数据结构,你还记得吗（中）

Posted 2021-02-01 zhan520g

2000年6月，微软公司发布了一种新的编程语言C#，主要由安德斯·海尔斯伯格（Anders Hejlsberg）主持开发，它是第一个面向组件的编程语言，其源码会编译成msil（中间语言）再运行。
  C#是一种安全的、稳定的、简单的、优雅的，由C和C++衍生出来的面向对象的编程语言。它在继承C和C++强大功能的同时去掉了一些它们的复杂特性（例如没有宏以及不允许多重继承）。C#综合了VB简单的可视化操作和C++的高运行效率，以其强大的操作能力、优雅的语法风格、创新的语言特性和便捷的面向组件编程的支持成为.NET开发的首选语言。
  接下来，我会介绍C#的数据结构。

跟上一篇《数据结构,你还记得吗（上）》目录进行一一对应讲解C#中各种数据结构，以此来提升大家的理解。

数组

同一类型和不同类型的多个对象

• 同一类型多个对象
  • 可以使用集合和数组管理。
  • C#用特殊的记号声明、初始化和使用数组。
  • Array类在后台发挥作用，它为数组中元素的排序和过滤提供了几个方法。
  • 使用枚举器，可以迭代数组中的所有元素。
• 不同类型多个对象
  • 可以使用Tuple（元组）类型管理。

数组类型

• 一维数组
• 多维数组
• 锯齿数组

        多维数组,行和列是固定的:
        int[][] arrMore=new int[3][6];

        锯齿数组只要在第一个方括号设置行数，每行的个数是可变的。
        int[][] jagged=new int[3][];
        jagged[0]=new int[2]{1,2}；
        jagged[1]=new int[6]{1,2,3,4,5,6}；
        jagged[2]=new int[3]{1,2,3}；

Array

Array 类是 C# 中所有数组的基类，它是在 System 命名空间中定义（System.Array）。Array 类提供了各种用于数组的属性和方法。
用方括号声明数组是C#中使用Array类的表示法。在后台使用C#语法，会创建一个派生自抽象基类Array的新类。这样，就可以使用Array类为每个C#数组定义的方法和属性了。

创建数组

??Array类是一个抽象类，所以不能使用构造函数来创建数组。但除了可以使用C#语法创建数组实例之外，还可以使用静态方法CreateInstance()创建数组。如果事先不知道元素的类型，该静态方法就非常有用，因为类型可以作为Type对象传递给CreateInstance()方法。

例如：
  Array arr=Array.CeateInstance(typeof(int),5);
  for(int i=0;i<5;i++)
   { 
     arr.SetVaule(i,i);
   }
  for(int i=0;i<5;i++)
   { 
     int  vaule=arr.getVaule(i);
   }

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栈

羽毛球筒

Stack

??堆栈（Stack）代表了一个后进先出的对象集合。当您需要对各项进行后进先出的访问时，则使用堆栈。当您在列表中添加一项，称为推入元素，当您从列表中移除一项时，称为弹出元素。

• 栈以及泛型栈　

public class Stack<T> : IEnumerable<T>, ICollection, IEnumerable

public class Stack : ICollection, IEnumerable, ICloneable

属性	描述
Count	获取 Stack 中包含的元素个数

方法	描述
Pop	public virtual object Pop();移除并返回在 Stack 的顶部的对象
push	public virtual void Push(object obj);向 Stack 的顶部添加一个对象
peek	public virtual object Peek();返回在 Stack 的顶部的对象，但不移除它
ToArray	public virtual object[] ToArray();创建数组并将堆栈元素复制到其中
Contains	public virtual bool Contains(object obj);判断一个元素是否在栈中
Clear	public virtual void Clear();从 Stack 中移除所有的元素。

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队列

水管子

Queue

队列（Queue）代表了一个先进先出的对象集合。当您需要对各项进行先进先出的访问时，则使用队列。当您在列表中添加一项，称为入队，当您从列表中移除一项时，称为出队。

• 队列以及泛型队列

public class Queue : ICollection, IEnumerable, ICloneable

public class Queue<T> : IEnumerable<T>, IEnumerable, IReadOnlyCollection<T>, ICollection

属性	描述
Count	获取 Queue 中包含的元素个数

方法	描述
Clear	public virtual void Clear(); 从 Queue 中移除所有的元素。
Contains	public virtual bool Contains( object obj ); 判断某个元素是否在 Queue 中。
Dequeue	public virtual object Dequeue();移除并返回在 Queue 的开头的对象。
Enqueue	public virtual void Enqueue( object obj ); 向 Queue 的末尾添加一个对象。
ToArray	public virtual object[] ToArray();复制 Queue 到一个新的数组中。
TrimToSize	public virtual void TrimToSize();设置容量为 Queue 中元素的实际个数。

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链表

单链表

• 啥是单链表?
  ?单链表是一种链式存取的数据结构，用一组地址任意的存储单元存放线性表中的数据元素。这组存储单元既可以是连续的，也可以是不连续的。
  ?链表中的数据是以结点来表示的，每个结点的构成：元素(数据元素的映象) + 指针(指示后继元素存储位置)，元素就是存储数据的存储单元，指针就是连接每个结点的地址数据。
• 链表的结点结构
  ┌───┬───┐
  │data│next │
  └───┴───┘
  　data域--存放结点值的数据域[元素]
  　next域--存放结点的直接后继的地址（位置）的指针域（链域）[指针]
  

实现方式
public class Node<T>
{
    public T Data { set; get; }          //数据域,当前结点数据
    public Node<T> Next { set; get; }    //位置域,下一个结点地址

    public Node(T item)
    {
        this.Data = item;
        this.Next = null;
    }

    public Node()
    {
        this.Data = default(T);
        this.Next = null;
    }
}

请转到《数据结构:单链表》查看更详细内容！

双向链表

??LinkedList是一个双向链表，其元素会指向它前面和后面的元素。这样，通过移动到下一个元素可以正向遍历链表，通过移动到前一个元素可以反向遍历链表。

链表在存储元素时，不仅要存储元素的值，还必须存储每个元素的下一个元素和上一个元素的信息。这就是LinkedList包含LinkedListNode类型的元素的原因。使用LinkedListNode，可以获得列表中的下一个和上一个元素。LinkedListNode定义了属性List，Next，Previous和Value。List属性返回与节点相关的LinkedList对象。Next和Previous属性用于遍历链表，访问当前节点之后和之前的节点。Value属性返回与节点相关的元素，其类型是T。
　　链表的优点是，如果将元素插入到列表的中间位置，使用链表就会很快。在插入一个元素时，只需要修改上一个元素的Next引用和下一个元素的Previous引用，使它们引用所插入的元素。在List中，插入一个元素，需要移动该元素后面的所以元素。
　　链表的缺点是，链表元素只能一个接一个的访问，这需要较长时间来查找位于链表中间或尾部的元素。
LinkedList类定义的成员可以访问链表中的第一个和最后一个元素（First和Last）；
　　在指定位置插入元素：AddAfter()，AddFirst()和AddLast()；
　　删除指定位置的元素：Remove()，RemoveFirst()，RemoveLast()；
　　搜索：Find()，FindLast()。

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树

菜单树

C#中没有实现树的具体类，一般可以通过自己实现。
结点树包含：父结点（根结点的父结点为null）、子结点（List集合）、数据对象。

请转到《 数据结构:树》查看更详细的内容！

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图

??图状结构简称图，是另一种非线性结构，它比树形结构更复杂。树形结构中的结点是一对多的关系，结点间具有明显的层次和分支关系。每一层的结点可以和下一层的多个结点相关，但只能和上一层的一个结点相关。而图中的顶点（把图中的数据元素称为顶点）是多对多的关系，即顶点间的关系是任意的，图中任意两个顶点之间都可能相关。也就是说，图的顶点之间无明显的层次关系，这种关系在现实世界中大量存在。因此，图的应用相当广泛，在自然科学、社会科学和人文科学等许多领域都有着非常广泛的应用。

c#没有实现图的数据结构,但是可以自己实现,参考如下
请转到《数据结构:图》查看更详细内容！

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字典树

c#也没有实现字典树,可以自己实现,参考如下

请转到《数据结构:字典树》查看更详细内容！

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散列表（哈希表）

哈希表(HashTable)简述

??Hashtable是System.Collections命名空间提供的一个容器，用于处理和表现类似keyvalue的键值对，其中key通常可用来快速查找，同时key是区分大小写；value用于存储对应于key的值。Hashtable中keyvalue键值对均为object类型，所以Hashtable可以支持任何类型的keyvalue键值对.

什么情况下使用哈希表

• 某些数据会被高频率查询
• 数据量大
• 查询字段包含字符串类型
• 数据类型不唯一

使用方法

• 哈希表需要使用的namespace

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;

• 哈希表的基本操作：

//添加一个keyvalue键值对：
HashtableObject.Add(key,value);

//移除某个keyvalue键值对：
HashtableObject.Remove(key);

//移除所有元素：           
HashtableObject.Clear(); 

// 判断是否包含特定键key：
HashtableObject.Contains(key);

• 遍历哈希表

 遍历哈希表需要用到DictionaryEntry Object，代码如下：
for(DictionaryEntry de in ht) //ht为一个Hashtable实例
{
   Console.WriteLine(de.Key);  //de.Key对应于keyvalue键值对key
   Console.WriteLine(de.Value);  //de.Key对应于keyvalue键值对value
}

请转到《数据结构:哈希表》查看更详细内容！

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总结

综上所述,找了相关的文档之后,发现C#本身没有封装部分数据结构，可能是让大家自己发挥,也可能跟它当初设计的原因有关,因为它不是专们为处理数据而诞生的。真的又是写了一篇小白文，发现写到这里还不够，于是将标题改为《数据结构,你还记得吗（中）》，接下来还要继续《数据结构,你还记得吗（下）》 未完待续！

其他系列的C#数据结构参考《C# 数据结构》