C#中的資料結構
阿新 • • 發佈：2020-11-02
資料結構：集合，線性結構，樹形結構，圖形結構
集合：純粹的集合
線性結構：一對一 陣列
樹形結構：一對多 選單/資料夾/樹形控制元件
圖形結構：多對多，地圖/拓撲圖/物流
常見資料結構：
Array/ArrayList/List/LinkedList/Queue/Stack/HastSet/SortedSet/Hashtable/SortedList/Dictionary/SortedDictionary
Array
1、陣列（Array）
陣列具有以下的特點：
陣列屬於線性結構，在記憶體中是連續存放的；
陣列的元素型別必須相同；
陣列可以通過下標進行訪問；
陣列的查詢速度非常快，新增和刪除速度慢；
陣列在初始化的時候需要指定陣列的長度；
優點：讀取快，節約空間
缺點：新增和刪除慢，長度不能改變
2、動態陣列（ArrayList）（建議使用List<T>）
動態陣列具有一下特點：
ArrayList底層就是一個object型別的陣列；
ArrayList 會根據儲存的資料動態改變長度；
ArrayList因為型別是object 所以可以儲存不同的資料元素；
新增或刪除元素時，會移動之後所有元素的位置，效率底，頻繁進行新增或移除操作建議使用LinkedList；
ArrayList是非型別安全的 ，使用時會進行拆箱和裝箱操作問題，效率底
優點：動態改變長度
缺點：型別不安全，拆裝箱
3、泛型List（List<T>）
List是ArrayList升級版；
泛型List需要在宣告的時候指定具體型別；
List沒有拆裝箱操作，List 比ArrayList 效率高 而且型別安全；
優點：型別安全，查詢快，長度動態改變
缺點：新增和移動會移動之後的元素，效率底。
#region Array { //Array：在記憶體上連續分配的，而且元素型別是一樣的 //可以座標訪問 讀取快--增刪慢，長度不變 Console.WriteLine("View Code***************Array******************"); int[] intArray = new int[3]; intArray[0] = 123; string[] stringArray = new string[] { "123", "234" };//Array } { //ArrayList 不定長的，連續分配的； //元素沒有型別限制，任何元素都是當成object處理，如果是值型別，會有裝箱操作 //讀取快--增刪慢 Console.WriteLine("***************ArrayList******************"); ArrayList arrayList = new ArrayList(); arrayList.Add("Eleven"); arrayList.Add("Is"); arrayList.Add(32);//add增加長度 //arrayList[4] = 26;//索引複製，不會增加長度 //刪除資料 //arrayList.RemoveAt(4); var value = arrayList[2]; arrayList.RemoveAt(0); arrayList.Remove("Eleven"); } { //List:也是Array，記憶體上都是連續擺放;不定長；泛型，保證型別安全，避免裝箱拆箱 //讀取快--增刪慢 Console.WriteLine("***************List<T>******************"); List<int> intList = new List<int>() { 1, 2, 3, 4 }; intList.Add(123); intList.Add(123); //intList.Add("123"); //intList[0] = 123; List<string> stringList = new List<string>(); //stringList[0] = "123";//異常的 foreach (var item in intList) { } } #endregion
連結串列
4雙向連結串列（LinkedList）
連結串列在在記憶體中的空間不是連續的每塊空間稱為節點，每個節點都存有一個前置和後置指標，分別指向前一節點和後一節點，因此向連結串列中
新增和刪除元素效率高，只需要更改相應節點的指標指向。
連結串列的查詢效率比較底，不能通過下標訪問，只能從頭開始遍歷。
優點：新增和刪除效率高
缺點：查詢慢
5佇列（Queue）
Queue是先進先出
Enqueue 入隊，Dequeue 出隊（移除元素），Peek（不移除）只返回首元素
使用場景：不同的執行緒捕捉日誌放進Queue 中 由統一的執行緒寫日誌，避免多執行緒併發。
6棧（stack）
stack 是先進後出
Push入棧，Pop（移除）出棧並返回棧定元素，Peek（不移除）只返回棧頂元素
使用場景：①操作記錄為命令，撤銷的時候是倒序的；②解析表示式目錄樹的時候，先產生的資料後使用
#region 連結串列 { //LinkedList：泛型的特點;連結串列，元素不連續分配，每個元素都有記錄前後節點 //節點值可以重複 //能不能下標訪問？不能，找元素就只能遍歷 查詢不方便 //增刪 就比較方便 Console.WriteLine("***************LinkedList<T>******************"); LinkedList<int> linkedList = new LinkedList<int>(); //linkedList[3] linkedList.AddFirst(123); linkedList.AddLast(456); bool isContain = linkedList.Contains(123); LinkedListNode<int> node123 = linkedList.Find(123); //元素123的位置 從頭查詢 linkedList.AddBefore(node123, 123); linkedList.AddBefore(node123, 123); linkedList.AddAfter(node123, 9); linkedList.Remove(456); linkedList.Remove(node123); linkedList.RemoveFirst(); linkedList.RemoveLast(); linkedList.Clear(); } { //Queue 就是連結串列 先進先出 放任務延遲執行，A不斷寫入日誌任務 B不斷獲取任務去執行 Console.WriteLine("***************Queue<T>******************"); Queue<string> numbers = new Queue<string>(); numbers.Enqueue("one"); numbers.Enqueue("two"); numbers.Enqueue("three"); numbers.Enqueue("four"); numbers.Enqueue("four"); numbers.Enqueue("five"); foreach (string number in numbers) { Console.WriteLine(number); } Console.WriteLine($"Dequeuing '{numbers.Dequeue()}'"); Console.WriteLine($"Peek at next item to dequeue: { numbers.Peek()}"); Console.WriteLine($"Dequeuing '{numbers.Dequeue()}'"); Queue<string> queueCopy = new Queue<string>(numbers.ToArray()); foreach (string number in queueCopy) { Console.WriteLine(number); } Console.WriteLine($"queueCopy.Contains(\"four\") = {queueCopy.Contains("four")}"); queueCopy.Clear(); Console.WriteLine($"queueCopy.Count = {queueCopy.Count}"); } //佇列是沒瓶底的瓶子,棧是有瓶底的瓶子 { //Stack 就是連結串列 先進後出 解析表示式目錄樹的時候，先產生的資料後使用 //操作記錄為命令，撤銷的時候是倒序的 Console.WriteLine("***************Stack<T>******************"); Stack<string> numbers = new Stack<string>(); numbers.Push("one"); numbers.Push("two"); numbers.Push("three"); numbers.Push("four"); numbers.Push("five");//放進去 foreach (string number in numbers) { Console.WriteLine(number); } Console.WriteLine($"Pop '{numbers.Pop()}'");//獲取並移除 Console.WriteLine($"Peek at next item to dequeue: { numbers.Peek()}");//獲取不移除 Console.WriteLine($"Pop '{numbers.Pop()}'"); Stack<string> stackCopy = new Stack<string>(numbers.ToArray()); foreach (string number in stackCopy) { Console.WriteLine(number); } Console.WriteLine($"stackCopy.Contains(\"four\") = {stackCopy.Contains("four")}"); stackCopy.Clear(); Console.WriteLine($"stackCopy.Count = {stackCopy.Count}"); } #endregionView Code
7、Dictionary（字典）
建立字典的時候需要指定key和value的資料型別
字典中的key值是唯一的，value的值可以不唯一
可以通過key快速查詢對應的value ，速度快，消耗記憶體
優點：通過key定位值，操作非常快
缺點：耗記憶體，雜湊衝突（雜湊結果一致18，可以讓第二次的+1，可能會造成效率的降低，尤其是資料量大的情況下，以前測試過dictionary在3w條左右效能就開始下降的厲害）
//讀取&增刪都快？ 有 hash雜湊 字典 //key-value，一段連續有限空間放value(開闢的空間比用到的多，hash是用空間換效能)，基於key雜湊計算得到地址索引，這樣讀取快 //增刪也快，刪除時也是計算位置，增加也不影響別人 //肯定會出現2個key(雜湊衝突)，雜湊結果一致18，可以讓第二次的+1， //可能會造成效率的降低，尤其是資料量大的情況下，以前測試過dictionary在3w條左右效能就開始下降的厲害 #region key-value { //Hashtable key-value 體積可以動態增加 拿著key計算一個地址，然後放入key - value //object-裝箱拆箱 如果不同的key得到相同的地址，第二個在前面地址上 + 1 //查詢的時候，如果地址對應資料的key不對，那就 + 1查詢。。 //浪費了空間，Hashtable是基於陣列實現 //查找個資料 一次定位； 增刪 一次定位； 增刪查改 都很快 //浪費空間，資料太多，重複定位定位，效率就下去了 Console.WriteLine("***************Hashtable******************"); Hashtable table = new Hashtable(); table.Add("123", "456"); table[234] = 456; table[234] = 567; table[32] = 4562; table[1] = 456; table["eleven"] = 456; foreach (DictionaryEntry objDE in table) { Console.WriteLine(objDE.Key.ToString()); Console.WriteLine(objDE.Value.ToString()); } //執行緒安全 Hashtable.Synchronized(table);//只有一個執行緒寫 多個執行緒讀 } { //字典：泛型；key - value，增刪查改 都很快；有序的 // 字典不是執行緒安全 ConcurrentDictionary Console.WriteLine("***************Dictionary******************"); Dictionary<int, string> dic = new Dictionary<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"; dic.Add(4, "HuHu"); foreach (var item in dic) { Console.WriteLine($"Key:{item.Key}, Value:{item.Value}"); } } { Console.WriteLine("***************SortedDictionary******************"); SortedDictionary<int, string> dic = new SortedDictionary<int, string>(); dic.Add(1, "HaHa"); dic.Add(5, "HoHo"); dic.Add(3, "HeHe"); dic.Add(2, "HiHi"); dic.Add(4, "HuHu1"); dic[4] = "HuHu"; dic.Add(4, "HuHu"); foreach (var item in dic) { Console.WriteLine($"Key:{item.Key}, Value:{item.Value}"); } } { //"a".GetHashCode(); Console.WriteLine("***************SortedList******************"); SortedList sortedList = new SortedList();//IComparer sortedList.Add("First", "Hello"); sortedList.Add("Second", "World"); sortedList.Add("Third", "!"); sortedList["Third"] = "~~";// sortedList.Add("Fourth", "!"); sortedList.Add("Fourth", "!");//重複的Key Add會錯 sortedList["Fourth"] = "!!!"; var keyList = sortedList.GetKeyList(); var valueList = sortedList.GetValueList(); sortedList.TrimToSize();//用於最小化集合的記憶體開銷 sortedList.Remove("Third"); sortedList.RemoveAt(0); sortedList.Clear(); } #endregionView Code