資料結構,你還記得嗎（中）

阿新 • • 發佈：2019-01-04

2000年6月，微軟公司釋出了一種新的程式語言C#，主要由安德斯·海爾斯伯格（Anders Hejlsberg）主持開發，它是第一個面向元件的程式語言，其原始碼會編譯成msil（中間語言）再執行。
C#是一種安全的、穩定的、簡單的、優雅的，由C和C++衍生出來的面向物件的程式語言。它在繼承C和C++強大功能的同時去掉了一些它們的複雜特性（例如沒有巨集以及不允許多重繼承）。C#綜合了VB簡單的視覺化操作和C++的高執行效率，以其強大的操作能力、優雅的語法風格、創新的語言特性和便捷的面向元件程式設計的支援成為.NET開發的首選語言。
接下來，我會介紹C#的資料結構。

跟上一篇《資料結構,你還記得嗎（上）

》目錄進行一一對應講解C#中各種資料結構，以此來提升大家的理解。

陣列

同一型別和不同型別的多個物件

同一型別多個物件
- 可以使用集合和陣列管理。
- C#用特殊的記號宣告、初始化和使用陣列。
- Array類在後臺發揮作用，它為陣列中元素的排序和過濾提供了幾個方法。
- 使用列舉器，可以迭代陣列中的所有元素。
不同型別多個物件
- 可以使用Tuple（元組）型別管理。

陣列型別

一維陣列
多維陣列
鋸齒陣列

        多維陣列,行和列是固定的:
        int[][] arrMore=new int[3][6];

        鋸齒陣列只要在第一個方括號設定行數，每行的個數是可變的。
        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 類是 C# 中所有陣列的基類，它是在 System 名稱空間中定義（System.Array）。Array 類提供了各種用於陣列的屬性和方法。
用方括號宣告陣列是C#中使用Array類的表示法。在後臺使用C#語法，會建立一個派生自抽象基類Array的新類。這樣，就可以使用Array類為每個C#陣列定義的方法和屬性了。

建立陣列

Array類是一個抽象類，所以不能使用建構函式來建立陣列。但除了可以使用C#語法建立陣列例項之外，還可以使用靜態方法CreateInstance()建立陣列。如果事先不知道元素的型別，該靜態方法就非常有用，因為型別可以作為Type物件傳遞給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);
   }

棧

羽毛球筒

Stack

堆疊（Stack）代表了一個後進先出的物件集合。當您需要對各項進行後進先出的訪問時，則使用堆疊。當您在列表中新增一項，稱為推入元素，當您從列表中移除一項時，稱為彈出元素。

棧以及泛型棧

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

public class Stack : ICollection, IEnumerable, ICloneable

屬性	描述
Count	獲取 Stack 中包含的元素個數

方法	描述
Pop	public virtual object Pop();移除並返回在 Stack 的頂部的物件
push	public virtual void Push(object obj);向 Stack 的頂部新增一個物件
peek	public virtual object Peek();返回在 Stack 的頂部的物件，但不移除它
ToArray	public virtual object[] ToArray();建立陣列並將堆疊元素複製到其中
Contains	public virtual bool Contains(object obj);判斷一個元素是否在棧中
Clear	public virtual void Clear();從 Stack 中移除所有的元素。

佇列

水管子

Queue

佇列（Queue）代表了一個先進先出的物件集合。當您需要對各項進行先進先出的訪問時，則使用佇列。當您在列表中新增一項，稱為入隊，當您從列表中移除一項時，稱為出隊。

佇列以及泛型佇列

public class Queue : ICollection, IEnumerable, ICloneable

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

屬性	描述
Count	獲取 Queue 中包含的元素個數

方法	描述
Clear	public virtual void Clear(); 從 Queue 中移除所有的元素。
Contains	public virtual bool Contains( object obj ); 判斷某個元素是否在 Queue 中。
Dequeue	public virtual object Dequeue();移除並返回在 Queue 的開頭的物件。
Enqueue	public virtual void Enqueue( object obj ); 向 Queue 的末尾新增一個物件。
ToArray	public virtual object[] ToArray();複製 Queue 到一個新的陣列中。
TrimToSize	public virtual void TrimToSize();設定容量為 Queue 中元素的實際個數。

連結串列

單鏈表

啥是單鏈表?
單鏈表是一種鏈式存取的資料結構，用一組地址任意的儲存單元存放線性表中的資料元素。這組儲存單元既可以是連續的，也可以是不連續的。
連結串列中的資料是以結點來表示的，每個結點的構成：元素(資料元素的映象) + 指標(指示後繼元素儲存位置)，元素就是儲存資料的儲存單元，指標就是連線每個結點的地址資料。
連結串列的結點結構
┌───┬───┐
│data│next │
└───┴───┘
　data域--存放結點值的資料域[元素]
　next域--存放結點的直接後繼的地址（位置）的指標域（鏈域）[指標]

實現方式
public class Node<T>
{
    public T Data { set; get; }          //資料域,當前結點資料
    public Node<T> Next { set; get; }    //位置域,下一個結點地址

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

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

請轉到《資料結構:單鏈表》檢視更詳細內容！

雙向連結串列

LinkedList 是一個雙向連結串列，其元素會指向它前面和後面的元素。這樣，通過移動到下一個元素可以正向遍歷連結串列，通過移動到前一個元素可以反向遍歷連結串列。

連結串列在儲存元素時，不僅要儲存元素的值，還必須儲存每個元素的下一個元素和上一個元素的資訊。這就是LinkedList 包含LinkedListNode 型別的元素的原因。使用LinkedListNode ，可以獲得列表中的下一個和上一個元素。LinkedListNode 定義了屬性List，Next，Previous和Value。List屬性返回與節點相關的LinkedList 物件。Next和Previous屬性用於遍歷連結串列，訪問當前節點之後和之前的節點。Value屬性返回與節點相關的元素，其型別是T。
　　連結串列的優點是，如果將元素插入到列表的中間位置，使用連結串列就會很快。在插入一個元素時，只需要修改上一個元素的Next引用和下一個元素的Previous引用，使它們引用所插入的元素。在List 中，插入一個元素，需要移動該元素後面的所以元素。
　　連結串列的缺點是，連結串列元素只能一個接一個的訪問，這需要較長時間來查詢位於連結串列中間或尾部的元素。
LinkedList 類定義的成員可以訪問連結串列中的第一個和最後一個元素（First和Last）；
　　在指定位置插入元素：AddAfter()，AddFirst()和AddLast()；
　　刪除指定位置的元素：Remove()，RemoveFirst()，RemoveLast()；
　　搜尋：Find()，FindLast()。

樹

選單樹

C#中沒有實現樹的具體類，一般可以通過自己實現。
結點樹包含：父結點（根結點的父結點為null）、子結點（List集合）、資料物件。

請轉到《資料結構:樹》檢視更詳細的內容！

圖

圖狀結構簡稱圖，是另一種非線性結構，它比樹形結構更復雜。樹形結構中的結點是一對多的關係，結點間具有明顯的層次和分支關係。每一層的結點可以和下一層的多個結點相關，但只能和上一層的一個結點相關。而圖中的頂點（把圖中的資料元素稱為頂點）是多對多的關係，即頂點間的關係是任意的，圖中任意兩個頂點之間都可能相關。也就是說，圖的頂點之間無明顯的層次關係，這種關係在現實世界中大量存在。因此，圖的應用相當廣泛，在自然科學、社會科學和人文科學等許多領域都有著非常廣泛的應用。

c#沒有實現圖的資料結構,但是可以自己實現,參考如下
請轉到《資料結構:圖》檢視更詳細內容！

字典樹

c#也沒有實現字典樹,可以自己實現,參考如下

請轉到《資料結構:字典樹》檢視更詳細內容！

散列表（雜湊表）

雜湊表(HashTable)簡述

Hashtable是System.Collections名稱空間提供的一個容器，用於處理和表現類似keyvalue的鍵值對，其中key通常可用來快速查詢，同時key是區分大小寫；value用於儲存對應於key的值。Hashtable中keyvalue鍵值對均為object型別，所以Hashtable可以支援任何型別的keyvalue鍵值對.

什麼情況下使用雜湊表

某些資料會被高頻率查詢
資料量大
查詢欄位包含字串型別
資料型別不唯一

使用方法

雜湊表需要使用的namespace

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

雜湊表的基本操作：

//新增一個keyvalue鍵值對：
HashtableObject.Add(key,value);

//移除某個keyvalue鍵值對：
HashtableObject.Remove(key);

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

// 判斷是否包含特定鍵key：
HashtableObject.Contains(key);

遍歷雜湊表

 遍歷雜湊表需要用到DictionaryEntry Object，程式碼如下：
for(DictionaryEntry de in ht) //ht為一個Hashtable例項
{
   Console.WriteLine(de.Key);  //de.Key對應於keyvalue鍵值對key
   Console.WriteLine(de.Value);  //de.Key對應於keyvalue鍵值對value
}

請轉到《資料結構:雜湊表》檢視更詳細內容！

總結

綜上所述,找了相關的文件之後,發現C#本身沒有封裝部分資料結構，可能是讓大家自己發揮,也可能跟它當初設計的原因有關,因為它不是專們為處理資料而誕生的。真的又是寫了一篇小白文，發現寫到這裡還不夠，於是將標題改為《資料結構,你還記得嗎（中）》，接下來還要繼續《資料結構,你還記得嗎（下）》未完待續！

其他系列的C#資料結構參考《C# 資料結構》