C#中的数据结构

数据结构：集合，线性结构，树形结构，图形结构

集合：纯粹的集合

线性结构：一对一 数组

树形结构：一对多 菜单/文件夹/树形控件

图形结构：多对多，地图/拓扑图/物流

常见数据结构：

Array/ArrayList/List/LinkedList/Queue/Stack/HastSet/SortedSet/Hashtable/SortedList/Dictionary/SortedDictionary

Array

1、数组（Array）

数组具有以下的特点：

　　数组属于线性结构，在内存中是连续存放的；

　　数组的元素类型必须相同；

　　数组可以通过下标进行访问；

　　数组的查找速度非常快，新增和删除速度慢；

　　数组在初始化的时候需要指定数组的长度；

　　优点：读取快，节约空间

　　缺点：添加和删除慢，长度不能改变

2、动态数组（ArrayList）（建议使用List<T>）

动态数组具有一下特点：

　　ArrayList底层就是一个object类型的数组；

　　ArrayList 会根据存储的数据动态改变长度；

　　ArrayList因为类型是object 所以可以存储不同的数据元素；

　　添加或删除元素时，会移动之后所有元素的位置，效率底，频繁进行添加或移除操作建议使用LinkedList；

　　ArrayList是非类型安全的 ，使用时会进行拆箱和装箱操作问题，效率底

　　优点：动态改变长度

　　缺点：类型不安全，拆装箱

3、泛型List（List<T>）

　　List是ArrayList升级版；

　　泛型List需要在声明的时候指定具体类型；

　　List没有拆装箱操作，List 比ArrayList 效率高 而且类型安全；

　　优点：类型安全，查找快，长度动态改变

　　缺点：添加和移动会移动之后的元素，效率底。

 #region Array
            {
                //Array：在内存上连续分配的，而且元素类型是一样的
                //可以坐标访问  读取快--增删慢，长度不变
                Console.WriteLine("***************Array******************");
                int[] intArray = new int[3];
                intArray[0] = 123;
                string[] stringArray = new string[] { "123", "234" };//Array
            }
            {
                //ArrayList  不定长的，连续分配的；
                //元素没有类型限制，任何元素都是当成object处理，如果是值类型，会有装箱操作
                //读取快--增删慢
                Console.WriteLine("***************ArrayList******************");
                ArrayList arrayList = new ArrayList();
                arrayList.Add("Eleven");
                arrayList.Add("Is");
                arrayList.Add(32);//add增加长度
                //arrayList[4] = 26;//索引复制，不会增加长度
                //删除数据
                //arrayList.RemoveAt(4);
                var value = arrayList[2];
                arrayList.RemoveAt(0);
                arrayList.Remove("Eleven");
            }
            {
                //List:也是Array，内存上都是连续摆放;不定长；泛型，保证类型安全，避免装箱拆箱
                //读取快--增删慢
                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";//异常的
                foreach (var item in intList)
                {

                }
            }
            #endregion

链表

4双向链表（LinkedList）

　　链表在在内存中的空间不是连续的每块空间称为节点，每个节点都存有一个前置和后置指针，分别指向前一节点和后一节点，因此向链表中

添加和删除元素效率高，只需要更改相应节点的指针指向。

　　链表的查询效率比较底，不能通过下标访问，只能从头开始遍历。

　　优点：添加和删除效率高

　　缺点：查询慢

5队列（Queue）

　　Queue是先进先出

　　Enqueue 入队，Dequeue 出队（移除元素），Peek（不移除）只返回首元素

　　使用场景：不同的线程捕捉日志放进Queue 中 由统一的线程写日志，避免多线程并发。

6栈（stack）

　　stack 是先进后出

　　Push入栈，Pop（移除）出栈并返回栈定元素，Peek（不移除）只返回栈顶元素

　　使用场景：①操作记录为命令，撤销的时候是倒序的；②解析表达式目录树的时候，先产生的数据后使用

   #region 链表
            {
                //LinkedList：泛型的特点;链表，元素不连续分配，每个元素都有记录前后节点
                //节点值可以重复
                //能不能下标访问？不能，找元素就只能遍历  查找不方便
                //增删 就比较方便
                Console.WriteLine("***************LinkedList<T>******************");
                LinkedList<int> linkedList = new LinkedList<int>();
                //linkedList[3]
                linkedList.AddFirst(123);
                linkedList.AddLast(456);

                bool isContain = linkedList.Contains(123);
                LinkedListNode<int> node123 = linkedList.Find(123);  //元素123的位置  从头查找
                linkedList.AddBefore(node123, 123);
                linkedList.AddBefore(node123, 123);
                linkedList.AddAfter(node123, 9);

                linkedList.Remove(456);
                linkedList.Remove(node123);
                linkedList.RemoveFirst();
                linkedList.RemoveLast();
                linkedList.Clear();

            }

            {
                //Queue 就是链表  先进先出  放任务延迟执行，A不断写入日志任务  B不断获取任务去执行
                Console.WriteLine("***************Queue<T>******************");
                Queue<string> numbers = new Queue<string>();
                numbers.Enqueue("one");
                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($"Dequeuing '{numbers.Dequeue()}'");
                Console.WriteLine($"Peek at next item to dequeue: { numbers.Peek()}");
                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}");
            }
            //队列是没瓶底的瓶子,栈是有瓶底的瓶子
            {
                //Stack 就是链表  先进后出  解析表达式目录树的时候，先产生的数据后使用
                //操作记录为命令，撤销的时候是倒序的
                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");//放进去

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

                Console.WriteLine($"Pop '{numbers.Pop()}'");//获取并移除
                Console.WriteLine($"Peek at next item to dequeue: { numbers.Peek()}");//获取不移除
                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}");
            }
            #endregion

Key—Value

7、Dictionary、Hashtable、SortedDictionary SortedList（字典）

　　创建字典的时候需要指定key和value的数据类型

　　字典中的key值是唯一的，value的值可以不唯一

　　可以通过key快速查找对应的value ，速度快，消耗内存

　　优点：通过key定位值，操作非常快

　　缺点：耗内存，散列冲突（散列结果一致18，可以让第二次的+1，可能会造成效率的降低，尤其是数据量大的情况下，以前测试过dictionary在3w条左右性能就开始下降的厉害）

  //读取&增删都快？ 有 hash散列 字典
            //key-value，一段连续有限空间放value(开辟的空间比用到的多，hash是用空间换性能)，基于key散列计算得到地址索引，这样读取快
            //增删也快，删除时也是计算位置，增加也不影响别人
            //肯定会出现2个key(散列冲突)，散列结果一致18，可以让第二次的+1，
            //可能会造成效率的降低，尤其是数据量大的情况下，以前测试过dictionary在3w条左右性能就开始下降的厉害

  #region key-value
            {
                //Hashtable key-value  体积可以动态增加 拿着key计算一个地址，然后放入key - value
                //object-装箱拆箱  如果不同的key得到相同的地址，第二个在前面地址上 + 1
                //查找的时候，如果地址对应数据的key不对，那就 + 1查找。。
                //浪费了空间，Hashtable是基于数组实现
                //查找个数据  一次定位； 增删 一次定位；  增删查改 都很快
                //浪费空间，数据太多，重复定位定位，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());
                }
                //线程安全
                Hashtable.Synchronized(table);//只有一个线程写  多个线程读
            }
            {
                //字典：泛型；key - value，增删查改 都很快；有序的
                //  字典不是线程安全 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";
                dic.Add(4, "HuHu");
                foreach (var item in dic)
                {
                    Console.WriteLine($"Key:{item.Key}, Value:{item.Value}");
                }
            }
            {
                Console.WriteLine("***************SortedDictionary******************");
                SortedDictionary<int, string> dic = new SortedDictionary<int, string>();
                dic.Add(1, "HaHa");
                dic.Add(5, "HoHo");
                dic.Add(3, "HeHe");
                dic.Add(2, "HiHi");
                dic.Add(4, "HuHu1");
                dic[4] = "HuHu";
                dic.Add(4, "HuHu");
                foreach (var item in dic)
                {
                    Console.WriteLine($"Key:{item.Key}, Value:{item.Value}");
                }
            }
            {
                //"a".GetHashCode();

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

                sortedList["Third"] = "~~";//
                sortedList.Add("Fourth", "!");
                sortedList.Add("Fourth", "!");//重复的Key Add会错
                sortedList["Fourth"] = "!!!";
                var keyList = sortedList.GetKeyList();
                var valueList = sortedList.GetValueList();

                sortedList.TrimToSize();//用于最小化集合的内存开销

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

Set

8hashSet 、SortedSet(set)

　　唯一性 无序的

　　hash分布，元素间没关系,动态增加容量  去重

　　交叉并补

　　应用场景：二次好友/间接关注/粉丝合集/找出共同的好友

#region Set
            {
                //集合：hash分布，元素间没关系,动态增加容量  去重
                //统计用户IP；IP投票   交叉并补--二次好友/间接关注/粉丝合集
                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);//补
                    hashSet1.UnionWith(hashSet);//并
                    hashSet1.ExceptWith(hashSet);//差
                    hashSet1.IntersectWith(hashSet);//交
                    //风--亡五  找出共同的好友
                }
                hashSet.ToList();
                hashSet.Clear();
            }
            {
                //排序的集合：去重  而且排序  
                //统计排名--每统计一个就丢进去集合
                Console.WriteLine("***************SortedSet<string>******************");
                SortedSet<string> sortedSet = new SortedSet<string>();
                //IComparer<T> comparer  自定义对象要排序，就用这个指定
                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);//补
                    sortedSet1.UnionWith(sortedSet);//并
                    sortedSet1.ExceptWith(sortedSet);//差
                    sortedSet1.IntersectWith(sortedSet);//交
                }

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

线程安全版本

//ConcurrentQueue 线程安全版本的Queue
//ConcurrentStack线程安全版本的Stack
//ConcurrentBag线程安全的对象集合
//ConcurrentDictionary线程安全的Dictionary
//BlockingCollection

 msdn:https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/standard/collections