C# LINQ与集合类 数据操作

目录

LINQ语法

过滤数据

投影数据

排序数据

集合操作

聚合操作

分组操作

查找元素

其他操作

常用的集合类

List 

LinkedList 

HashSet

Dictionary

List：动态数组

LinkedList：双向链表

HashSet：唯一无序集合

Dictionary：键值对集合

场景代码示例

总结

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集合类和LINQ是 C# 开发者处理数据的核心工具。本文通过一些常用的api简介数据操作。

LINQ语法

定义 

LINQ语法是c#相对其它语言的优势。LINQ (Language Integrated Query) 被定义为一个用于数据查询的功能，它允许开发者通过统一的语法来查询不同类型的数据源，例如集合、数据库等。LINQ 提供了一个集成的查询语言，可以在编译时获得类型检，从而提高代码的可读性和安全性。LINQ 的关键特点包括：

集成查询：LINQ 将查询功能直接集成到 C# 中，而不需要独立的查询语言。这使得查询操作可以像其他编程操作一样嵌入到代码中。

一致的查询模型：无论查询的是集合、数据库、XML 或其他数据源，LINQ 提供了一个一致的查询模型和语法。

强类型和编译时验证：查询条件、投影等都能够在编译时进行类型检查，这减少了运行时错误的风险。

延迟执行：LINQ 查询通常是延迟执行的，只有在实际迭代查询结果时，查询才会被执行。这有助于优化性能，避免不必要的计算。

代码简洁：用简单的方法链实现复杂操作。

通过 LINQ，开发者可以在同一语言中对各种数据源进行复杂的查询操作，显著提高代码的简洁性、可维护性以及开发效率。

常用的方法

示例代码的参数可以简单理解为集合里的某一项，然后进行遍历

过滤数据

方法名	功能描述	示例代码
Where	过滤集合中满足条件的元素	numbers.Where(n => n > 5);
OfType	过滤出指定类型的元素	objects.OfType();

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投影数据

方法名	功能描述	示例代码
Select	将集合中的元素映射到新的形式	numbers.Select(n => n * 2);
SelectMany	将嵌套集合展开并映射	students.SelectMany(s => s.Courses);

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排序数据

方法名	功能描述	示例代码
OrderBy	按升序排序	students.OrderBy(s => s.Age);
OrderByDescending	按降序排序	students.OrderByDescending(s => s.Age);
ThenBy	在 OrderBy 后按另一条件排序	students.OrderBy(s => s.Age).ThenBy(s => s.Name);
ThenByDescending	在 OrderBy 后按另一条件降序排序	students.OrderBy(s => s.Age).ThenByDescending(s => s.Name);

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集合操作

方法名	功能描述	示例代码
Distinct	去重	numbers.Distinct();
Union	合并两个集合并去重	numbers1.Union(numbers2);
Intersect	取两个集合的交集	numbers1.Intersect(numbers2);
Except	取两个集合的差集	numbers1.Except(numbers2);

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聚合操作

方法名	功能描述	示例代码
Sum	求和	numbers.Sum();
Average	求平均值	numbers.Average();
Max	求最大值	numbers.Max();
Min	求最小值	numbers.Min();
Count	统计元素个数	numbers.Count();

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分组操作

方法名	功能描述	示例代码
GroupBy	按指定键分组	students.GroupBy(s => s.Grade);

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查找元素

方法名	功能描述	示例代码
First	返回第一个满足条件的元素	numbers.First(n => n > 5);
FirstOrDefault	返回第一个满足条件的元素，若无则返回默认值	numbers.FirstOrDefault(n => n > 5);
Single	返回唯一满足条件的元素	numbers.Single(n => n == 5);
SingleOrDefault	返回唯一满足条件的元素，若无则返回默认值	numbers.SingleOrDefault(n => n == 5);
Last	返回最后一个满足条件的元素	numbers.Last(n => n > 5);
LastOrDefault	返回最后一个满足条件的元素，若无则返回默认值	numbers.LastOrDefault(n => n > 5);

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其他操作

方法名	功能描述	示例代码
Any	判断集合中是否有满足条件的元素	numbers.Any(n => n > 10);
All	判断集合中所有元素是否满足条件	numbers.All(n => n > 0);
Skip	跳过指定数量的元素	numbers.Skip(5);
Take	获取指定数量的元素	numbers.Take(5);
Concat	连接两个集合	numbers1.Concat(numbers2);
Reverse	反转集合	numbers.Reverse();

常用的集合类

操作方法

List 

List 是动态数组，提供了丰富的操作方法。

方法名	功能描述	示例代码
Add	添加一个元素到列表末尾	list.Add(10);
AddRange	添加一个集合到列表末尾	list.AddRange(new[] { 20, 30 });
Insert	在指定索引处插入一个元素	list.Insert(1, 40);
Remove	移除第一个匹配的元素	list.Remove(10);
RemoveAt	移除指定索引处的元素	list.RemoveAt(2);
RemoveRange	移除指定范围的元素	list.RemoveRange(0, 2);
Clear	清空列表	list.Clear();
Contains	判断列表是否包含某个元素	list.Contains(10);
IndexOf	查找元素的索引	list.IndexOf(10);
Find	查找第一个匹配的元素	list.Find(x => x > 5);
FindAll	查找所有匹配的元素	list.FindAll(x => x > 5);
Sort	对列表进行排序	list.Sort();
Reverse	反转列表	list.Reverse();
Count	获取列表的元素数量	list.Count;
ToArray	将列表转换为数组	list.ToArray();

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LinkedList 

LinkedList 是双向链表，适合频繁插入和删除操作。

方法名	功能描述	示例代码
AddFirst	在链表头部插入一个元素	linkedList.AddFirst(10);
AddLast	在链表尾部插入一个元素	linkedList.AddLast(20);
AddBefore	在指定节点前插入一个元素	linkedList.AddBefore(linkedList.First, 30);
AddAfter	在指定节点后插入一个元素	linkedList.AddAfter(linkedList.First, 40);
RemoveFirst	移除链表头部的元素	linkedList.RemoveFirst();
RemoveLast	移除链表尾部的元素	linkedList.RemoveLast();
Remove	移除第一个匹配的元素	linkedList.Remove(10);
Clear	清空链表	linkedList.Clear();
Contains	判断链表是否包含某个元素	linkedList.Contains(10);
Count	获取链表的元素数量	linkedList.Count;
First	获取链表的第一个节点	linkedList.First;
Last	获取链表的最后一个节点	linkedList.Last;

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HashSet

HashSet 是无序且唯一的集合，适合需要快速查找、插入和删除的场景。

方法名	功能描述	示例代码
Add	添加一个元素，若已存在则返回 false	hashSet.Add(10);
Remove	移除指定元素	hashSet.Remove(10);
Clear	清空集合	hashSet.Clear();
Contains	判断集合是否包含指定元素	hashSet.Contains(10);
UnionWith	并集操作	hashSet.UnionWith(otherSet);
IntersectWith	交集操作	hashSet.IntersectWith(otherSet);
ExceptWith	差集操作	hashSet.ExceptWith(otherSet);
SymmetricExceptWith	对称差集操作（只保留不重叠的元素）	hashSet.SymmetricExceptWith(otherSet);
Count	获取集合的元素数量	hashSet.Count;

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Dictionary

Dictionary 是键值对集合，支持通过键快速查找值。

方法名	功能描述	示例代码
Add	添加一个键值对	dict.Add("key1", "value1");
Remove	移除指定键的键值对	dict.Remove("key1");
Clear	清空字典	dict.Clear();
ContainsKey	判断字典是否包含指定键	dict.ContainsKey("key1");
ContainsValue	判断字典是否包含指定值	dict.ContainsValue("value1");
TryGetValue	尝试获取指定键的值，返回是否成功	dict.TryGetValue("key1", out string value);
Keys	获取所有键的集合	dict.Keys;
Values	获取所有值的集合	dict.Values;
Count	获取字典的元素数量	dict.Count;

方法示例 

List：动态数组

使用场景：元素频繁增删改查，但不要求唯一性。

// 创建并添加元素
List list = new List { "Apple", "Banana" };
list.Add("Cherry");  // 添加到末尾

// 删除元素
list.Remove("Banana");     // 删除第一次出现的元素
list.RemoveAt(0);          // 删除索引位置元素

// 遍历（LINQ格式）
list.ForEach(fruit => Console.WriteLine(fruit)); 

LinkedList：双向链表

使用场景：频繁在两端的插入/删除操作。

LinkedList linkedList = new LinkedList();
linkedList.AddLast(10);     // 尾部添加
linkedList.AddFirst(20);    // 头部添加

LinkedListNode node = linkedList.Find(10);
linkedList.AddAfter(node, 15);  // 在节点后插入新值

linkedList.RemoveFirst();  // 删除头节点

HashSet：唯一无序集合

使用场景：去重、集合运算（并集/交集）。

HashSet setA = new HashSet { 1, 2, 3 };
HashSet setB = new HashSet { 3, 4, 5 };

setA.UnionWith(setB);          // 并集：1, 2, 3, 4, 5
setA.IntersectWith(setB);      // 交集：3
setA.ExceptWith(setB);         // 差集：1, 2

bool contains = setA.Contains(3); // 检查是否包含

Dictionary：键值对集合

使用场景：高效查找（通过键）、存储复杂数据。

Dictionary ages = new Dictionary
{
    { "Alice", 25 },
    { "Bob", 30 }
};

ages["Charlie"] = 35;          // 添加新键值对
ages.Remove("Bob");            // 删除键值对

if (ages.ContainsKey("Alice")) // 检查键是否存在
{
    int age = ages["Alice"];    // 通过键获取值
}

场景代码示例

从列表中筛选并排序

var students = new List
{
    new Student { Name = "Alice", Age = 20 },
    new Student { Name = "Bob", Age = 22 },
    new Student { Name = "Charlie", Age = 19 }
};

var result = students
    .Where(s => s.Age >= 20) // 筛选年龄 >= 20 的学生
    .OrderBy(s => s.Age)      // 按年龄升序排序
    .Select(s => s.Name);     // 投影名字

统计字符串中每个单词的出现次数

string text = "Hello world! Hello C#!";
var wordCounts = text.Split(' ')
    .GroupBy(word => word)
    .Select(group => new { Word = group.Key, Count = group.Count() });
foreach (var word in wordCounts)
{
    Console.WriteLine($"{word.Word}: {word.Count}");
}

使用 Dictionary 和 LINQ 实现缓存

Dictionary cache = new Dictionary();
cache[1] = "Value1";
cache[2] = "Value2";

var cachedKeys = cache.Keys.Where(key => key % 2 == 0); // 查找偶数键

总结

集合类和 LINQ 不仅简化了数据的存储和查询，还极大地提升了代码的可读性和开发效率。掌握集合类和 LINQ 能够编写更高效、更易维护的代码。如何高效地管理和处理数据，是每个开发者都需要面对的关键问题。