; i < num.Length; i++)//{//    if (num[i] % 2 == 0)//    {//        Oulist.Add(num[i]);//    }//    else//    {//        Jilist.Add(num[i]);//    }//}//Jilist.AddRange(Oulist);//for (int i = 0; i < Jilist.Count; i++)//{//    Console.Write(Jilist[i] + " ");//}//Console.WriteLine("请输入一个字符串:");//string str = Console.ReadLine();//List<char> list = new List<char>();//foreach (char ch in str)//{//    list.Add(ch);//}//char[] c = list.ToArray();//for (int i = 0; i < c.Length; i++)//{//    Console.Write(c[i] + "-");//}string[] stringArray = { "aaa", "bbb", "aaa", "ccc", "bbb", "ddd", "ccc", "aaa", "bbb", "ddd" };//List用于存储从数组里取出来的不相同的元素List<string> listString = new List<string>();foreach (string eachString in stringArray){if (!listString.Contains(eachString))listString.Add(eachString);}//最后从List里取出各个字符串进行操作foreach (string eachString in listString){Console.Write(eachString); //打印每个字符串}}static public bool FindAllMan(People p){return p.Sex == People.ESex.man;}static public bool FindFirstWoman(People p){return p.Sex == People.ESex.woman;}static public bool Find18(People p){return p.Age >= 18;}static public int PeopleInt(People p){return p.Age;}static public bool FindChild(People p){return p.Age < 18 && p.Sex == People.ESex.man;}}class People{public enum ESex{man,woman}public string Name { get; set; }public int Age { get; set; }public ESex Sex { get; set; }}
}

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