第五单元 泛型集合

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所属分类:.NET技术
摘要

 1、存取数据需要进行装箱拆箱 2、数据类型转换存在隐患  非泛型集合性能


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

[Test] 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

[Test] 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<T> 集合

使用场景:

  1. 在Linq 中比较常见

  2. 存储数据

声明

声明泛型集合
List<T> 集合名=new List<T>()



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<T> 常用属性

Count List集合中当前存储的元素个数
Capacity List集合当前容量 Capacity>=Count
List<int> list = new List<int>() { 2, 3, 7, 5, 9 }; // 集合初始化器 Count  :  5    Capacity   : 8

 

 List<T> 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<T>

特点:先进后出,后进先出

第五单元 泛型集合

 

[Test] 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<T> 队列

特点:先进先出第五单元 泛型集合

 

[Test] 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<TKey,TValue> 类

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

[Test] 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
科目:b,成绩:80
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[2] = {0}", openWith.Values[2]);          // 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[2] = {0}", openWith.Keys[2]);          // 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[2] = winword.exe  Key = bmp Key = dib Key = doc Key = ht Key = rtf Key = txt  Indexed retrieval using the Keys property: Keys[2] = doc  Remove("doc") Key "doc" is not found.  */

 

6. Dictionary<TKey,TValue> 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<TKey,TValue>

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 truefalse 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[key] = 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 AddOrUpdateGetOrAdd。 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<int,string> 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<int,string>,效果如下

Dictionary<int,string> dict = OrderStateEnum.ToDictionary();

 

 配套视频链接: