C#字典的使用方法是什么

這篇文章主要介紹“C#字典的使用方法是什么”，在日常操作中，相信很多人在C#字典的使用方法是什么問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡(jiǎn)單好用的操作方法，希望對(duì)大家解答”C#字典的使用方法是什么”的疑惑有所幫助！接下來，請(qǐng)跟著小編一起來學(xué)習(xí)吧！

字典表示一種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)允許按照某個(gè)鍵來訪問元素。字典也稱為映射或散列表。
字典的主要特性是能根據(jù)鍵快速查找值。也可以自由添加和刪除元素，這有點(diǎn)像List<T>，但沒有在內(nèi)存中移動(dòng)后續(xù)元素的性能開銷。
下圖是一個(gè)簡(jiǎn)化表示，鍵會(huì)轉(zhuǎn)換位一個(gè)散列。利用散列創(chuàng)建一個(gè)數(shù)字，它將索引和值關(guān)聯(lián)起來。然后索引包含一個(gè)到值的鏈接。一個(gè)索引項(xiàng)可以關(guān)聯(lián)多個(gè)值，索引可以存儲(chǔ)為一個(gè)樹型結(jié)構(gòu)。

.NET Framework提供了幾個(gè)字典類。最主要的類是Dictionary<TKey,TValue>。

1.鍵的類型

用作字典中的鍵的類型必須重寫Object類的GetHashCode()方法。只要字典類需要確定元素的位置，它就要調(diào)用GetHashCode()方法。GetHashCode()方法返回的int有字典用于計(jì)算在對(duì)應(yīng)位置放置元素的索引。后面介紹這個(gè)算法，現(xiàn)在只需要知道它涉及素?cái)?shù)，所以字典的容量是一個(gè)素?cái)?shù)。
GetHashCode()方法的實(shí)現(xiàn)代碼必須滿足的要求：

• *相同的對(duì)象應(yīng)總是返回相同的值

• *不同的對(duì)象可以返回相同的值

• *它應(yīng)執(zhí)行的比較快，計(jì)算的開銷不大

• *它不能拋出異常

• *它應(yīng)至少使用一個(gè)實(shí)例字段

• *散列代碼值應(yīng)平均分布在int可以存儲(chǔ)的這個(gè)數(shù)字范圍上

• *散列代碼最好在對(duì)象的生存期中不發(fā)生變化

字典的性能取決于GetHashCode()方法的實(shí)現(xiàn)代碼。
散列代碼值應(yīng)平均分布在int可以存儲(chǔ)的這個(gè)數(shù)字范圍上的原因：
如果兩個(gè)鍵返回的散列代碼值會(huì)得到相同的索引，字典類就必須尋找最近的可用空閑位置來存儲(chǔ)第二個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)，這需要進(jìn)行一定的搜索，以便以后檢索這一項(xiàng)。顯然這會(huì)降低性能，如果在排序的時(shí)候許多鍵都有相同的索引這中沖突會(huì)更可能出現(xiàn)。根據(jù)Microsoft的算法工作方式，當(dāng)計(jì)算出來的散列代碼值平均分布在int.MinValue和int.MaxValue之間時(shí)，這種風(fēng)險(xiǎn)會(huì)降到最低。
除了實(shí)現(xiàn)GetHashCode()方法之外，鍵類型還必須實(shí)現(xiàn)IEquatable<T>.Equals()方法，或重寫Object.Equals()方法。0因?yàn)椴煌逆I對(duì)象可能返回相同的散列代碼，所以字典使用Equals()方法來比較鍵。字典檢查兩個(gè)鍵A和B是否相等，并調(diào)用A.Equals(B)方法。這表示必須確保下述條件總是成立：
如果A.Equals(B)返回true，則A.GetHashCode()和B.GetHashCode()總是返回相同的散列代碼。
這聽起來有點(diǎn)奇怪，但它很重要。如果上述條件不成立，這個(gè)字典還能工作，但會(huì)出現(xiàn)，把一個(gè)對(duì)象放在字典中后，就再也檢索不到它，或者返回了錯(cuò)誤的項(xiàng)。
所以，如果為Equals()方法提供了重寫版本，但沒提供GetHashCode()方法的重寫版本，C#編譯器會(huì)顯示一個(gè)警告。
對(duì)于System.Object，這個(gè)條件為true，因?yàn)镋quals()方法只是比較引用，GetHashCode()方法實(shí)際上返回一個(gè)僅基于對(duì)象地址的散列代碼。這說明，如果散列表基于一個(gè)鍵，而該鍵沒有重寫這些方法，這個(gè)散列表可以工作，但只有對(duì)象完全相同，鍵才被認(rèn)為是相等的。也就是說，把一個(gè)對(duì)象放在字典中時(shí)，必須將它與該鍵的引用關(guān)聯(lián)起來。也不能以后用相同的值實(shí)例化另一個(gè)鍵對(duì)象。如果沒有重寫Equals()方法和GetHashCode()方法，在字典中使用類型時(shí)就不太方便。
System.String實(shí)現(xiàn)了IEquatable接口，并重載了GetHashCode()方法。Equals()方法提供了值的比較，GetHashCode()方法根據(jù)字符串的值返回一個(gè)散列代碼。因此，在字典中把字符串用在鍵很方便。
數(shù)字類型（如Int32）也實(shí)現(xiàn)了IEquatable接口，并重載了GetHashCode()方法。但是這些類型返回的散列代碼只能映射到值上。如果希望用作鍵的數(shù)字本身沒有分布在可能的整數(shù)值范圍內(nèi)，把整數(shù)用作鍵就不能滿足鍵值的平均分布規(guī)則，于是不能獲得最佳的性能。Int32并不適合在字典中使用。
如果需要使用的鍵類型沒有實(shí)現(xiàn)IEquatable接口，并根據(jù)存儲(chǔ)在字典中的鍵值重載GetHashCode()方法，就可以創(chuàng)建一個(gè)實(shí)現(xiàn)IEqualityComparer<T>接口的比較器。IEqualityComparer<T>接口定義了GetHashCode()方法和Equals()方法，并將傳遞的對(duì)象作為參數(shù)，這樣可以提供與對(duì)象類型不同的實(shí)現(xiàn)方式。

2.演示字典

創(chuàng)建一個(gè)員工ID（EmployeeId）結(jié)構(gòu)，用作字典的鍵。存儲(chǔ)在字典中的數(shù)據(jù)是Employee類型的對(duì)象。
該結(jié)構(gòu)的成員是表示員工的一個(gè)前綴字符和一個(gè)數(shù)字。這兩個(gè)變量都是只讀的，只能在構(gòu)造函數(shù)中初始化。字典中的鍵不應(yīng)改變，這是必須保證的?！?/p>

　　　　　　public struct EmployeeId : IEquatable<EmployeeId>
          {
            private readonly char prefix;
            private readonly int number;

            public EmployeeId(string id)
            {
              Contract.Requires<ArgumentNullException>(id != null);

              prefix = (id.ToUpper())[0];
              int numLength = id.Length - 1;
              try
              {
                number = int.Parse(id.Substring(1, numLength > 6 ? 6 : numLength));
              }
              catch (FormatException)
              {
                throw new Exception("Invalid EmployeeId format");
              }
            }

            public override string ToString()
            {
              return prefix.ToString() + string.Format("{0,6:000000}", number);
            }
            
            //由于沒有填滿整數(shù)取值范圍，GetHashCode方法將數(shù)字向左移動(dòng)16位，再與原來的數(shù)字進(jìn)行異或操作，
            //最后將結(jié)果乘以16進(jìn)制數(shù)0x15051505。這樣，散列代碼在整數(shù)取值區(qū)域上的分布就很均勻。
            public override int GetHashCode()
            {
              return (number ^ number << 16) * 0x15051505;
            }

            public bool Equals(EmployeeId other)
            {
              if (other == null) return false;

              return (prefix == other.prefix && number == other.number);
            }
            //比較兩個(gè)EmployeeId對(duì)象的值
            public override bool Equals(object obj)
            {
              return Equals((EmployeeId)obj);
            }

            public static bool operator ==(EmployeeId left, EmployeeId right)
            {
              return left.Equals(right);
            }

            public static bool operator !=(EmployeeId left, EmployeeId right)
            {
              return !(left == right);
            }
          }
    
          public class Employee
          {
            private string name;
            private decimal salary;
            private readonly EmployeeId id;

            public Employee(EmployeeId id, string name, decimal salary)
            {
              this.id = id;
              this.name = name;
              this.salary = salary;
            }

            public override string ToString()
            {
              return String.Format("{0}: {1, -20} {2:C}",
                    id.ToString(), name, salary);
            }
          }

客戶端代碼：

　　　　static void Main()
        {
            //構(gòu)造函數(shù)指定了31個(gè)元素的容量。容量一般是素?cái)?shù)。
            //如果指定了一個(gè)不是素?cái)?shù)的值，Dictionary<TKey,TValue>類會(huì)使用指定的整數(shù)后面緊接著的一個(gè)素?cái)?shù)
          var employees = new Dictionary<EmployeeId, Employee>(31);

          var idTony = new EmployeeId("C3755");
          var tony = new Employee(idTony, "Tony Stewart", 379025.00m);
          employees.Add(idTony, tony);
          Console.WriteLine(tony);

          var idCarl = new EmployeeId("F3547");
          var carl = new Employee(idCarl, "Carl Edwards", 403466.00m);
          employees.Add(idCarl, carl);
          Console.WriteLine(carl);

          var idKevin = new EmployeeId("C3386");
          var kevin = new Employee(idKevin, "Kevin Harwick", 415261.00m);
          employees.Add(idKevin, kevin);
          Console.WriteLine(kevin);

          var idMatt = new EmployeeId("F3323");
          var matt = new Employee(idMatt, "Matt Kenseth", 1589390.00m);
          employees[idMatt] = matt;
          Console.WriteLine(matt);

          var idBrad = new EmployeeId("D3234");
          var brad = new Employee(idBrad, "Brad Keselowski", 322295.00m);
          employees[idBrad] = brad;
          Console.WriteLine(brad);
        }

3.Lookup類

Dictionary<TKey,TValue>類支持每個(gè)鍵關(guān)聯(lián)一個(gè)值。Lookup<TKey,TElement>類把鍵映射到一個(gè)值集上。這個(gè)類在程序集System.Core中實(shí)現(xiàn)，用System.Linq定義。
Lookup<TKey,TElement>類不能像一般的字典那樣創(chuàng)建，必須調(diào)用ToLookup()方法，該方法返回一個(gè)Lookup<TKey,TElement>對(duì)象。ToLookup()方法是一個(gè)擴(kuò)展方法，它可以用于實(shí)現(xiàn)了IEnumerable<T>接口的所有類。
ToLookup()方法需要一個(gè)Func<TSource,Tkey>,Func<TSource,Tkey>定義了選擇器?！　?/p>

    static void Main()
    {
          var racers = new List<Racer>();
          racers.Add(new Racer(26, "Jacques", "Villeneuve", "Canada", 11));
          racers.Add(new Racer(18, "Alan", "Jones", "Australia", 12));
          racers.Add(new Racer(11, "Jackie", "Stewart", "United Kingdom", 27));
          racers.Add(new Racer(15, "James", "Hunt", "United Kingdom", 10));
          racers.Add(new Racer(5, "Jack", "Brabham", "Australia", 14));
          //國(guó)家相同的對(duì)象關(guān)聯(lián)到一個(gè)鍵
          var lookupRacers = racers.ToLookup(r => r.Country);

          foreach (Racer r in lookupRacers["Australia"])
          {
            Console.WriteLine(r);
          }
    }

輸出：

　　Alan Jones
　　Jack Brabham

4.有序字典

SortedDictionary<TKey,TValue>類是一個(gè)二叉搜索樹，其中的元素根據(jù)鍵來排序。該鍵類型必須實(shí)現(xiàn)IComparable<TKey>接口。
如果鍵的類型不能排序，還可以創(chuàng)建一個(gè)實(shí)現(xiàn)了IComparer<TKey>接口的比較器，將比較器用作有序字典的構(gòu)造函數(shù)的一個(gè)參數(shù)。
SortedDictionary<TKey,TValue>和有序列表SortedList<TKey,TValue>的區(qū)別：

• *SortedList<TKey,TValue>類使用的內(nèi)存比SortedDictionary<TKey,TValue>少。

• *SortedDictionary<TKey,TValue>元素的插入和刪除操作比較快。

• *在用已排序好的數(shù)據(jù)填充集合時(shí)，若不需要改變?nèi)萘?，ortedList<TKey,TValue>比較快。

到此，關(guān)于“C#字典的使用方法是什么”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實(shí)踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí)，快去試試吧！若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識(shí)，請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編會(huì)繼續(xù)努力為大家?guī)砀鄬?shí)用的文章！