LINQ之路 7：子查询、创建策略和数据转换

在前面的系列中，我们已经讨论了LINQ简单查询的大部分特性，了解了LINQ的支持计术和语法形式。至此，我们应该可以创建出大部分相对简单的LINQ查询。在本篇中，除了对前面的知识做个简单的总结，还会介绍几种创建更复杂查询的方式，让我们在面对更复杂的场景时也能轻松面对，包括：子查询、创建策略和数据转换。

子查询

在创建一个复杂的查询时，通常我们需要用到子查询。相信大家都记得SQL查询里的子查询，在创建LINQ查询时也是如此。在LINQ中，对于方法语法，一个子查询包含在另外一个查询的lambda表达式中，对于查询表达式语法来讲，所有不是from子句中引用的查询都是子查询。

下面的查询使用子查询来对last name进行排序，语句中的n.Split().Last()就是一个子查询：

            string[] names = { "David Tim", "Tony Sin", "Rager Witers" };
            IEnumerable<string> query = names.OrderBy(n => n.Split().Last());

子查询的作用域限定在当前的lambda表达式中，并且可以引用外部lambda表达式的参数（查询表达式的范围变量）。

下面的查询获取所有长度最短的名字（注意：可能有多个）：

        static void TestSubQuery()
        {
            string[] names = { "Tom", "Dick", "Harry", "Mary", "Jay" };
            // 获取所有长度最短的名字（注意：可能有多个）
            IEnumerable<string> outQuery = names
                .Where(n => n.Length == names　　　　　// 感谢A_明~坚持的指正，这里应该为==

                    .OrderBy(n2 => n2.Length)
                    .Select(n2 => n2.Length).First());      // Tom, Jay"
 
            // 与上面方法语法等价的查询表达式
            IEnumerable<string> outQuery2 =
                from n in names
                where n.Length ==　　　　　　　　　　　　// 感谢A_明~坚持的指正，这里应该为==

                    (from n2 in names orderby n2.Length select n2.Length).First()
                select n;
 
            // 我们可以使用Min查询运算符来简化
            IEnumerable<string> outQuery2 =
                from n in names
                where n.Length == names.Min(n2 => n2.Length)
                select n;
        }

因为外部范围变量在子查询的作用域内，所以我们不能再次使用n作为内部查询的范围变量。

一个子查询在包含它的lambda表达式执行时被执行，这意味着子查询的执行取决于外部查询。需要注意的是：本地查询（LINQ to Objects）和解释查询（LIQN to SQL）对于子查询的处理方式是不一样的。对于本地查询，对于外部查询的每一次循环，子查询都会被重新执行一次。在稍后“解释查询”一篇中，我们会看到，外部查询和子查询是作为一个单元进行处理的，这样，只需一次到远程数据源（如数据库）的连接。所以上面的例子对于一个数据库查询来说非常适合，但对于一个内存中的集合来说却效率低下，这时我们可以把子查询分离出来对让它只执行一次（这样它不再是一个子查询）。

            int shortest = names.Min(n => n.Length);
            IEnumerable<string> query = from n in names
                                        where n.Length == shortest
                                        select n;

在延迟执行一篇中，我们说到元素和集合运算符如First和Count会让一个查询立即执行。但对一个子查询来说，即使是元素和集合运算符也不会改变外部查询延迟执行的特性。这是因为，不管是对本地查询还是通过表达式树访问的解释查询，子查询是间接调用的。

LINQ查询创建策略

通过前面几篇的讨论学习，我们已经了解了怎么去写一个比较简单的LINQ查询，也知道了创建LINQ查询的两种方式：方法语法和查询表达式。在这里，我们会描述三种创建复杂LINQ查询的创建策略：

渐进式创建查询

渐进式创建查询就是通过链接查询运算符的方式来创建LINQ查询。因为每一个查询运算符返回一个装饰者sequence，所以我们可以在其之上继续调用其它查询运算符。使用这种方式有如下几个优点：

使得查询易于编写
我们可以根据条件来决定是否调用某个查询运算符，如：if (includeFilter) query = query.Where(…)

渐进的方式通常是对查询的创建有益的，考虑如下的例子：我们需要在名字列表中去除所有名字的元音字母，然后对长度大于2的名字进行排序。在方法语法中，我们可以在一个表达式中完成这个查询：

            string[] names = { "Tom", "Dick", "Harry", "Mary", "Jay" };
            IEnumerable<string> query = names
                .Select(n => n.Replace("a", "").Replace("e", "").Replace("i", "")
                    .Replace("o", "").Replace("u", ""))
                .Where(n => n.Length > 2)
                .OrderBy(n => n);   // Result: Dck, Hrry, Mry

如果直接将上面的query改写成查询表达式语法，我们将会遇到麻烦，这时因为查询表达式要求要以Select或Group结束。但在上面的查询中，我们需要先做Select(结果投影)去除元音字母，再做过滤和排序。如果把Select直接放到后面，那么结果将会被改变。幸运的是，我们还是有办法让查询表达式来完成上面的工作，得到我们期望的结果。第一种方式就是查询表达式的渐进式（分步）查询：

            IEnumerable<string> query =
                from n in names
                select n.Replace("a", "").Replace("e", "").Replace("i", "")
                    .Replace("o", "").Replace("u", "");
 
            query = from n in query
                    where n.Length > 2
                    orderby n
                    select n;   // Result: Dck, Hrry, Mry

into关键字

在我们前面查询表达式的例子中，select关键字的出现也就意味着查询的结束了。而into关键字让我们在结果投影之后还可以继续我们的查询，它是对分步构建查询表达式的一种简写方式。现在我们可以使用into关键字来重写上例中的查询：

            IEnumerable<string> query =
                    from n in names
                    select n.Replace("a", "").Replace("e", "").Replace("i", "")
                            .Replace("o", "").Replace("u", "")
                    into noVowel
                    where noVowel.Length > 2
                    orderby noVowel
                    select noVowel;   // Result: Dck, Hrry, Mry

我们只能在select和group子句后面使用into关键字，它会重新开始一个查询，让我们可以继续引入where, orderby和select子句。尽管表面上看，我们重新创建了一个新的查询，但当上面的查询被翻译成方法语法时，它只是一个查询，一个链接了多个运算符的查询，所以上面的写法不会造成性能问题。

需要注意的是，所有的查询变量在into关键字之后都不再可见，下面的例子就说明了这一点：

            var query =
                from n1 in names
                select n1.ToUpper()
                into n2                     //into之后只有n2可见
                    where n1.Contains("x")  //Error: n1不可见
                    select n2;

要理解其原因，我们只要看看它编译器为它翻译成对应的方法语法就能知晓：

            var query = names
                .Select(n1 => n1.ToUpper())
                .Where(n2 => n1.Contains("x")); //Error: n1不再可见，lambda表达式中只有n2

包装查询

渐进式查询创建方式可以通过在一个查询中嵌入另一个查询来改写，这样可以把多个查询组合成单个查询，即：

var tempQuery = tempQueryExpr

var finalQuery = from … in (tempQuery)

可以改写为：

var query = from … in (tempQueryExpr)

上面两种方式以及into关键字的工作方式是一样的，编译器都会把他们翻译成一个链接查询运算符。请看下面的示例：

            string[] names = { "Tom", "Dick", "Harry", "Mary", "Jay" };
 
            // 渐进式查询（Progressive query building）
            IEnumerable<string> query =
                from n in names
                select Regex.Replace(n, "[aeiou]", "");
 
            query = from n in query where n.Length > 2 orderby n select n;
 
            // 用包装查询方式进行改写(Wrapping Queries)
            IEnumerable<string> query2 =
                from n1 in
                    (
                        from n2 in names
                        select Regex.Replace(n2, "[aeiou]", "")
                    )
                where n1.Length > 2
                orderby n1
                select n1;
 
            // 与上面等价的方法语法
            IEnumerable<string> query3 = names
                .Select(n => Regex.Replace(n, "[aeiou]", ""))
                .Where(n => n.Length > 2)
                .OrderBy(n => n);

数据转换

LINQ中的数据转换，也叫结果投影，是指LINQ查询select的输出。到目前为止，我们还只是看到了输出单个标量元素的示例。通过使用对象初始化器，我们可以输出更为复杂的结果类型。比如下面的示例，当我们在把姓名中的元音字母去掉之后，我还需要保存姓名的原始版本：

        class TempProjectionItem
        {
            public string Original;
            public string Vowelless;
        }
 
        static void TestProjectionStrategy()
        {
            string[] names = { "Tom", "Dick", "Harry", "Mary", "Jay" };
 
            IEnumerable<TempProjectionItem> temp =
                from n in names
                select new TempProjectionItem
                {
                    Original = n,
                    Vowelless = Regex.Replace(n, "[aeiou]", "")
                };
            //我们可以继续在结果中查询
            IEnumerable<string> query =
                from item in temp
                where item.Vowelless.Length > 2 //按去除元音字母版本过滤
                select item.Original;           //结果为姓名原始版本
        }

匿名类型

上面我们自己定义了类型TempProjectionItem来存放查询的结果。通过使用匿名类型，我们可以省去这种中间类型的定义，而由编译器来帮我们完成：

            var intermediate = from n in names
                               select new
                               {
                                   Original = n,
                                   Vowelless = Regex.Replace(n, "[aeiou]", "")
                               };
            IEnumerable<string> query = from item in intermediate
                                        where item.Vowelless.Length > 2
                                        select item.Original;

需要注意的是，因为匿名类型的确切类型名是由编译器自动产生的，因此intermediate的类型为：IEnumerable <random-compiler-produced-name> 。我们来声明这种类型的唯一方式就是使用var关键字，这时，var不只是更加简洁，而且也是必需的手段。

let关键字

let关键字让我们可以在保持范围变量的同时引入新的查询变量。比如上面的示例，我们可以用let关键字作如下改写：

            string[] names = { "Tom", "Dick", "Harry", "Mary", "Jay" };
            var query = from n in names
                        let Vowelless = Regex.Replace(n, "[aeiou]", "")
                        where Vowelless.Length > 2
                        select n;   //正是因为使用了let，此时n仍然可见