【从零开始入门unity游戏开发之——C#篇31】C#常用泛型数据结构类——`Dictionary`字典、`Stack＜T＞`泛型栈和`Queue＜T＞`泛型队列

C#常用泛型数据结构类——`Dictionary`字典、`Stack＜T＞`泛型栈和`Queue＜T＞`泛型队列

向宇it

972人浏览 · 2024-12-26 09:50:48

向宇it · 2024-12-26 09:50:48 发布

一、常用泛型数据结构类——`Dictionary`字典

1、`Dictionary`的本质

Dictionary 是一个基于哈希表实现的集合，它存储的是键值对（key-value pairs）。与传统的 Hashtable 相比，Dictionary 是泛型的，允许用户自定义键和值的类型。它的底层使用哈希算法来根据键（key）快速查找对应的值（value）。可以将Dictionary理解为拥有泛型的Hashtable。

键值对类型 从 Hashtable 的 object 类型变成了可以自己指定的泛型类型。
键（key） 必须是唯一的。
值（value） 可以重复。

2、增、删、查、改操作

2.1. 增： `Add()` 方法

Dictionary 不允许插入重复的键。如果插入重复的键，将会抛出异常。
注意：Add() 方法如果添加的键已经存在会抛出异常，可以使用 TryAdd() 来避免异常。

示例：

Dictionary<int, string> dictionary = new Dictionary<int, string>();

// 添加键值对
dictionary.Add(1, "123");
dictionary.Add(2, "222");
// 这里尝试添加重复键，会抛出异常
// dictionary.Add(1, "333");  // 会抛出 ArgumentException

TryAdd()（C# 7.0+）方法可以安全地添加键值对，如果键已经存在，它不会抛出异常。

// 尝试添加键值对
dictionary.TryAdd(3, "333");  // 如果键3不存在，会添加，若已存在，不会抛出异常

2.2. 删： `Remove()` 方法 & `Clear()`

Remove() 方法删除指定键的元素。如果该键不存在，则什么也不做。
Clear() 方法会删除所有键值对。

示例：

// 删除键为1的元素
dictionary.Remove(1);

// 删除不存在的键4，什么也不做
dictionary.Remove(4);

// 清空字典
dictionary.Clear();

2.3. 查：根据键查找值

通过键查找值时，如果键不存在，会抛出异常。
ContainsKey() 用于检查字典中是否包含某个键。
ContainsValue() 用于检查字典中是否包含某个值。

示例：

// 根据键查找值
Console.WriteLine(dictionary[2]);  // 如果键2存在，会输出值，若键不存在会抛出 KeyNotFoundException

// 使用 ContainsKey 判断键是否存在
if (dictionary.ContainsKey(2))
{
    Console.WriteLine("存在键2的键值对");
}

// 使用 ContainsValue 判断值是否存在
if (dictionary.ContainsValue("222"))
{
    Console.WriteLine("存在值222的键值对");
}

2.4. 改：通过键修改值

可以直接通过键修改值。如果键不存在，会抛出异常。

示例：

// 修改键为1的值
dictionary[1] = "555";

// 输出修改后的值
Console.WriteLine(dictionary[1]);  // 输出: 555

3、遍历

3.1. 遍历所有键

可以通过 Keys 属性获取字典中的所有键，并通过这些键来访问对应的值。

示例：

Console.WriteLine("**************");
// 遍历所有键
foreach (int key in dictionary.Keys)
{
    Console.WriteLine($"键: {key} 值: {dictionary[key]}");
}

3.2. 遍历所有值

可以通过 Values 属性获取字典中的所有值。

示例：

Console.WriteLine("**************");
// 遍历所有值
foreach (string value in dictionary.Values)
{
    Console.WriteLine($"值: {value}");
}

3.3. 遍历键值对

可以同时遍历字典中的键和值，使用 KeyValuePair<TKey, TValue> 来访问每个键值对。

示例：

Console.WriteLine("**************");
// 遍历所有键值对
foreach (KeyValuePair<int, string> item in dictionary)
{
    Console.WriteLine($"键: {item.Key}, 值: {item.Value}");
}

4、总结

Dictionary<TKey, TValue> 是一种基于哈希表实现的泛型集合，可以存储键值对，提供快速的查找、添加、删除和修改操作。
常用方法：Add()、Remove()、ContainsKey()、ContainsValue()、Clear()。
字典的键是唯一的，值可以重复。使用 TryAdd() 可以避免因添加重复键而导致的异常。
遍历字典时，可以通过 Keys、Values 或 KeyValuePair<TKey, TValue> 来访问字典的内容。

二、`Stack<T>`泛型栈和`Queue<T>`泛型队列

非泛型的 Stack 和 Queue 存储值类型时会发生装箱，取出时会发生拆箱，这会带来性能开销。
泛型的 Stack<T> 和 Queue<T> 避免了装箱和拆箱操作，因为它们直接存储和取出指定类型的元素。

因此，推荐始终使用泛型版本的 Stack<T> 和 Queue<T>，特别是在处理值类型时，可以提高性能并避免不必要的装箱和拆箱。

泛型版本的 Stack<T> 和 Queue<T>的使用和前面Stack和Queue一样。

1、Stack泛型栈

Stack<T> 是一种后进先出（LIFO，Last In First Out）的数据结构，常用于保存临时数据或函数调用的执行顺序。

常用方法：
- Push(T item)：将元素压入栈。
- Pop()：从栈顶移除并返回元素。
- Peek()：查看栈顶的元素，但不移除它。
- Count：获取栈中元素的数量。

Stack<int> stack = new Stack<int>();
stack.Push(1);
stack.Push(2);
Console.WriteLine(stack.Pop()); // 输出 2

2、Queue泛型队列

Queue<T> 是一种先进先出（FIFO，First In First Out）的数据结构，适用于处理排队或等待处理的任务。

常用方法：
- Enqueue(T item)：向队列尾部添加元素。
- Dequeue()：从队列头部移除并返回元素。
- Peek()：查看队列头部的元素，但不移除它。
- Count：获取队列中元素的数量。

Queue<string> queue = new Queue<string>();
queue.Enqueue("Task 1");
queue.Enqueue("Task 2");
Console.WriteLine(queue.Dequeue()); // 输出 Task 1

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