.NET Framework 中的設計模式——應用策略模式為List排序

簡單類型排序

編程時遇到排序在平常不過，使用.Net最常見的就是對泛型List<T>進行排序，如果T是簡單數據類型排序那么很簡單，直接調用List的Sort()方法就可以了，但是如果我們要排的對象復雜了怎么辦，我們知道List<T> sort()最后是用快速排序實現，快速排序也好，什么排序都需要知道list中item之間的比較結果，如果是簡單的int類型，直接判斷即可，對實現了IComparable接口的對象，可以調用其CompareTo()實現item比較大小,下面是一個快速排序的寫法

void Sort<T>(T[] array, int left, int right, IComparer_sly<T> comparer) where T : IComparable
        {
            if (left < right)
            {
                T middle = array[(left + right) / 2];
                int i = left - 1;
                int j = right + 1;
                while (true)
                {
                    while (array[++i].CompareTo(middle) < 0) ;

                    while (array[--j].CompareTo(middle) > 0) ;

                    if (i >= j)
                        break;

                    T temp = array[i];
                    array[i] = array[j];
                    array[j] = temp;
                }

                Sort(array, left, i - 1, comparer);
                Sort(array, j + 1, right, comparer);
            }
        }

 

 

 

問題

對於前兩種情況固然可以實現排序，但是我們不可能要求所有待排序的對象都實現IComparable接口，就算能夠保證每個對象都實現IComparable接口，如果想實現對象內多個字段排序，比如Student對象，有時候想按照姓名排序，有時候是成績，有時候是年齡，這怎么破

按照面向對象的思想，要把變化獨立出來，封裝變化，對於我們排序List<T>時變化的其實就是怎么比較兩個對象的大小的算法，如果我們可以把這個算法拿出來，排序就簡單了很多，無論什么排序，算法都是由的，我們要封裝的部分是怎樣比較兩個item的大小的算法，為了實現拓展性我們要遵循面向對象設計的另外一個重要原則，針對接口編程，而不是針對實現編程。

編寫通用的List<T>排序方法

首先定義一個接口，里面有一個比較item大小的方法，在排序的時候作為參數傳入，當然是傳入它的實現類，有了這個想法，我們可以自己寫個List<T>的排序方法

public interface IComparer_sly<T>

{
        int Compare(T x, T y);
}

 

 

然后為了測試，我們為List<T>加一個包裝，寫一個自己的Sort方法，內部也用快速排序實現。一直困惑我們的變化部分——比較大小算法，我們把它封轉起來，作為參數傳入

using System;

using System.Collections.Generic;

namespace Test.Stategy
{public class ListTest<T>
    {
        public List<T> list = new List<T>();
        public void Sort(IComparer_sly<T> comparer)
        {
            T[] array = list.ToArray();
            int left = 0;
            int right = array.Length - 1;
            QuickSort(array, left, right, comparer);
            list = new List<T>(array);
        }

        private void QuickSort<S>(S[] array, int left, int right, IComparer_sly<S> comparer)
        {
            if (left < right)
            {
                S middle = array[(left + right) / 2];
                int i = left - 1;
                int j = right + 1;
                while (true)
                {
                    while (comparer.Compare(array[++i], middle) < 0) ;

                    while (comparer.Compare(array[--j], middle) > 0) ;

                    if (i >= j)
                        break;

                    S temp = array[i];
                    array[i] = array[j];
                    array[j] = temp;
                }

                QuickSort(array, left, i - 1, comparer);
                QuickSort(array, j + 1, right, comparer);
            }
        }
    }
}

比如現在我們有個Student 的實體

public class Student
    {
        public Student(int id, string name)
        {
            this.ID = id;
            this.Name = name;
        }
        public int ID { get; set; }
        public string Name { get; set; }
    }

如果想對這個實體組成的List<T>進行排序，我們只需一個實現 IComparer_sly<Student>的類 StudentComparer，並在內部實現其比較大小方法——Compare()，同時我們可以添加遞增還是遞減排序的控制

class StudentComparer : IComparer_sly<Student>
    {
        private string expression;
        private bool isAscending;
        public StudentComparer(string expression, bool isAscending)
        {
            this.expression = expression;
            this.isAscending = isAscending;
        }

        public int Compare(Student x, Student y)
        {
            object v1 = GetValue(x), v2 = GetValue(y);
            if (v1 is string || v2 is string)
            {
                string s1 = ((v1 == null) ? "" : v1.ToString().Trim());
                string s2 = ((v2 == null) ? "" : v2.ToString().Trim());
                if (s1.Length == 0 && s2.Length == 0)
                    return 0;
                else if (s2.Length == 0)
                    return -1;
                else if (s1.Length == 0)
                    return 1;
            }

            // 這里就偷懶調用系統方法，不自己實現了，其實就是比較兩個任意相同類型數據大小，自己實現比較麻煩
            if (!isAscending)
                return Comparer.Default.Compare(v2, v1);
            return Comparer.Default.Compare(v1, v2);
        }

        private object GetValue(Student stu)
        {
            object v = null;
            switch (expression)
            {
                case "id":
                    v = stu.ID;
                    break;
                case "name":
                    v = stu.Name;
                    break;
                default:
                    v = null;
                    break;
            }
            return v;
        }
    }

測試一下好不好使

static void Main(string[] args)
        {
            ListTest<Student> test = new ListTest<Student>();
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                Student stu = new Student(i,string.Format("N_"+(9-i)));
                test.list.Add(stu);
            }
            Console.WriteLine("元數據");
            for (int i = 0; i < test.list.Count;i++ )
            {
                Console.WriteLine(string.Format("ID:{0} , Name:{1}", test.list[i].ID, test.list[i].Name));
            }

            Console.WriteLine("Name 遞增");
            test.Sort(new StudentComparer("name", true));
            for (int i = 0; i < test.list.Count; i++)
            {
                Console.WriteLine(string.Format("ID:{0} , Name:{1}", test.list[i].ID, test.list[i].Name));
            }
        }

看看效果

 

 

.NET List的sort如何為我們排序

用ILSpy反編譯可以看到在調用List<T>的sort()方法時內部調用的時 this.Sort(0, this.Count, null); 然后往里面扒，經過一系列異常處理后會調用 Array.Sort<T>(this._items, index, count, comparer); this._items是把List內容轉換成數組，同樣再經歷一些列異常處理，調用方法 ArraySortHelper<T>.Default.Sort(array, index, length, comparer); 再往里就和我們上面寫的方法大同小異了，只不過微軟加了很多異常處理和算法優化。

策略模式

看清楚了上面這個例子我們就可以進入正題，說說我們的策略模式了。策略模式定義了一系列的算法，並將每一個算法封裝起來，而且使它們還可以相互替換。策略模式讓算法獨立於使用它的客戶而獨立變化。（原文：The Strategy Pattern defines a family of algorithms,encapsulates each one,and makes them interchangeable. Strategy lets the algorithm vary independently from clients that use it.）

這個模式涉及到三個角色：

• 環境（Context）角色：持有一個Strategy類的引用。
• 抽象策略（Strategy）角色：這是一個抽象角色，通常由一個接口或抽象類實現。此角色給出所有的具體策略類所需的接口。
• 具體策略（ConcreteStrategy）角色：包裝了相關的算法或行為。

相信大家可以分方便的把我們上面例子中的類對應上策略模式的角色，IComparer接口是我們的抽象策略角色， ListTest<T> 類持有抽象策略的引用是環境（在Sort方法中，其實可以把接口定義為類的屬性，在構造函數中賦值，不過不適合此場景，畢竟並不是所有List都需要排序，不能強制其接受一個可能會用不到的接口，當然對每個實例都需要用某個策略的場景是合適的），毫無疑問我們實現IComparer抽象策略的類就是具體策略。

使用場景

策略模式很容易理解，不過能夠用它很好的理解封裝變化和針對接口編程者兩個面向對象設計原則，我們來看看什么時候我們會用策略模式

1、 多個類只區別在表現行為不同，可以使用Strategy模式，在運行時動態選擇具體要執行的行為。

2、 需要在不同情況下使用不同的策略(算法)，這些策略有統一接口。

3、 對客戶隱藏具體策略(算法)的實現細節，彼此完全獨立。

策略模式的優勢和不足

優點：

1、 提供了一種替代繼承的方法，而且既保持了繼承的優點(代碼重用)還比繼承更靈活(算法獨立，可以任意擴展)。

2、 使用組合，避免程序中使用多重條件轉移語句，使系統更靈活，並易於擴展。

3、 遵守大部分GRASP原則和常用設計原則，高內聚、低偶合。

缺點：

1、 因為每個具體策略類都會產生一個新類，所以會增加系統需要維護的類的數量。

參考

1.http://baike.baidu.com/view/2141079.htm

2.http://www.cnblogs.com/zhenyulu/articles/82017.html

3.Head First設計模式

希望這個系列能夠善始善終，寫了個目錄激勵自己，也方便查找 .NET Framework 中的設計模式