【C#学习笔记】数据类中常用委托及接口——以List＜T＞为例

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【C#学习笔记】数据类中常用委托及接口——以List＜T＞为例

文章目录

• List\<T\>/LinkedList \<T\>为什么是神？（泛型为什么是神）
• 一些常见，通用的委托和接口
• • `Comparison`
  • `Enumerator`

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List<T>/LinkedList <T>为什么是神？（泛型为什么是神）

List<T>为什么是神？在谈论这个问题之前，我想先说说其他数据表结构相较于List<T>究竟差在了哪里……

首先是HashTable

本身呢就被Dictionary<TKey,TValue>完爆，HashTable既不是线程安全的，也不是类型安全的，虽然提供了Synchronized()方法可以获取线程安全的类型，以为自己是个哈希表就可以为所欲为了，但这种挑战神的行为导致最终降下了神罚，最后几乎被HasSet<T>所取代。HashSet<T>的Contains方法复杂度是O(1)，List<T>的Contains方法复杂度是O(n)。HashSet还是线程安全和类型安全的。而且HashSet<T>是专门设计用来做集合运算(取交集，并集等)，所以提供了UnionWith、IntersectWith等方法。无论从方方面面来看HashTable都比不上HashSet<T>。

然后是Array数组类型

竟然还胆敢在神的面前跳脚，仗着自己老前辈的身份倚老卖老，连插入删除都如此困难，除了因为随机存取查找复杂度低以外一无是处。完全不适合作为存储表的对象，没有动态变长的东西！

（指正一下，Array和ArrayList还是有优点的，比如读写和查找速度很快，本文中写的只是搞节目效果）

接着是ArrayList

Array自以为换个马甲就好使了。ArrayList是类型不安全的，虽有线性表的优点，但是类型不安全，内部默认装的是object类型的，导致它存取时存在装箱拆箱的操作。没有泛型，狗都不用。

List<T>的优点

List<T>是谦卑的，虽然HashSet<T>拥有更高的效率，但是它是一个使用哈希表的集结构，不允许出现重复元素，因此和表在定位上还是有区别的，所以神不会和他计较。作为表结构，无论是线性表的List<T>还是链表的LinkedList<T>，神已经赢了太多太多了。而对于Dictionary<K,V>，神慈悲地包容了它，可以使用ToDictionary ()方法转换为Dictionary（using System.Linq）。而Dictionary中的键或者值也可以通过ToList()方法转换为List<T>。

因此，线性表请认准List<T>，链表则使用LinkedList<T>，字典请使用Dictionary<K,V>。哈希表/数据集请使用HashSet<T>

只查找，首选List；
插入为主，查找和删除为辅，首选LinkedList；
删除为主，查找和插入为辅，首选Dictionary；

想要效率高，泛型不可少。不使用泛型的数据类还是往后稍稍吧。

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一些常见，通用的委托和接口

List中提供了许多方法，通过方法名我们一眼就知道这些方法是干什么的了，你可能注意到了其中重载的一些用于接受接口和泛型委托的方法，例如public void Sort(Comparison<T> comparison);，public void Sort(IComparer<T> comparer);这些。此处需要介绍两个比较常用的委托（接口）：Comparison，Enumerator。

Comparison

Comparison——比较器，对应的接口是IComparer，IComparer接受两个同类型变量的比较，这两个变量一个叫左值x，一个叫右值y。
比较器的返回值是int，默认地，如果左值大于右值，那么比较器的返回值是>0的，而如果右值大于左值则返回值<0。左右值相等则等于0。

在C#中list提供了这个方法：

public void Sort(Comparison<T> comparison);
public void Sort(int index, int count, IComparer<T> comparer);
public void Sort();
public void Sort(IComparer<T> comparer);

这是个用于list的默认排序方法，当我们直接调用排序的时候，将会自动地对内部数据进行升序排序：

List<int> list = new List<int>();
list.Add(1);
list.Add(3);
list.Add(2);
list.Add(6);
list.Add(4);
for (int i = 0; i < list.Count; i++)
{Debug.Log(list[i]);
}
// 输出：1 3 2 6 4
list.Sort();
for (int i = 0; i < list.Count; i++)
{Debug.Log(list[i]);
}
// 输出：1 2 3 4 6

那么如果我们想要实现降序排序怎么办呢？我们就可以使用这个委托来解决，刚才我们说，在委托中左值大于右值，那么比较器的返回值是>0的，而如果右值大于左值则返回值<0。左右值相等则等于0。那么如果我们改变了默认委托的返回值，使得左值大于右值时返回值为<0不就可以实现降序排序了吗：

void Start()
{List<int> list = new List<int>();list.Add(1);list.Add(3);list.Add(2);list.Add(6);list.Add(4);for (int i = 0; i < list.Count; i++){Debug.Log(list[i]);}// 输出：1 3 2 6 4list.Sort(Desc);for (int i = 0; i < list.Count; i++){Debug.Log(list[i]);}// 输出：6 4 3 2 1
}
public int Desc(int x, int y)
{if (x > y)//修改委托的返回值逻辑{return -1;}else{return 1;}
}

甚至我们还可以根据自己的需求来修改排序，例如我希望右值为3的时候返回0：

public int Desc(int x, int y)
{if (y == 3){return 0; //虽然可以自定义，但并无卵用，Sort方法使用的据说是快速排序加堆排序// 除非你真的很了解源码，不然最后结果是怎么样就不晓得了}if (x > y){return -1;}else{return 1;}
}
// 排序后输出： 3 6 4 2 1

同样我们也支持匿名函数，使用lambda表达式和三目运算符来实现匿名函数的最简化：

list.Sort((x, y) => { return x > y ? -1 : 1; });

那么既然List可以接受泛型，当然也能接受类，我们可否直接对类进行排序呢？答案是不行的：

public class Item
{int Money;public Item(int i){Money = i;}
}
void Start()
{List<Item> list = new List<Item>();Item item1 = new Item(1);Item item2 = new Item(3);Item item3 = new Item(2);Item item4 = new Item(6);Item item5 = new Item(4);list.Add(item1);list.Add(item2);list.Add(item3);list.Add(item4);list.Add(item5);for (int i = 0; i < list.Count; i++){Debug.Log(list[i].Money);}list.Sort();// 报错，不是可比较类型for (int i = 0; i < list.Count; i++){Debug.Log(list[i].Money);}
}

之所以无法进行比较，是因为我们所定义的这个Item类并没有继承IComparable接口，如果我们想要类可比较，有两种方法：第一种就是像我们刚才讲的，为委托重写写一个接受两个Item类型参数的返回值为int类型的函数，以比较它们的money属性：

void Start()
{/*省略部分重复代码 */list.Sort(Desc);
}
public int Desc(Item x, Item y)
{if (x.Money > y.Money){return -1;}else{return 1;}
}

但是这样的话有几个问题，首先因为函数是定义在类外的，如果需要我们比较的是一个私有变量那这个方法就不可行了；其次，把比较的方法暴露在外面也不符合我们封装的初衷。

另一个更好的做法是让类继承IComparable<T>接口（特别注意要继承带泛型的接口而不是接受object的IComparable，避免装箱拆箱），那么list就能自动传入比较的方法：

public class Item : IComparable<Item>
{int Money;public Item(int i){Money = i;}public int CompareTo(Item other){if (this.Money > other.Money){return 1;}else{return -1;}}public int GetMoney(){return this.Money;}
}
void Start()
{List<Item> list = new List<Item>();Item item1 = new Item(1);Item item2 = new Item(3);Item item3 = new Item(2);Item item4 = new Item(6);Item item5 = new Item(4);list.Add(item1);list.Add(item2);list.Add(item3);list.Add(item4);list.Add(item5);for (int i = 0; i < list.Count; i++){Debug.Log(list[i].GetMoney());}// 输出： 1 3 2 6 4list.Sort();for (int i = 0; i < list.Count; i++){Debug.Log(list[i].GetMoney());}// 输出： 1 2 3 4 6
}

使用上述的代码，我们就实现了很好的封装，既能保证money是一个私有的变量，又可以实现list中对item类的排序。

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Enumerator

Enumerator——枚举器，当我们需要遍历某个数据结构的时候，往往需要用到枚举器。通常一些数据类继承了IEnumerator接口，我们可以用其中的GetEnumerator()方法来实例化这个枚举器：

IEnumerator enumerator = list.GetEnumerator();

使用枚举器可以遍历整个数据结构，其中枚举器提供了三个成员：MoveNext,Current,Reset：

    public interface IEnumerator{object Current { get; }bool MoveNext();void Reset();}

当使用枚举器的时候，这样遍历：

public class Item : IComparable<Item>
{int Money;public Item(int i){Money = i;}public int CompareTo(Item other){if (this.Money > other.Money){return 1;}else{return -1;}}public int GetMoney(){return this.Money;}
}
void Start()
{Initiate();IEnumerator enumerator = list.GetEnumerator();while (enumerator.MoveNext()){Item newitem = (Item)enumerator.Current;Debug.Log(newitem.GetMoney());}enumerator.Reset();// 输出： 1 3 2 6 4
}

通过枚举器也可以实现遍历，问题在于枚举器的返回类型是object，这又避免不了装箱拆箱操作了。

我们也可以直接使用List内部提供的枚举器，这个枚举器是可以立即释放的，因为它继承了IDisposable接口：

public struct Enumerator : IEnumerator<T>, IEnumerator, IDisposable
{public T Current { get; }public void Dispose();public bool MoveNext();
}

只需使用using即可在使用完毕之后将其立即释放，实际上直接使用内部提供的枚举器反而更好，因为list内部的枚举值Current返回类型是对应的泛型而非object：

using (var enumerator = list.GetEnumerator())
{while (enumerator.MoveNext()){// 由于返回值是泛型类型，所以可以直接调用方法而无需拆箱Debug.Log(enumerator.Current.GetMoney());}
}
enumerator.Reset(); // 编译错误，在using语句块外对象已经被销毁

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你可能也注意到了，在编译器中提供了两个很相似的接口：IEnumerable和IEnumerator。根据词性我们知道，前者是可枚举的意思，后者是枚举器。当一个类继承了IEnumerable<T>的接口时，实现的接口方法会提供GetEnumerator()，需要实现IEnumerable以及IEnumerable<T>的接口，并返回对应枚举器。当一个类继承了IEnumerable的时候，我们才可以使用foreach来进行遍历。

以下摘自「Unity3D」(6)协程使用IEnumerator的几种方式

除此之外，你可能也发现了，IEnumerator正是协程定义时的关键字，有意思的是协程的执行正是通过枚举器实现的，每个定义的单个协程其实正式的名称是Routine例程，不同Routine之间协同执行，就是Coroutine协程。这个Routine需要能够分步计算，才能够互相协作，不然一路执行到底，就是一般函数了。而IEnumerator接口恰恰承担了这个分步计算的任务。每次执行就是一次MoveNext()，并且可以通过Current返回执行中的结果。

所以，带有yield指令的IEnumerator的函数，最终会被编译成一个实现了IEnumerator接口的类，这是C#自带的功能。

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经过多日对C#的学习，我已经被其深深地折服，java的特性，python的灵活，c++的花里胡哨，所有语言之主，唯一真神。厦门！🙏