C# 数据容器详解：Array、List、Dictionary、LinkedList、Queue、Stack

黄金屋1 2022-06-05 发布于北京

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前言

在Unity有一个与数据容器息息相关的命名空间：System.Collections.Generic，其包含用于定义泛型集合的接口和类，可允许用户创建强类型集合，以提供比非泛型强类型集合更好的类型安全性和性能

本篇博客用来介绍这些通过泛型实现的安全类型的数据容器（ArrayList是一个例外），话不多说，直接开始

Array

特点：

数组是一种线性结构，需要声明长度
   通过下标查找时间复杂度为O（1）
   插入删除比较复杂

常用属性：

Length:获取出数组所有维度的长度
Rank:获取数组的维度

方法：

Clear(Array, Int32, Int32)：在指定数组的某一范围将数组恢复为默认值（比如整数数组归零）
Sort(Array)：对于数组中的元素进行排序
Clone()：创建Array副本
GetType()：获取当前数组实例的Type
Initialize()：通过调用值类型的无参数构造函数，初始化值类型 Array 的每一个元素
Reverse(Array)：反转数组中元素的顺序

使用方式：

通过下面的代码来理解一些关键属性方法的使用方式：

int[] nums = new int[] { 2, 7, 11, 15 };

        //leangth来获取数组的长度
        Console.WriteLine(nums.Length);

        //对数组中元素进行排序
        Array.Sort(nums);

        //反转数组中元素的顺序
        Array.Reverse(nums);
       

        //复制nums数组
        int[] nums_Copy = (int[])nums.Clone();

        //清除数组元素，将nums中所有元素变为0
        Array.Clear(nums, 0, nums.Length);

        //同样将数组中元素恢复默认
        nums.Initialize();

ArrayList

ArrayList核心是数组，但是是在数组的基础上进行了扩展，首先就是其动态扩容的特点，然后再一定程度上同日出生了其查询速度

ArrayList的使用需要引入命名方法：using System.Collections;

特点：

可以动态扩容：通过创建一个更大的新数组，来将原来的数组转移到新数组
插入删除比数组方便
类似于数组，同样通过下标索引

存储的是对象：

需要装箱、拆箱操作
是不安全类型

注意
装箱：将值类型转换为引用类型（隐式转换）
拆箱：将引用类型转换为值类型（显式转换）

属性

Capacity：获取或者设置ArrayList中可以包含的元素个数
Count：获取ArrayList中实际包含的元素个数
ArrayList[]:通过下标索引

方法

Add：添加元素在ArrayList的尾部
Clear：清除所有元素
Contains：确定某个元素是否在ArrayList内
Sort：排序

使用方式

关于ArrayList使用方式有很多与Array相同，可以通过如下案例看出：

//创建
        ArrayList m_arrayList = new ArrayList();
        
        ArrayList al = new ArrayList { 1, 2, 3, 4 };
        //元素插入
        m_arrayList.Add("001");
        m_arrayList.Add(1);

        //第一中遍历方式
        for(int i=0;i<m_arrayList.Count;i++)
        {
            Console.WriteLine(m_arrayList[i]);
        }
        //第二种遍历方式
        foreach(Object j in m_arrayList)
        {
            Console.WriteLine(j);
        }

List

List就是通过将泛型数据存储在一个泛型数组中，从而实现一个数据安全类型的列表，添加元素时若超过中当前泛型数组的容量，则进行二倍扩容，进而实现List大小动态变化

特点：

核心是数组：

可以动态扩容：同样是创建新的更大数组来迁移数据
使用泛型来实现对装箱拆箱操作的避免

内存优化：

对于List可以规定长度，来避免动态扩容操作，这样就可以避免新的内存空间的消耗
相对于ArrayList，List避免了装箱拆箱操作，性能表现更好

属性：

Capacity：获取或设置该内部数据结构在不调整大小的情况下能够容纳的元素总数。
Count：获取 List 中包含的元素数。
Item[Int32]：获取或设置指定索引处的元素。

方法：

Add：添加元素在List的尾部
Clear：清除所有元素
Contains：确定某个元素是否在List内
Sort：排序

使用方式

通过上面的属性方法，也可以看出其使用方式于ArrayList差不多

//创建一个列表,长度确定的情况下可以规定长度，减少new的产生
        List<int> nums = new List<int>(12);


        //向列表插入数据
        nums.Add(1);
        nums.Add(2);

        //遍历列表元素

        for(int i=0;i<nums.Count;i++)
        {
            Console.WriteLine(nums[i]);
        }

        foreach(int num in nums)
        {
            Console.WriteLine(num);

        }
        //判断某一个元素是否在列表中
        if(nums.Contains(1))
        {
            Console.WriteLine("1在列表nums中");
        }

        //排序
        nums.Sort();

HashTable

特点

HashTable类似于字典，也是键值对的形式
查询速度快，插入速度慢
容量固定，根据数组索引获得值

//哈希表结构体
private struct bucket {
   	public Object key;//键
    public Object values;//值
    public int hashCode;//哈希码
}

原理：

不定长的二进制数据通过哈希函数映射到一个较短的二进制数据集，即Key通过HashFunction函数获得HashCode
但是这样的HashCode依旧很长，不方便索引，于是又将这些HashCode通过哈希桶算法进行分段（一般都是取余数），这样就会减小每一段的索引距离

LinkedList

特点：

链表插入删除方便，查找相对于数组来说比较慢
为了解决线性表的删除问题，对于数组，列表，数组列表插入删除是很复杂的一件事，而链表则不需要对于其进行遍历，即可实现其遍历过程
链表通过递归实现的数据结构

其属性方法：

属性：

Count：包含的节点数
First：获取链表的第一个节点
Last：获取链表的最后一个节点

方法：

AddFirst(T)：开头处添加指定值的节点
AddLast(T):结尾处添加指定的节点
Clear():移除所有的节点
Contains(T):判断是否包含某一个值
FInd(T):查找包含值的第一个节点
FIndLast(T):查找包含值的最后一个节点
Remove():移除指定值的第一个匹配项
RemoveFirst():移除位于开头的节点
RemoveLast():移除位于结尾处的节点

Dictionary

Dictionary<TKey,TValue>泛型类提供一组键到一组值的映射。每次对字典的添加都包含一个值和与其关联的键。使用其键检索值的速度非常快，接近 O (1) ，因为 Dictionary<TKey,TValue>该类是作为哈希表实现的

字典在C#中是一种很常用的数据容器，在Unity中有很多的应用场景，尤其是框架阶段，如下：

事件管理器
UI界面管理器
有限状态机
资源加载器
对象池

特点：

索引方便，时间复杂度接近O(1)
是安全类型
键唯一

属性：

Count:获取字典中包含的键值对的个数
Keys:获取字典中包含键的集合
Values：获取字典中包含的值的集合

方法：

Add(Key,Value)：添加键值对
Clear()：移除字典中所有键值对
ContainsKey(Key)：判断字典中是否有该键
ContainsValue(Value)：判断字典中是否有该值
Remove（Key)：从字典中移除指定键的值
Remove（Key，Value):从元素中移除指定键的值，并复制给Value
TryAdd(Key,Value):尝试将键值对插入到字典中，如果成功则返回True

使用方式:

关于字典的使用方式还是比较复杂的，主要是两个变量以及两者之间的对应关系的理解

//创建一个字典
        Dictionary<string, string> peoples = new Dictionary<string, string>();


        //插入键值对
        if(!peoples.ContainsKey("小明"))
        {
            peoples.Add("小明", "男");
            peoples.Add("小红", "女");
        }

        //遍历字典中所有的键，同样可以遍历所有的值
        Dictionary<string,string>.KeyCollection keys = peoples.Keys;
        foreach(string s in keys)
        {
            Console.WriteLine(s);
        }

        //遍历字典并输出键和值
        foreach (KeyValuePair<string, string> kv in peoples)
        {
            Console.WriteLine(kv.Key);
            Console.WriteLine(kv.Value);
        }

        //修改键值对的值
        if (peoples.ContainsKey("小明"))
        {
            peoples["小明"] = "女";
        }

        //删除键值对
        if (peoples.ContainsKey("小明"))
        {
            peoples.Remove("小明");
        }