《C#本质论》读书笔记（14）支持标准查询操作符的集合接口

 

14.2.集合初始化器

使用集合初始化器，程序员可以采用和数组相似的方式，在集合的实例化期间用一套初始的成员来构造这个集合。

如果没有集合初始化器，就只有在集合实例化后才能显示添加到集合中——例如使用 System.Collections.Generic.ICollection<T>的Add( )方法。

static void Main(string[] args)
{
    List<string> sevenWorldBlunders;
    sevenWorldBlunders = new List<string>()
    {
        "Wealth without work",
        "Pleasure without conscience",
       "Knowledge without character",
       "Commerce without morality",
       "Science without humanity",
       "Worship without sacrifice",
       "Politics without principle"
    };
    Print(sevenWorldBlunders);
    Console.Read();
}
private static void Print<T>(IEnumerable<T> items)
{
    foreach (T item in items)
    {
        Console.WriteLine(item);
    }
}

 

集合初始化器，基本条件

       应该实现 System.Collections.Generic.ICollection<T> 接口，就可以保证集合支持一个Add（）方法，这个需求还有一个较为宽松的版本，只要求实现 IEnumerable<T>的类型上存在一个或多个Add（）方法。

之所以允许不支持 ICollections<T> 的集合使用初始化器，原因有两个。

1.大多数集合（实现了  IEnumerable<T> 的类型）都没有实现 ICollections<T> ，这使得集合初始化器用处不大。

2.由于要匹配方法名，签名要和初始化兼容，所以可以在集合中初始化更加多样化的数据项。

例如，new DataStore(){a,{b,c}} —— 只要一个Add（）方法的签名兼容于a，另一个Add（）方法兼容b,c。

匿名类型集合初始化器

匿名类型不能使用集合初始化器。因为集合初始化器要求执行一次构造器的调用，但是你根本没有办法命名这个构造器。

解决方法1

是定义一个下面的方法：

static List<T> CreateList<T>(T t)
{
    return new List<T>();
}

解决方法2

使用数组初始化器。由于不能在构造器中指定数据类型，所以允许使用 new[ ] ，从而为匿名数组初始化器使用数组初始化语法。

static void Main(string[] args)
 {
     var worldCup2006Finalists = new[]{
         new{
             TeamName = "France",
             Players = new string[]{
                 "Fabien Barthez","Gregory Coupet",
                 "Mickael Landreau","Eric Abidal"
             }
         },
         new{
             TeamName = "Italy",
             Players = new string[]{
                 "Gianlugi Buffon","Angelo Peruzzi",
                 "Marco Amelia","Cristian Zaccardo"
             }
         },
     };
     Print(worldCup2006Finalists);
     Console.ReadKey();
 }

 private static void Print<T>(IEnumerable<T> items)
 {
     foreach (T item in items)
     {
         Console.WriteLine(item);
     }
 }

 

 

 

14.3.是什么使类成为一个集合：IEnumerable<T>

14.3.2 foreach和IEnumerable<T>

       因为数组的长度固定，支持索引操作符（[ ]）。但并不是所有类型的集合都包含已知数量的元素。包括Stack<T>、Queue<T>以及Dictionary<Tkey, Tvalue>，都不支持索引获取元素。迭代器（iterator）模式提供这个能力。

       System.Collections.Generic.IEnumerator<T>和非泛型System.Collections.Generic.IEnumerator接口的设计允许使用迭代器模式遍历集合。

 

IEnumerator<T>从IEnumerator派生，后者包含3各成员。

1.bool MoveNext（）：从集合中一个元素移动到下一个元素，同时检测是否已经枚举完集合中的每个元素。

2.只读属性Current：返回当前元素。

利用这2个成员，只需要一个while循环即可遍历集合

3.Reset（）方法一般抛出Notimplemented Exception异常，永远不要调用它。

使用while遍历集合

 

Stack<T>

public class Stack<T> : IEnumerable<T>, IEnumerable, ICollection, IReadOnlyCollection<T>

前面代码忽略了CIL代码两个重要实现细节：交错和错误处理。

   

1

状态共享

       假如同时两个循环交错遍历同一个集合（一个foreach嵌套另一个foreach），集合必须确保当前的MoveNext（）能正确定位到下一个元素，问题是交错循环可能互相干扰（多线程执行循环会发生同样问题）。

        因为解决这个问题，集合类不直接支持 IEnumerator 和 IEnumerator<T>接口。所以，用另一个接口，IEnumerable<T>，它唯一的方法就是GetEnumerator（）。枚举数（enumerator）相当于一个“游标”或者“书签”。可以有多个书签，移动每个书签都可以独立于其他书签来遍历集合。

1. Stack<int> stack = new Stack<int>();  
   
2. Stack<int>.Enumerator stackEnumerator = stack.GetEnumerator();  
3. int number;  
4. while (stackEnumerator.MoveNext())  
5. {  
6.     number = stackEnumerator.Current;  
7.     Console.WriteLine(number);  
8. }  

   

2

清理状态

       由于实现 IEnumerator<T> 接口维持状态，退出循环后，有时需要对状态进行清理。为此，IEnumerator<T> 接口继承IDisposable。假如实现 IDisposable，就会调用Dispose（）方法。就能在foreach循环退出之后调用Dispose（）。与最终的CIL代码等价。

System.Collections.Generic.Stack<int> stack = new System.Collections.Generic.Stack<int>();
Stack<int>.Enumerator stackEnumerator = stack.GetEnumerator();
IDisposable disposable;
try
{
    int number;
    while (stackEnumerator.MoveNext())
    {
        number = stackEnumerator.Current;
        Console.WriteLine(number);
    }
}
finally
{
    //显式类型转换用于IEnumerator < T >
    disposable = (IDisposable)stackEnumerator;
    disposable.Dispose();
    //IEnumerator将使用操作符,除非IDisposable支持在编译时是已知的
    disposable = (stackEnumerator as IDisposable);
    if (disposable != null)
    {
        disposable.Dispose();
    }
}

由于IEnumerator<T>支持IDisposable接口，可以使用using关键字简化

System.Collections.Generic.Stack<int> stack = new System.Collections.Generic.Stack<int>();
int number;
using (Stack<int>.Enumerator stackEnumerator = stack.GetEnumerator())
{
    while (stackEnumerator.MoveNext())
    {
        number = stackEnumerator.Current;
        Console.WriteLine(number);
    }
}

14.4.标准查询操作符 

后面的使用标准查询操作符示例类：

Patent类和 Inventor类

public class Patent
{
    public string Title { get; set; }

    public string YearOfPublication { get; set; }

    public string ApplicationNumber { get; set; }

    public long[] InventorIds { get; set; }

    public override string ToString()
    {
        return string.Format("{0}({1})", Title, YearOfPublication);
    }
}


public class Inventor
{
    public long Id{ get; set; }
    public string Name { get; set; }

    public string City { get; set; }
    public string State { get; set; }
    public string Country { get; set; }
    public override string ToString()
    {
        return string.Format("{0},({1},{2})", Name, City, State);
    }
}

PatentData 类

public static class PatentData
    {
        public static readonly Inventor[] Inventors = new Inventor[]
        {
            new Inventor()
            {
               Name = "胡韩三",City ="韩国",State="SE",Country="KOR", Id =1,
            },
            new Inventor()
            {
               Name = "Michael Jackson",City ="美国",State="indiana",Country="USA", Id =2,
            },
            new Inventor()
            {
               Name = "唐三三",City ="中国",State="CQ",Country="CHN", Id =3,
            },
            new Inventor()
            {
               Name = "John Michaelis",City ="芝加哥",State="IL",Country="USA", Id =4,
            },
            new Inventor()
            {
               Name = "Mary Phelps Jacob",City ="纽约",State="NY",Country="KOR", Id =5,
            }
        };

        public static readonly Patent[] Patents = new Patent[]
        {
            new Patent()
            {
                Title="留声机",YearOfPublication="1877",InventorIds = new long[]{1}
            },
            new Patent()
            {
                Title="活动电影放映机",YearOfPublication="1888",InventorIds = new long[]{1}
            },
            new Patent()
            {
                Title="电报机",YearOfPublication="1837",InventorIds = new long[]{4}
            },
            new Patent()
            {
                Title="飞机",YearOfPublication="1903",InventorIds = new long[]{2,3}
            },
            new Patent()
            {
                Title="蒸汽机车",YearOfPublication="1815",InventorIds = new long[]{5}
            },
                        new Patent()
            {
                Title="露背胸罩",YearOfPublication="1914",InventorIds = new long[]{7}
            },
        };
    }

输出Main（）

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
       IEnumerable <Patent> patents = PatentData.Patents;
        Print(patents);
        Console.WriteLine();
        IEnumerable<Inventor> inventors = PatentData.Inventors;
        Print(inventors);
        Console.ReadKey();
    }

    private static void Print<T>(IEnumerable<T> items)
    {
        foreach (T item in items)
        {
            Console.WriteLine(item);
        }
    }
}

 

14.4.1

Where（）筛选

IEnumerable <Patent> patents = PatentData.Patents;
  //where
  patents = patents.Where(p => p.YearOfPublication.StartsWith("18"));
  Print(patents);

14.4.2

Select（）投射

这里的Select（）调用，并未造成输出变化。这里只是巧合

IEnumerable <Patent> patents = PatentData.Patents;
 IEnumerable<Patent> patentsOf1800 =
     patents.Where(p => p.YearOfPublication.StartsWith("18"));
 IEnumerable<string> items =
     patentsOf1800.Select(p => p.ToString());
 Print(items);

例子2

string rootDirectory = @"E:\MI-O2O商城APP\psSystem";
            string serchPattern = "*.html";
            IEnumerable<string> fileList = Directory.GetFiles(rootDirectory, serchPattern);
            IEnumerable<FileInfo> files = fileList.Select(file => new FileInfo(file));
            Print(files);

 fileList的类型是  IEnumerable<string>  ，而使用Select（）投射功能可以将集合中的每一项转换成一个  System.IO.FileInfo 对象。

例子3：匿名方法

string rootDirectory = @"E:\MI-O2O商城APP\psSystem";
string serchPattern = "*.html";
IEnumerable<string> fileList = Directory.GetFiles(rootDirectory, serchPattern);
var items = fileList.Select(
    file =>
    {
        FileInfo fileinfo = new FileInfo(file);
        return new
        {
            FileName = fileinfo.Name,
            Size = fileinfo.Length
        };
    });

Where（）：在“垂直”方向筛选集合（减少集合中项的数量）

Select（）：在“水平”方向减少集合的规模（减少列的数量）

14.4.3

Count（）计数

IEnumerable<Patent> patents = PatentData.Patents  ;
Console.WriteLine("Patent Count:{0}",patents.Count());
Console.WriteLine("Patent Count in 1800s:{0}",
    patents.Count(p=>p.YearOfPublication.StartsWith("18")));

       ICollection<T>包含了Count属性，所以如果支持ICollection<T>，调用Count（）方法，会对集合转型，并直接调用Count。如果不支持，Enumerable.Count（）就会枚举所有项，而不是调用内建Count机制。

        如果计数的目的是看是否大于（ if(patents.Count()>0){...}），那首选的做法应使用Any()操作符（if(patents.Any()){...}）只尝试遍历集合中的一项，成功返回true而不会遍历整个序列。

14.4.4

推迟执行

Console.WriteLine("1,在1900年代之前的专利:");是先于Lambda表达式执行的。

Lambda表达式在声明时不执行，除非被调用，否则其中代码不会执行。

IEnumerable<Patent> patents = PatentData.Patents;
bool result;
patents = patents.Where(
    p =>
    {
        if (result = p.YearOfPublication.StartsWith("18"))
        {
            Console.WriteLine("\t" + p);
        }
        return result;
    });
Console.WriteLine("1,在1900年代之前的专利:");
//1.foreach会循环分解成一个MoveNext（）调用，//触发每项Lambda表达式
foreach (var patent in patents)
{
}
Console.WriteLine();
Console.WriteLine("2.第二个清单在1900年代之前的专利:");
//2.Enumerable的Count（）函数会再次触发每一项的Lambda表达式
Console.WriteLine("    这里有 {0} 个专利在1900年之前..",patents.Count());
Console.WriteLine();
Console.WriteLine("3.第三个清单在1900年代之前的专利:");
//3.ToArray（）（或ToList（）、ToDictinary（）或ToLiikup（））会没想再次触发Lambda
patents = patents.ToArray();
Console.Write("    这里有 ");
Console.WriteLine("{0} 个专利在1900年之前..", patents.Count());

执行顺序：

 为了避免反复性执行，一个查询后有必要把获取的数据缓存起来。谓词可以使用“ToXXX”方法（比如ToArray（））将数据赋值给一个局部集合。返回结果时，查询会执行。但此后，对赋值的集合进行遍历，就不会再设计查询表达式了。

14.4.5

OrderBy（）和ThenBy（）

OrderBy（）返回的是是一个IOrderEnumerable<T>接口，而不是IEnumerable<T>。
IOrderEnumerable<T>派生自 IEnumerable<T>。
OrderBy().OrderBy() 重复调用就会撤销上一个OrderBy（）的工作。
指定额外的排序条件，使用ThenBy（）（ThenBy扩展自IOrderEnumerable<T>而不是IEnumerable<T>）。

14.4.6

Join（）内部连接

部门和员工数据

public class Department
{
    public long Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public override string ToString()
    {
        return string.Format("{0}", Name);
    }
}

public class Employee
{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public string Title { get; set; }
    public int DepartmentId { get; set; }
    public override string ToString()
    {
        return string.Format("{0}({1})", Name, Title);
    }
}

public static class CorporateData
{
    public static readonly Department[] Departments = new Department[]
    {
        new Department() {Name = "Corporate", Id = 0},
        new Department() {Name = "Finance", Id = 1},
        new Department() {Name = "Engineering", Id = 2},
        new Department() {Name = "Information Technology", Id = 3},
        new Department() {Name = "Research", Id = 4},
        new Department() {Name = "Marketing", Id = 5},
    };

    public static readonly Employee[] Employee = new Employee[]
    {
        new Employee() {Name = "Mark Michaelis", Title = "Chief Computer Nerd", DepartmentId = 0},
        new Employee() {Name = "Michael Stokesbary", Title = "Senior Computer Wizard", DepartmentId = 2},
        new Employee() {Name = "Brian Jones", Title = "Enterprise Integration Guru", DepartmentId = 2},
        new Employee() {Name = "Jewel Floch", Title = "Bookkeeper Extraordinaire", DepartmentId = 1},
        new Employee() {Name = "Robert Stocksbary", Title = "Expert Mainframe Engineer", DepartmentId = 3},
        new Employee() {Name = "paul R.Bramsman", Title = "Programmer Extraodinaire", DepartmentId = 2},
        new Employee() {Name = "Thomas Heavey", Title = "Software Architect", DepartmentId = 2},
        new Employee() {Name = "John Michaelis", Title = "Inventor", DepartmentId = 4},
    };
}

输出类...

static void Main(string[] args)
 {

     Department[] departments = CorporateData.Departments;
     Employee[] employees = CorporateData.Employee;

    //写代码......

     Console.ReadKey();
 }

 private static void Print<T>(IEnumerable<T> items)
 {
     foreach (T item in items)
     {
         Console.WriteLine(item);
     }
 }

看看Join（）定义的参数

public static IEnumerable<TResult> Join<TOuter, TInner, TKey, TResult>(this IEnumerable<TOuter> outer,
IEnumerable<TInner> inner,                             //指定连接的集合
Func<TOuter, TKey> outerKeySelector,            //指出外接键
Func<TInner, TKey> innerKeySelector,            //指定集合的键
Func<TOuter, TInner, TResult> resultSelector);  //输出结果

我们来输出

var items = employees.Join(
    departments,//Enumerable<TInner> inner    ：指定连接的集合
    employee => employee.DepartmentId,//Func<TOuter, TKey> outerKeySelector：指出外接键
    department => department.Id,// Func<TInner, TKey> innerKeySelector：指定集合的键
    (employee, department) => new  // Func<TOuter, TInner, TResult> resultSelector：输出结果
    {
        employee.Id,
        employee.Name,
        employee.Title,
        department = department
    }
    );

Print(items);

 

14.4.7

GroupBy（）分组

Employee[] employees = CorporateData.Employee;

IEnumerable<IGrouping<int, Employee>> groupedEmployees =
    employees.GroupBy(e => e.DepartmentId);

foreach (IGrouping<int, Employee> employeeGroup in groupedEmployees)
{
    Console.WriteLine();
    foreach (Employee employee in employeeGroup)
    {
        Console.WriteLine("\t" + employee);
    }
    Console.WriteLine("\tCount:" + employeeGroup.Count());

 返回值为IEnumerable<IGrouping<TKey, TSource>>，根据指定的键选择器函数对序列中的元素进行分组。由于IEnumerable<IGrouping<TKey, TSource>>是从IEnumerable<T>派生的，所以可以用foreach枚举所有项。

14.4.8

GroupJoin（）一对多关系

如果创建员工列表，Join（）提供的代码就可提供正确的结果。但是想要表示部门，理想的是显示一个部门的所有员工集合，而不是部门——员工关系都创建一条匿名类型的记录。

先看看定义

public static IEnumerable<TResult> GroupJoin<TOuter, TInner, TKey, TResult>(this IEnumerable<TOuter> outer,
IEnumerable<TInner> inner,                 //指定连接的集合
Func<TOuter, TKey> outerKeySelector,  //指出外接键
Func<TInner, TKey> innerKeySelector, //指定集合的键
Func<TOuter, IEnumerable<TInner>, TResult> resultSelector);  //输出结果

Department[] departments = CorporateData.Departments;
Employee[] employees = CorporateData.Employee;

var items = departments.GroupJoin(
    employees,
    department => department.Id,
    employee => employee.DepartmentId,
    (department, departmentEmployees) => new
    {
        department.Id,
        department.Name,
        Employees = departmentEmployees
    });

foreach (var item in items)
{
    Console.WriteLine("{0}", item.Name);
    foreach (Employee employee in item.Employees)
    {
        Console.WriteLine("\t"+employee);
    }
}

定义里 Func<TOuter, IEnumerable<TInner>, TResult>   //输出结果

而这里的Lambda表达式类型是

Func<Department, IEnumerable<Employee>, TResult>

其中TResult是所选的匿名类型。注意，使用第二个参数（IEnumerable<Employee>）将每个部门的员工集合投射到结果的部门匿名类型中。

注意

SQL中没有与GroupJoin（）等价的东西，这是由于SQL返回的数据基于记录，而不分层次结构。

14.4.9

SelectMany（）

处理集合构成的集合。

var worldCup2014Finalists = new[]
{
    new
    {
        TeamName="France",
        Players =new string[]
        {
            "本泽马","里贝里","格列兹曼","吉鲁","雷米",
            "卡巴耶","波巴","马图伊迪","瓦拉内","萨科",
            "德比希","曼加拉","穆萨-西索科","萨尼亚","埃弗拉",
            "洛里","鲁菲尔","朗德罗","马武巴","马图伊迪"
        }
    },
    new
    {
        TeamName="Italy",
        Players =new string[]
        {
            "布冯","德希利奥","基耶利尼","达米安","蒂亚戈-莫塔",
            "坎德雷瓦","阿巴特","马尔基西奥","巴洛特利","卡萨诺",
            "切尔奇","巴尔扎利","西里古","佩林","阿奎拉尼",
            "德罗西","伊莫比莱","帕罗洛","博努奇","帕莱塔"
        }
    }
};

IEnumerable<string> players = worldCup2014Finalists.SelectMany(t => t.Players);

Print(players);  

输出所有

 

Select（）和SelectMany（）的区别：

       Select（）返回两个球员数组，每个杜对应原始集合中的球员数组。可以一边投射以便转换，但项的数量不会变化。例如：worldCup2014Finalists.Select(team => team.Players) 返回的是IEnumerable<string[]>

       SelectMany（）会遍历由Lambda表达式标识的每一项，并将每项都放在一个新集合中。

14.4.10

更多标准查询操作符

static void Main(string[] args)
{
    IEnumerable<object> stuff = new object[]
    {
        new object(),1,3,5,7,9,"\"thing\"",Guid.NewGuid()
    };
    Print("Stuff:{0}", stuff);
    IEnumerable<int> even = new int[] {0, 2, 4, 6, 8};
    Print("【even】:{0}", even);

    IEnumerable<int> odd = stuff.OfType<int>();//筛选指定类型<T>的元素
    Print("【odd】:{0}", odd);

    IEnumerable<int> numbers = even.Union(odd);//并集
    Print("【numbers】odd和even的并集:{0}", numbers);

    Print("numbers并集even（Union）:{0}", numbers.Union(even));
    Print("numbers连接odd（Concat）:{0}", numbers.Concat(odd));
    Print("numbers交集even（Intersection）:{0}", numbers.Intersect(even));
    Print("去掉重复（Distinct）:{0}", numbers.Concat(odd).Distinct());

    if (!numbers.SequenceEqual(numbers.Concat(odd).Distinct()))
    {
        throw new Exception("Unexpectedly unequal");
    }
    else
    {
        Console.WriteLine(@"Collection ""SequenceEquals"""+
            "collection.Concat(odd).Distinct())");
        Print("反转（Reverse）:{0}", numbers.Reverse());

        Print("平均值（Average）:{0}", numbers.Average());
        Print("和（Sum）:{0}", numbers.Sum());
        Print("最大值（Max）:{0}", numbers.Max());
        Print("最小值（Min）:{0}", numbers.Min());
    }

    Console.ReadKey();
}
private static void Print<T>(string format,IEnumerable<T> items)
{
    StringBuilder text = new StringBuilder();
    foreach (T item in items.Take(items.Count()-1))
    {
        text.Append(item + ",");
    }
    text.Append(items.Last());

    Console.WriteLine(format,text);
}

private static void Print<T>(string format, T item)
{
    Console.WriteLine(format, item);
}

 

来自为知笔记(Wiz)