.Net集合详解

2019 年 10 月 3 日
筆記

前言

　　前面几篇文章讲了泛型、讲了数组，都有提到集合，这一节重点对集合进行详细解说。本文主要使用各种集合类型。以至于评估其性能，针对不同的场景选择不同的集合使用。

集合分类详解

一、列表

　　列表的创建

var    intList=new   List<int>();

　　创建一个容量为10 的集合

List<int>   intList=new   List<int>(10);

　　列表初始值设定项

var intList = new List<int>() { 1,2};

　　添加元素(通过使用Add方法进行元素添加)

var    intList=new   List<int>();    inList.Add(1);    var intList = new List<int>();    intList.AddRange(new List<int>(){ 1,2,3});

　　插入元素(使用insert方法插入元素)

var intList = new List<int>();    intList.Insert(3, 3);    var intList = new List<int>();    intList.InsertRange(3, new List<int>() { 1,2,3});

　　访问元素(通过下表去实现访问或者循环遍历)

var intList = new List<int>();        intList.AddRange( new List<int>() { 1,2,3});        var answer = intList[2];        foreach (var item in intList)         {           Console.WriteLine(item);     }

　　删除元素(通过RemoveAt指定删除某一位置的值)

var intList = new List<int>();    intList.AddRange( new List<int>() { 1,2,3,4});    intList.RemoveAt(3);

　　搜索(通过IndexOf访问指定位置的值，可以使用的方法IndexOf()、LastIndexOf()、FindLastIndex()、Find()、FindLast())

var intList = new List<int>();    intList.AddRange( new List<int>() { 1,2,3,4});    int indenx = intList.IndexOf(3);

二、队列

　　队列是其元素以先进先出（FirstIn，FirstOut，FIFO）的方式来处理的集合，先放入队列中的元素会先读取。队列的例子比比皆是。排队买票，食堂排队打饭，先到先买，先到先打饭。

　　队列使用System.Collections.Generic命名空间中的泛型类Queue<T>来实现的。这个类型类似于List<T>。队列类使用Enqueue()方法在队列的一段插入元素，使用Dequeue()方法在另一端读取元素并删除。

Queue<string> qa = new Queue<string>();     qa.Enqueue("第一个进");    qa.Dequeue();

　　其中使用Count()返回队列中的元素总数，使用Peek()方法从队列头部读取一个元素，但不删除它。使用TrimExcess()方法重新设置队列的容量，Dequeue()虽然删除了元素，但不会重新设置容量。要从队列头部去除空元素，应使用TrimExcess()方法

三、栈

　　栈是与队列非常相似的另一个容器，知识使用不同的方法访问栈，而且栈的元素属于最后添加的元素最先读取也就是后进先出（LastIn,FirstOut,LIFO）。

　　与Queue<T>类似，栈使用Stack<T>来实现，其中Push()在栈中添加元素，用Pop()方法获取最近添加的元素。

Stack<string> qa = new Stack<string>();    qa.Push("第一个进");    qa.Pop();

　　其中其他方法与Queue<T>类似，使用Count()返回队列中的元素总数，使用Peek()方法从队列头部读取一个元素，但不删除它。使用Contains()确定某个元素是否存在于栈中，存在则返回True

四、有序列表

　　如果需要基于键对所需的集合进行排序，就可以使用SortedList<TKey,TValue>类。这个类按照键给的元素排序，这个集合中的值和键都可以使用任意类型。

　　下面先创建一个空列表，然后通过Add()方法进行添加元素。然后输出结果。我们看下图可以发现自动帮我们已经排序好了然后输出的。

static void Main(string[] args)            {                var test = new SortedList<string, string>();                test.Add("First","Code1");                test.Add("Two", "Code2");                test.Add("A", "Code3");                foreach (var item in test)                {                    Console.WriteLine(item.Key+":"+ item.Value);                }            }

五、字典

　　字典表示一种复杂的数据结构，这种数据结构允许按照某个键来访问元素。字典也称为映射或散列表。字典的主要特性是能根据键快速查找值。也可以自由添加和删除元素，这有点像List<T>，但没有在内存中移动后续元素的性能开销。

字典的初始化：

var dict = new Dictionary<int, string>() { {1,"第一个" },{2,"第二" } };    添加和输出访问      dict.Add( 3,"第一个" );        foreach (var item in dict)        {            Console.WriteLine("Key:"+item.Key+" Value:"+ item.Value);    }

　　有序字典SortedDictionary<TKey,TValue>是一个二叉搜索树，其中的元素根据建排序。和前面讲的SortedList<TKey,TValue>的功能类似。但是SortedList<TKey,TValue>是基于数组的列表，而有序字典类为一个字典。多以它们也有不同之处：

- SortedList<TKey,TValue>使用的内存比SortedDictionary<TKey,TValue>少
- SortedDictionary<TKey,TValue>的元素插入和删除比较快
- 在用已排好序的数据填充集合时，若不需要修改容量，SortedList<TKey,TValue>就比较快

六、集

　　包含不重复元素的的集合称为”集(set)”，.Net Core 包含两个集(HashSet<T>和SortedSet<T>)，它们都实现ISet<T>接口，HashSet<T>集包含不重复元素的无序列表，SortedSet<T>集包含不重复元素的有序列表。

　　ISet<T>接口提供的方法可以创建合集、交集，或者给出一个集是另一个集的超集或子集的信息。

 static void Main(string[] args)          {              var teams = new HashSet<string>() { "one","two","three"};              var teams1= new HashSet<string>() { "开始","one", "two", "three" };                //Add方法如果集中存在该元素则不添加，返回bool值              if (!teams.Add("one"))              {                  Console.WriteLine("one 已经存在集中");              }                //IsSubsetOf方法判断teams集合中的元素是否都包含在teams1中，返回bool值              if (teams.IsSubsetOf(teams1))              {                  Console.WriteLine("teams中的值都包含在teams1中");              }                  //IsSupersetOf方法判断teams1集合是否是teams集合超集，返回bool值              if (teams1.IsSupersetOf(teams))              {                  Console.WriteLine("teams1是teams的超集");              }                  //Overlaps方法判断teams集合与teams是否存在重叠的元素，返回bool值              if (teams.Overlaps(teams1))              {                  Console.WriteLine("teams与teams1有重叠元素");              }            }

总结

　　许多的集合都提供了相同的功能，例如SortedList类与SortedDictionary类的功能几乎完全相同。但是其性能常常差别非常巨大，一个集合使用的内存少，另一个元素检索起来速度快，在MSDN文档中，集合的方法常常有性能的提示，给出以O记号表示的操作时间：

- O(1)
- O(log n)
- O(n)

　　O(1)表示无论集合中有多少数据项，这个操作需要的时间都不变，例如，ArrayList类的Add()方法就具有这个行为，无论列表有多少个集合，在列表末尾添加一个新元素的时间都相同。

　　O(n)表示对于集合执行一个操作需要的时间最坏的情况是N，如果需要重新给集合分配内存，ArrayList类的Add()方法就是一个O(n)操作。改变容量，需要复制列表，复制的时间随元素的增加而线性的增加。

　　O(log n)表示操作需要的时间随集合中元素的增加而增加，但每个元素要增加的时间不是线性的，而是呈对数曲线。在集合中执行插入操作时，SortedDictionary<TKey,TValue>集合类具有O(log n)行为，而SortedList<TKey,TValue>集合具有O(n)行为，这里SortedDictionary<TKey,TValue>集合类就要快的多，因为树形结构中插入元素的效率比列表高的多。

　　下面表格中则列出了集合类及其执行不同操作的性能。可以使用这个表选择性能最佳的集合类进行使用。

集合	Add	Insert	Remove	Item	Sort	Find
List<T>	如果集合必须重置大小就是O(1)或O(n)	O(n)	O(n)	O(1)	O(n log n)最坏情况O(n^2)	O(n)
Stack<T>(栈)	Push(),如果栈必须重置大小,就是O(1)或O(n)	no	Pop(),O(1)	no	no	no
Queue<T>(列队)	Enqueue(),如果栈必须重置大小,就是O(1)或O(n)	no	Dequeu(),O(1)	no	no	no
HastSet<T>(无序列表)	如果栈必须重置大小,就是O(1)或O(n)	Add() O(1)或O(n)	O(1)	no	no	no
LinkedList<T>(链表)	AddLast(),O(1)	AddAfter(),O(1)	O(1)	no	no	O(n)

　　　　　　最糟糕的是人们在生活中经常受到错误志向的阻碍而不自知，真到摆脱了那些阻碍时才能明白过来。——歌德

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