如果值是对象并且这些对象的属性是键，是不是有比 Dictionary 更好的数据结构？

Posted 2023-02-25

【中文标题】如果值是对象并且这些对象的属性是键，是不是有比 Dictionary 更好的数据结构？

【英文标题】：Is there a better data structure than Dictionary if the values are objects and a property of those objects are the keys?如果值是对象并且这些对象的属性是键，是否有比 Dictionary 更好的数据结构？

【发布时间】：2011-01-10 09:35:59

【问题描述】：

我有一个Dictionary<int, object>，其中int 是obj 的一个属性。有没有更好的数据结构呢？我觉得使用属性作为键是多余的。

此Dictionary<int, obj> 是容器类中的一个字段，允许基于int id 编号随机索引到obj 值。容器类中的简化（无异常处理）索引器如下所示：

obj this[int id]

     get return this.myDictionary[id];

其中myDictionary 是前面提到的持有对象的Dictionary<int, obj>。

这可能是快速随机访问的典型方式，但我想获得第二意见。

【问题讨论】：

Is there a dictionary like collection that can use a property of its value as the key? 的可能重复项

【参考方案1】：

如果出厂设置带来的额外开销不值得，您可以轻松实现自己的KeyedCollection。 System.Collections.ObjectModel 中的原始 KeyedCollection 在内部是 Dictionary<TKey, TItem> 和 List<TItem>，这意味着您可以在 IList<> 和 IDictionary<> 上定义操作。例如，您可以插入、按索引访问、按插入顺序遍历集合（所有这些都是IList<> 促进的），同时您可以基于键进行快速查找（借助字典）。这意味着当您添加或删除一个项目时，它们必须在两个基础集合上执行，除了用于保存额外 List<> 的小内存开销（但对象不会因此而重复）。虽然加法速度没有太大影响（List<> 加法是 O(1)），removal speed is affected a little.

如果您不关心插入顺序和按索引访问：

public class KeyedCollection<TKey, TItem> : ICollection<TItem>

    MemberInfo _keyInfo;
    Func<TItem, TKey> _keySelector;
    Dictionary<TKey, TItem> _dict;

    public TItem this[TKey key]
    
        get  return _dict[key]; 
    

    public int Count
    
        get  return _dict.Count; 
    

    public bool IsReadOnly
    
        get  return false; 
    

    public ICollection<TKey> Keys
    
        get  return _dict.Keys; 
    

    private ICollection<TItem> Items
    
        get  return _dict.Values; 
    

    public KeyedCollection(Expression<Func<TItem, TKey>> keySelector, IEqualityComparer<TKey> comparer = null)
    
        var keyExpression = keySelector.Body as MemberExpression;
        if (keyExpression != null)
            _keyInfo = keyExpression.Member;

        _keySelector = keySelector.Compile();
        _dict = new Dictionary<TKey, TItem>(comparer);
    



    private TKey GetKeyForItem(TItem item)
    
        return _keySelector(item);
    

    public bool ContainsKey(TKey key)
    
        return _dict.ContainsKey(key);
    

    public bool Contains(TItem item)
    
        return ContainsKey(GetKeyForItem(item));
    

    public bool TryGetItem(TKey key, out TItem item)
    
        return _dict.TryGetValue(key, out item);
    

    public void Add(TItem item)
    
        _dict.Add(GetKeyForItem(item), item);
    

    public void AddOrUpdate(TItem item)
    
        _dict[GetKeyForItem(item)] = item;
    

    public bool UpdateKey(TKey oldKey, TKey newKey)
    
        TItem oldItem;
        if (_keyInfo == null || !TryGetItem(oldKey, out oldItem) || !SetItem(oldItem, newKey))   // important
            return false;

        RemoveKey(oldKey);
        Add(oldItem);
        return true;
    

    private bool SetItem(TItem item, TKey key)
    
        var propertyInfo = _keyInfo as PropertyInfo;
        if (propertyInfo != null)
        
            if (!propertyInfo.CanWrite)
                return false;

            propertyInfo.SetValue(item, key, null);
            return true;
        

        var fieldInfo = _keyInfo as FieldInfo;
        if (fieldInfo != null)
        
            if (fieldInfo.IsInitOnly)
                return false;

            fieldInfo.SetValue(item, key);
            return true;
        

        return false;
    

    public bool RemoveKey(TKey key)
    
        return _dict.Remove(key);
    

    public bool Remove(TItem item)
    
        return RemoveKey(GetKeyForItem(item));
    

    public void Clear()
    
        _dict.Clear();
    

    public void CopyTo(TItem[] array, int arrayIndex)
    
        Items.CopyTo(array, arrayIndex);
    

    public IEnumerator<TItem> GetEnumerator()
    
        return Items.GetEnumerator();
    

    IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()
    
        return GetEnumerator();
    

我已经实现了ICollection<TItem> 以使其更符合标准 - 而且您还可以获得漂亮的集合初始化器语法！ :)

示例用法：

var p1 = new Person  Name = "a" ;
var p2 = new Person  Name = "b" ;

var people = new KeyedCollection<string, Person>(p => p.Name)  p1, p2 ;
// p1 == people["a"];
// p2 == people["b"];

【参考方案2】：

框架中没有执行此操作的具体类。不过有一个抽象的，KeyedCollection。您必须从该类派生您自己的类并实现 GetKeyForItem() 方法。这很简单，只需返回要索引的属性的值即可。

这就是您需要做的所有事情，但请注意 ChangeItemKey()。当您用作键的属性更改值时，您必须做一些有意义的事情。如果您确保该属性是不可变的（只有一个吸气剂），那就很容易了。但是当你不这样做时会很尴尬，对象本身现在需要意识到它被存储在你的集合中。如果您不对其进行任何操作（调用 ChangeItemKey），则该对象会在集合中丢失，您将无法找回它。非常接近泄漏。

注意 Dictionary 如何通过分别指定键值和对象来回避这个问题。您可能仍然无法找回该对象，但至少它不会因设计而丢失。

【讨论】：

很好的建议。正如我向@Lee 提到的那样，这种方法具有暴露一堆其他方法的不良副作用，我不希望我的班级实施。其中最糟糕的是Clear 方法。在这种情况下，我需要将 KeyedCollection 设为只读。

根据您的需要，您可以覆盖例如ClearItems 干脆什么都不做（甚至扔掉）。

@Brian 我认为 Lookup 可能是您想要的，因为我相信您一旦创建就无法修改它。我不确定它是否强制执行密钥的唯一性。

【参考方案3】：

C# dynamic properties 的帖子似乎表明使用字典是一种流行的选择。其他帖子建议使用HashTable

Dictionary vs Hashtable

【参考方案4】：

有一个KeyedCollection 类。

编辑：KeyedCollection 可以在内部使用字典，但对于这种特定场景，它比原始字典更清晰的界面，因为您可以直接按值查找。诚然，我觉得它总体上不是很有用。

【讨论】：

很好的建议。但是，如果我让我的容器暗示 KeyedCollection<int, obj> 它会暴露大量我不想暴露的成员。特别是Clear 方法。