C#常见的数据结构

数据结构：
1.Set集合，纯粹的容器，无需存储，就是一个容器
2.线型结构：在存储的时候，一对一存储
3.树形结构：表达式目录树（二叉树）、菜单结构：一对多
4.图形结构：扩扑图、网状结构（地图开发，用C#高级–常用数据结构

一.线程结构        1.线程结构：Array/ArrayList/List/LinkedList/Queue/Stack/HastSet/SortedSer/Hashtable/SortedList                        Dictionaty/SortedDictionary        2.数组：内存连续储存，节约空间，可以索引访问，读取快，增删慢          Array:在内存上连续分配的，而且元素类型是一样的可以坐标访问，读取快---增减慢，长度不变
          ArrayList:在以前的开发中使用不较多，不定长度，连续分配的元素没有限制，任何元素都是当成Object处理，如果是值类型，会有装箱操作读取快，增删慢
          List：是Array，内存上都是连续摆放，不定长度，泛型，保证类型安全，避免装箱拆箱 性能也比ArrayList高读取快，增删慢以上特点：读取快，增删相对慢
        3.非连续摆放，存储数据+地址，找数据的话就只能顺序查找，读取慢，增删快                  3.1.LinkedList:泛型的特点：链表，元素不连续分配，每个元素都有记录前后节点，节点值可以重复能不能以下标访问：不能没找元素只能遍历，查找不方便增删 就比较方便LinkedList<int> node123 = linkedList.Find(123);得到节点                  3.2.Queue 就是链表  先进先出 放任务延迟执行，A不断写入日志任务   B不断获取任务去执行                    Queue queue = new Queue();                    queue.Equals(); //添加数据                    queue.Dequeue(); //获取并移除数据
                  3.3.Stack 就是链表  先进先出  解析表达式目录树，先产出的数据后使用，                        操作记录为命令，撤销的时候是倒序                         Stack stack = new Stack();                        stack.Push();//添加数据                        stack.Pop();//获取并移除数据二.Set纯粹的集合，容器，东西丢进去，唯一性，无序的           1.集合：hash分布，元素间没有关系，动态增加容量，去重                        统计用户IP：IP投票  交叉并补---二次好友/间接关注/粉丝合集           2. 排序的集合：去重 而且排序                        统计排名 -- 没统计一个就丢进集合里                        IComparer<T> comparer 自定义对象的排序，就用这个指定           3.Hashtable  Key-value  体积可以动态增加  拿着Key计算一个地址，然后放入Key-value                        object - 装箱拆箱   如果不同的key得到相同的地址，第二个在前面地址上+1 浪费了空间，Hashtable是基于数组实现           4.线程安全                ConcurrentQueue  线程安全版本的Queue                ConcurrentStack 线程安全版本的Stack                ConcurrentBag   线程安全的对象集合                ConcurrentDictionary    线程安全的Dictionary                BlockingCollection

 

一、常见的数据结构
1、集合[Set]
2、线性结构
3、树形结构
4、图形结构

 

 

二、Array/ArrayList/List
内存上连续存储，节约空间，可以索引访问，读取快，增删慢

1、Array
元素类型是一样的，定长

int[] list = new int[3];list[0] = 123;string[] stringArray = new string[] { “123”, “234” };for (int i = 0; i < list.Length; i++){Console.WriteLine(list[i]);}

2、ArrayList
元素没有类型限制，任何元素都是当成object处理，如果是值类型，会有装箱操作，不定长

ArrayList list = new ArrayList();//增加元素，增加长度list.Add(“张三”);list.Add(“Is”);list.Add(32);//索引赋值，不会增加长度，索引超出长度直接报错list[2] = 26;list.AddRange(new ArrayList() { “李四”,135});//删除数据list.RemoveAt(0);list.Remove(“张三”);list.RemoveRange(0, 1);//index,countfor (int i = 0; i < list.Count; i++){Console.WriteLine(list[i]);}//转换成Arraryobject[] list2 = (object[])list.ToArray(typeof(object));object[] list3 = new object[list.Count];list.CopyTo(list3);

3、List
也是Array，泛型，保证类型安全，避免装箱拆箱，性能比Arraylist高，不定长

List list = new List();list.Add(123);list.Add(123);//list.Add(“123”);类型确定，类型安全，不同类型无法添加list[0] = 456;for (int i = 0; i < list.Count; i++){Console.WriteLine(list[i]);}

三、LinkedList/Queue/Stack
非连续存储，存储数据和地址，只能顺序查找，读取慢，增删快

1、LinkedList
链表，泛型，保证类型安全，避免装箱拆箱，元素不连续分配，每个元素都记录前后节点，不定长

LinkedList list = new LinkedList();//list[3] //不能索引访问list.AddFirst(123);//在最前面添加list.AddLast(456); //在最后面添加//是否包含元素bool isContain = list.Contains(123);//元素123的位置 从头查找LinkedListNode node123 = list.Find(123);//某节点前后添加list.AddBefore(node123, 123);list.AddAfter(node123, 9);//移除list.Remove(456);list.Remove(node123);list.RemoveFirst();list.RemoveLast();foreach (var item in list){Console.WriteLine(item);}//清空list.Clear();

2、Queue
队列，就是链表，先进先出

Queue numbers = new Queue();//入队列numbers.Enqueue(“one”);numbers.Enqueue(“two”);numbers.Enqueue(“two”);numbers.Enqueue(“three”);numbers.Enqueue(“four”);foreach (string number in numbers){Console.WriteLine(number);}//移除并返回队首元素Console.WriteLine(" D e q u e u e n u m b e r s . D e q u e u e ( ) " ) ; f o r e a c h ( s t r i n g n u m b e r i n n u m b e r s ) C o n s o l e . W r i t e L i n e ( n u m b e r ) ; / / 不移除返回队首元素 C o n s o l e . W r i t e L i n e ( "Dequeue {numbers.Dequeue()}"); foreach (string number in numbers) { Console.WriteLine(number); } //不移除返回队首元素 Console.WriteLine("Dequeuenumbers.Dequeue()");foreach(stringnumberinnumbers)Console.WriteLine(number);//不移除返回队首元素Console.WriteLine(“Peek { numbers.Peek()}”);foreach (string number in numbers){Console.WriteLine(number);}//拷贝一个队列Queue queueCopy = new Queue(numbers.ToArray());foreach (string number in queueCopy){Console.WriteLine(number);}//判断包含元素Console.WriteLine(" q u e u e C o p y . C o n t a i n s ( f ¨ o u r ) ¨ = q u e u e C o p y . C o n t a i n s ( " f o u r " ) " ) ; / / 清空队列 q u e u e C o p y . C l e a r ( ) ; C o n s o l e . W r i t e L i n e ( "queueCopy.Contains(\"four\") = {queueCopy.Contains("four")}"); //清空队列 queueCopy.Clear(); Console.WriteLine("queueCopy.Contains( f¨ our )¨ =queueCopy.Contains("four")");//清空队列queueCopy.Clear();Console.WriteLine(“queueCopy.Count = {queueCopy.Count}”);

3、Stack
栈，就是链表，先进后出

Stack numbers = new Stack();//入栈numbers.Push(“one”);numbers.Push(“two”);numbers.Push(“two”);numbers.Push(“three”);numbers.Push(“four”);numbers.Push(“five”);foreach (string number in numbers){Console.WriteLine(number);}//获取并出栈Console.WriteLine(" P o p n u m b e r s . P o p ( ) " ) ; f o r e a c h ( s t r i n g n u m b e r i n n u m b e r s ) C o n s o l e . W r i t e L i n e ( n u m b e r ) ; / / 获取不出栈 C o n s o l e . W r i t e L i n e ( "Pop {numbers.Pop()}"); foreach (string number in numbers) { Console.WriteLine(number); } //获取不出栈 Console.WriteLine("Popnumbers.Pop()");foreach(stringnumberinnumbers)Console.WriteLine(number);//获取不出栈Console.WriteLine(“Peek { numbers.Peek()}”);foreach (string number in numbers){Console.WriteLine(number);}//拷贝一个栈Stack stackCopy = new Stack(numbers.ToArray());foreach (string number in stackCopy){Console.WriteLine(number);}//判断包含元素Console.WriteLine(" s t a c k C o p y . C o n t a i n s ( f ¨ o u r ) ¨ = s t a c k C o p y . C o n t a i n s ( " f o u r " ) " ) ; / / 清空栈 s t a c k C o p y . C l e a r ( ) ; C o n s o l e . W r i t e L i n e ( "stackCopy.Contains(\"four\") = {stackCopy.Contains("four")}"); //清空栈 stackCopy.Clear(); Console.WriteLine("stackCopy.Contains( f¨ our )¨ =stackCopy.Contains("four")");//清空栈stackCopy.Clear();Console.WriteLine(“stackCopy.Count = {stackCopy.Count}”);

四、HashSet/SortedSet
纯粹的集合，容器，唯一，无序

1、HashSet
集合，hash分布，动态增加容量，去重数据或者引用类型地址
应用场景：去重可以统计用户IP，计算集合元素的交叉并补，二次好友/间接关注/粉丝合集

HashSet hashSetA = new HashSet();hashSetA.Add(“123”);hashSetA.Add(“456”);//系统为了提高性能，减少内存占用，字符串是设计成池化的，字符串也是引用类型的，同一个字符串地址是相同的，所以会去重string s1 = “12345”;hashSetA.Add(s1);string s2 = “12345”;hashSetA.Add(s2);//hashSet[0];//不能使用索引访问//判断包含元素Console.WriteLine($“hashSetA.Contains(“12345”) = {hashSetA.Contains(“12345”)}”);//集合的计算：交叉并补Console.WriteLine(“集合A******************”);foreach (var item in hashSetA){Console.WriteLine(item);}HashSet hashSetB = new HashSet();hashSetB.Add(“123”);hashSetB.Add(“789”);hashSetB.Add(“12435”);Console.WriteLine(“集合B******************”);foreach (var item in hashSetB){Console.WriteLine(item);}Console.WriteLine(“交：属于A且属于B的元素******************”);//拷贝一个集合HashSet hashSetCopy4 = new HashSet(hashSetB);hashSetCopy4.IntersectWith(hashSetA);foreach (var item in hashSetCopy4){Console.WriteLine(item);}Console.WriteLine(“差：属于B，不属于A的元素******************”);HashSet hashSetCopy3 = new HashSet(hashSetB);hashSetCopy3.ExceptWith(hashSetA);foreach (var item in hashSetCopy3){Console.WriteLine(item);}Console.WriteLine(“并：属于A或者属于B的元素******************”);HashSet hashSetCopy2 = new HashSet(hashSetB);hashSetCopy2.UnionWith(hashSetA);foreach (var item in hashSetCopy2){Console.WriteLine(item);}Console.WriteLine(“补：AB的并集去掉AB的交集******************”);HashSet hashSetCopy = new HashSet(hashSetB);hashSetCopy.SymmetricExceptWith(hashSetA);foreach (var item in hashSetCopy){Console.WriteLine(item);}//转换成List集合hashSetA.ToList();//清空集合hashSetA.Clear();//添加对象引用去重HashSet peoples = new HashSet();People people = new People(){Id = 123,Name = “小菜”};People people1 = new People(){Id = 123,Name = “小菜”};peoples.Add(people);peoples.Add(people1);//内容相同也是不同的对象peoples.Add(people1);//同一个对象会去重foreach (var item in peoples){Console.WriteLine(item);}

2、SortedSet
排序的集合，去重，排序
应用场景：名字排序

SortedSet sortedSet = new SortedSet();sortedSet.Add(“123”);sortedSet.Add(“689”);sortedSet.Add(“456”);sortedSet.Add(“12435”);sortedSet.Add(“12435”);sortedSet.Add(“12435”);//判断包含元素Console.WriteLine($“sortedSet.Contains(“12435”) = {sortedSet.Contains(“12435”)}”);//转换成List集合sortedSet.ToList();//清空集合sortedSet.Clear();

五、Hashtable/Dictionary/SortedDictionary/SortedList
读取，增删都快，key-value，一段连续有限空间放value，基于key散列计算得到地址索引，读取增删都快，开辟的空间比用到的多，hash是用空间换性能
基于key散列计算得到地址索引，如果Key数量过多，散列计算后，肯定会出现散列冲突（不同的key计算出的索引相同）
散列冲突之后，据存储就是在索引的基础上往后找空闲空间存放，读写增删性能就会下降，dictionary在3W条左右性能就开始下降
1、Hashtable
哈希表，元素没有类型限制，任何元素都是当成object处理，存在装箱拆箱

Hashtable table = new Hashtable();table.Add(“123”, “456”);//table.Add(“123”, “456”);//key相同 会报错table[234] = 456;table[234] = 567;table[32] = 4562;foreach (DictionaryEntry item in table){Console.WriteLine(KaTeX parse error: Expected 'EOF', got '}' at position 39: …item.Value}"); }̲ //移除元素 table.R…“table.ContainsKey(“123”) ={table.ContainsKey(“123”) }”);Console.WriteLine($“table.ContainsValue(“456”) ={table.ContainsValue(“456”) }”);//清空table.Clear();

2、Dictionary
字典，支持泛型，有序的

Dictionary<int, string> dic = new Dictionary<int, string>();dic.Add(1, “HaHa”);dic.Add(5, “HoHo”);dic.Add(3, “HeHe”);dic.Add(2, “HiHi”);foreach (var item in dic){Console.WriteLine($“Key：{item.Key} Value：{item.Value}”);}

3、SortedDictionary
字典，支持泛型，有序

SortedDictionary<int, string> dic = new SortedDictionary<int, string>();dic.Add(1, “HaHa”);dic.Add(5, “HoHo”);dic.Add(3, “HeHe”);dic.Add(2, “HiHi”);dic.Add(4, “HuHu1”);dic[4] = “HuHu”;foreach (var item in dic){Console.WriteLine($“Key：{item.Key} Value：{item.Value}”);}

4、SortedList
排序列表是数组和哈希表的组合，使用索引访问各项，则它是一个动态数组，如果您使用键访问各项，则它是一个哈希表。集合中的各项总是按键值排序。

SortedList sortedList = new SortedList();sortedList.Add(“First”, “Hello”);sortedList.Add(“Second”, “World”);sortedList.Add(“Third”, “!”);sortedList[“Third”] = “~~”;sortedList.Add(“Fourth”, “!”);//使用键访问sortedList[“Fourth”] = “!!!”;//可以用索引访问Console.WriteLine(sortedList.GetByIndex(0));//获取所有keyvar keyList = sortedList.GetKeyList();//获取所有valuevar valueList = sortedList.GetValueList();//用于最小化集合的内存开销sortedList.TrimToSize();//删除元素sortedList.Remove(“Third”);sortedList.RemoveAt(0);//清空集合sortedList.Clear();

六、迭代器模式
1、迭代器模式
迭代器模式是设计模式中行为模式(behavioral pattern)的一种。迭代器模式使得你能够使用统一的方式获取到序列中的所有元素，而不用关心是其类型是array，list，linked list或者是其他什么序列结构。这一点使得能够非常高效的构建数据处理通道(data pipeline)。
在.NET中，迭代器模式被IEnumerator和IEnumerable及其对应的泛型接口所封装。
IEnumerable：如果一个类实现了IEnumerable接口，那么就能够被迭代，IEnumerable接口定义了GetEnumerator方法将返回IEnumerator接口的实现，它就是迭代器本身。
IEnumerator：IEnumerator接口定义了访问数据的统一属性和方法object Current：当前访问的数据对象，bool MoveNext()：移动到下一个位置访问下一个数据的方法，并判断是否有下一个数据;void Reset()：数据列表改变或者重新访问重置位置

Console.WriteLine(“迭代器模式–各自遍历***”);//数组的遍历int[] list = new int[3] { 1, 2, 3 };for (int i = 0; i < list.Length; i++){Console.WriteLine(list[i]);}//List遍历List list2 = new List() { 1, 2, 3 };for (int i = 0; i < list2.Count; i++){Console.WriteLine(list[i]);}Console.WriteLine(“迭代器模式–foreach通用遍历***”);//通用遍历foreach (var item in list){Console.WriteLine(item);}foreach (var item in list2){Console.WriteLine(item);}Console.WriteLine(“迭代器模式–迭代器遍历***”);//迭代器访问真相var list3 = list.GetEnumerator();while (list3.MoveNext()){Console.WriteLine(list3.Current);}//迭代器访问真相var list4 = list2.GetEnumerator();while (list4.MoveNext()){Console.WriteLine(list4.Current);}

2、Yield原理
Yield关键字其实是一种语法糖，最终还是通过实现IEnumberable、IEnumberable、IEnumberator和IEnumberator接口实现的迭代功能，含有yield的函数说明它是一个生成器，而不是普通的函数。Yield必须配合IEnumerable使用。
当程序运行到yield return这一行时，该函数会返回值，并保存当前域的所有变量状态，等到该函数下一次被调用时，会从上一次中断的地方继续往下执行，直到函数正常执行完成。
当程序运行到yield break这一行时，程序就结束运行退出。
方法定义

// Yield方法public static IEnumerable Yield(){for (int i = 0; i < 5; i++){if (i > 2 && i < 4){yield break;}else{yield return Get(i);Console.WriteLine($“Yield执行第{i + 1}次”);}}}////// 普通方法的遍历//////public static IEnumerable Common(){List intList = new List();for (int i = 0; i < 5; i++){intList.Add(Get(i));Console.WriteLine($“Common执行第{i + 1}次”);}return intList;}private static int Get(int num){Thread.Sleep(500);return num * DateTime.Now.Second;}

程序调用

var yieldlist = Yield();foreach (var item in yieldlist){Console.WriteLine(item);//按需获取，要一个拿一个}var commonlist = Common();foreach (var item in commonlist){Console.WriteLine(item);//先全部获取，然后一起返回}

运行结果

0Yield执行第1次19Yield执行第2次40Yield执行第3次Common执行第1次Common执行第2次Common执行第3次Common执行第4次Common执行第5次021426688