C# 幾種常見數據結構

一、內存上連續存儲，節約空間，可以索引訪問，讀取快，增刪慢

• Array：在內存上連續分配的，而且元素類型是一樣的，可以坐標訪問;讀取快--增刪慢，長度不變

{
                //Array：在內存上連續分配的，而且元素類型是一樣的
                //可以坐標訪問  讀取快--增刪慢，長度不變
                Console.WriteLine("***************Array******************");
                int[] intArray = new int[3];
                intArray[0] = 123;
                string[] strArray = new string[] { "123", "234" };//Array
}

• ArrayList:不定長的，連續分配的；元素沒有類型限制，任何元素都是當成object處理，如果是值類型，會有裝箱操作;讀取快--增刪慢

{
                //ArrayList  不定長的，連續分配的；
                //元素沒有類型限制，任何元素都是當成object處理，如果是值類型，會有裝箱操作
                //讀取快--增刪慢
                Console.WriteLine("***************ArrayList******************");
                ArrayList arrayList = new ArrayList();
                arrayList.Add(true);
                arrayList.Add("Is");
                arrayList.Add(32);//add增加長度
                //arrayList[4] = 26;//索引復制，不會增加長度
                //刪除數據
                //arrayList.RemoveAt(4);
                var value = arrayList[2];
                arrayList.RemoveAt(0);
                arrayList.Remove(true);
}

• List:也是Array，內存上都是連續擺放;不定長；泛型，保證類型安全，避免裝箱拆箱;讀取快--增刪慢

{
                //List:也是Array，內存上都是連續擺放;不定長；泛型，保證類型安全，避免裝箱拆箱
                //讀取快--增刪慢
                Console.WriteLine("***************List<T>******************");
                List<int> intList = new List<int>() { 1, 2, 3, 4 };
                intList.Add(123);
                intList.Add(123);
                //intList.Add("123");
                //intList[0] = 123;
                List<string> stringList = new List<string>();
                //stringList[0] = "123";//異常的
                
}

二、非連續擺放，存儲數據+地址，找數據的話就只能順序查找，讀取慢；增刪快

• 鏈表LinkedList：泛型;鏈表，元素不連續分配，每個元素都有記錄前后節點；節點值可以重復；不能下標訪問，找元素就只能遍歷，查找慢；增刪快

{
                //LinkedList：泛型的特點;鏈表，元素不連續分配，每個元素都有記錄前后節點
                //節點值可以重復
                //能不能下標訪問？不能，找元素就只能遍歷  查找不方便
                //增刪 就比較方便
                Console.WriteLine("***************LinkedList<T>******************");
                LinkedList<int> linkedList = new LinkedList<int>();
                //linkedList[3]
                linkedList.AddFirst(123);//添加為第一個節點元素
                linkedList.AddLast(456);//添加為最后一個節點元素

                bool isContain = linkedList.Contains(123);
                LinkedListNode<int> node123 = linkedList.Find(123);  //元素123的位置  從頭查找
                linkedList.AddBefore(node123, 123);//節點不存在，會報錯
                linkedList.AddBefore(node123, 123);//在指定節點前新增元素
                linkedList.AddAfter(node123, 9);//在指定節點后新增元素

                linkedList.Remove(456);//刪除指定值，不存在會報錯
                linkedList.Remove(node123);//刪除指定節點
                linkedList.RemoveFirst();//刪除第一個元素
                linkedList.RemoveLast();//刪除最后一個元素
                linkedList.Clear();
}

• 隊列Queue：就是鏈表，先進先出；
  放任務延遲執行，A不斷寫入日志任務 B不斷獲取任務去執行

{
                //Queue 就是鏈表  先進先出  放任務延遲執行，A不斷寫入日志任務  B不斷獲取任務去執行
                Console.WriteLine("***************Queue<T>******************");
                Queue<string> numbers = new Queue<string>();
                numbers.Enqueue("one");//添加對象到隊列末尾
                numbers.Enqueue("two");
                numbers.Enqueue("three");
                numbers.Enqueue("four");
                numbers.Enqueue("four");
                numbers.Enqueue("five");

                foreach (string number in numbers)
                {
                    Console.WriteLine(number);
                }

                Console.WriteLine($"Dequeuing '{numbers.Dequeue()}'");//Dequeue方法 移除並返回隊列的第一個元素
                Console.WriteLine($"Peek at next item to dequeue: { numbers.Peek()}");//Peek方法 返回隊列的第一個元素 但不移除元素
                Console.WriteLine($"Dequeuing '{numbers.Dequeue()}'");

                Queue<string> queueCopy = new Queue<string>(numbers.ToArray());
                foreach (string number in queueCopy)
                {
                    Console.WriteLine(number);
                }

                Console.WriteLine($"queueCopy.Contains(\"four\") = {queueCopy.Contains("four")}");
                queueCopy.Clear();
                Console.WriteLine($"queueCopy.Count = {queueCopy.Count}");
}

• 棧Stack：就是鏈表 先進后出 解析表達式目錄樹的時候，先產生的數據后使用；操作記錄為命令，撤銷的時候是倒序的

//隊列是沒瓶底的瓶子,棧是有瓶底的瓶子
{
                //Stack 就是鏈表  先進后出  解析表達式目錄樹的時候，先產生的數據后使用
                //操作記錄為命令，撤銷的時候是倒序的
                Console.WriteLine("***************Stack<T>******************");
                Stack<string> numbers = new Stack<string>();
                numbers.Push("one");
                numbers.Push("two");
                numbers.Push("three");
                numbers.Push("four");
                numbers.Push("five");//放進去

                foreach (string number in numbers)
                {
                    Console.WriteLine(number);
                }

                Console.WriteLine($"Pop '{numbers.Pop()}'");//獲取並移除
                Console.WriteLine($"Peek at next item to dequeue: { numbers.Peek()}");//獲取不移除
                Console.WriteLine($"Pop '{numbers.Pop()}'");

                Stack<string> stackCopy = new Stack<string>(numbers.ToArray());
                foreach (string number in stackCopy)
                {
                    Console.WriteLine(number);
                }

                Console.WriteLine($"stackCopy.Contains(\"four\") = {stackCopy.Contains("four")}");
                stackCopy.Clear();
                Console.WriteLine($"stackCopy.Count = {stackCopy.Count}");
}

三、Set 純粹的集合，容器，唯一性

• HashSet:hash分布，元素間沒關系,動態增加容量;去重

使用場景：統計用戶IP--IP投票；交叉並補--二次好友/間接關注/粉絲合集

{
                //集合：hash分布，元素間沒關系,動態增加容量  去重
                //統計用戶IP；IP投票   交叉並補--二次好友/間接關注/粉絲合集
                Console.WriteLine("***************HashSet<string>******************");
                HashSet<string> hashSet = new HashSet<string>();
                hashSet.Add("123");
                hashSet.Add("689");
                hashSet.Add("456");
                hashSet.Add("12435");
                hashSet.Add("12435");
                hashSet.Add("12435");
                //hashSet[0];
                foreach (var item in hashSet)
                {
                    Console.WriteLine(item);
                }
                Console.WriteLine(hashSet.Count);
                Console.WriteLine(hashSet.Contains("12345"));

                {
                    HashSet<string> hashSet1 = new HashSet<string>();
                    hashSet1.Add("123");
                    hashSet1.Add("689");
                    hashSet1.Add("789");
                    hashSet1.Add("12435");
                    hashSet1.Add("12435");
                    hashSet1.Add("12435");
                    hashSet1.SymmetricExceptWith(hashSet);//補
                    hashSet1.UnionWith(hashSet);//並
                    hashSet1.ExceptWith(hashSet);//差
                    hashSet1.IntersectWith(hashSet);//交
                    // 找出共同的好友
                }
                hashSet.ToList();
                hashSet.Clear();
}

• SortedSet排序的集合：去重 而且排序

使用場景：統計排名--每統計一個就丟進去集合

{
                //排序的集合：去重  而且排序  
                //統計排名--每統計一個就丟進去集合
                Console.WriteLine("***************SortedSet<string>******************");
                SortedSet<string> sortedSet = new SortedSet<string>();
                //IComparer<T> comparer  自定義對象要排序，就用這個指定
                sortedSet.Add("123");
                sortedSet.Add("689");
                sortedSet.Add("456");
                sortedSet.Add("12435");
                sortedSet.Add("12435");
                sortedSet.Add("12435");

                foreach (var item in sortedSet)
                {
                    Console.WriteLine(item);
                }
                Console.WriteLine(sortedSet.Count);
                Console.WriteLine(sortedSet.Contains("12345"));
                {
                    SortedSet<string> sortedSet1 = new SortedSet<string>();
                    sortedSet1.Add("123");
                    sortedSet1.Add("689");
                    sortedSet1.Add("456");
                    sortedSet1.Add("12435");
                    sortedSet1.Add("12435");
                    sortedSet1.Add("12435");
                    sortedSet1.SymmetricExceptWith(sortedSet);//補
                    sortedSet1.UnionWith(sortedSet);//並
                    sortedSet1.ExceptWith(sortedSet);//差
                    sortedSet1.IntersectWith(sortedSet);//交
                }

                sortedSet.ToList();
                sortedSet.Clear();
}

四、讀取&增刪都快？ 有 hash散列 字典

key-value，一段連續有限空間放value(開辟的空間比用到的多，hash是用空間換性能)，基於key散列計算得到地址索引，這樣讀取快；增刪也快，刪除時也是計算位置，增加也不影響別人；會出現2個key(散列沖突)，散列結果一致18，可以讓第二次的+1；可能會造成效率的降低，尤其是數據量大的情況下，以前測試過dictionary在3w條左右性能就開始下降的厲害

• Hashtable key-value：體積可以動態增加 拿着key計算一個地址，然后放入key - value；object-裝箱拆箱 如果不同的key得到相同的地址，第二個在前面地址上 + 1；查找的時候，如果地址對應數據的key不對，那就 + 1查找。。；浪費了空間，Hashtable是基於數組實現；查找個數據 一次定位； 增刪 一次定位； 增刪查改 都很快

{
                //Hashtable key-value  體積可以動態增加 拿着key計算一個地址，然后放入key - value
                //object-裝箱拆箱  如果不同的key得到相同的地址，第二個在前面地址上 + 1
                //查找的時候，如果地址對應數據的key不對，那就 + 1查找。。
                //浪費了空間，Hashtable是基於數組實現
                //查找個數據  一次定位； 增刪 一次定位；  增刪查改 都很快
                //浪費空間，數據太多，重復定位定位，效率就下去了
                Console.WriteLine("***************Hashtable******************");
                Hashtable table = new Hashtable();
                table.Add("123", "456");
                table[234] = 456;
                table[234] = 567;
                table[32] = 4562;
                table[1] = 456;
                table["eleven"] = 456;
                foreach (DictionaryEntry objDE in table)
                {
                    Console.WriteLine(objDE.Key.ToString());
                    Console.WriteLine(objDE.Value.ToString());
                }
                //線程安全
                Hashtable.Synchronized(table);//只有一個線程寫  多個線程讀
}

• Dictionary字典：泛型；key - value，增刪查改 都很快；有序的

{
                //字典：泛型；key - value，增刪查改 都很快；有序的
                //  字典不是線程安全 ConcurrentDictionary
                Console.WriteLine("***************Dictionary******************");
                Dictionary<int, string> dic = new Dictionary<int, string>();
                dic.Add(1, "HaHa");
                dic.Add(5, "HoHo");
                dic.Add(3, "HeHe");
                dic.Add(2, "HiHi");
                dic.Add(4, "HuHu1");
                dic[4] = "HuHu";//相同key替換原值
                dic.Add(4, "HuHu");//相同key,會報錯
                foreach (var item in dic)
                {
                    Console.WriteLine($"Key:{item.Key}, Value:{item.Value}");
                }
}

• SortedDictionary 排序字典

{
                Console.WriteLine("***************SortedDictionary******************");
                SortedDictionary<int, string> dic = new SortedDictionary<int, string>();
                dic.Add(1, "HaHa");
                dic.Add(5, "HoHo");
                dic.Add(3, "HeHe");
                dic.Add(2, "HiHi");
                dic.Add(4, "HuHu1");
                dic[4] = "HuHu";//相同key替換原值
                dic.Add(4, "HuHu");//相同key,會報錯
                foreach (var item in dic)
                {
                    Console.WriteLine($"Key:{item.Key}, Value:{item.Value}");
                }
}

• SortedList 排序集合

{
                Console.WriteLine("***************SortedList******************");
                SortedList sortedList = new SortedList();//IComparer
                sortedList.Add("First", "Hello");
                sortedList.Add("Second", "World");
                sortedList.Add("Third", "!");

                sortedList["Third"] = "~~";//相同key替換原值
                sortedList.Add("Fourth", "!");
                sortedList.Add("Fourth", "!");//重復的Key Add會錯
                sortedList["Fourth"] = "!!!";
                var keyList = sortedList.GetKeyList();
                var valueList = sortedList.GetValueList();

                sortedList.TrimToSize();//用於最小化集合的內存開銷

                sortedList.Remove("Third");
                sortedList.RemoveAt(0);
                sortedList.Clear();
}

五、線程安全的幾種數據結構

{
                //ConcurrentQueue 線程安全版本的Queue
                //ConcurrentStack線程安全版本的Stack
                //ConcurrentBag線程安全的對象集合
                //ConcurrentDictionary線程安全的Dictionary
                //BlockingCollection
}

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• 本文參考文檔：
  https://blog.csdn.net/qiaoquan3/article/details/51380992
• 微軟官方文檔：
  • System.Collections：https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.collections?view=netframework-4.8
  • System.Collections.Concurrent：https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.collections.concurrent?view=netframework-4.8
  • System.Collections.Generic：https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.collections.generic?view=netframework-4.8