集合

集合与数组比较类似，都用于存放一组值，但集合中提供了特定的方法能直接操作集合中的数据，并提供了不同的集合类来实现特定的功能。

集合简单的说就是数组的升级版。他可以动态的对集合的长度（也就是集合内最大元素的个数）进行定义和维护！

所有集合类或与集合相关的接口命名空间都是 System.Collection，在该命名空间中提供的常用接口如下表所示。

接口名称	作用
IEnumerable	用于迭代集合中的项，该接口是一种声明式的接口
IEnumerator	用于迭代集合中的项，该接口是一种实现式的接口
ICollection	.NET 提供的标准集合接口，所有的集合类都会直接或间接地实现这个接口
IList	继承自 IEnumerable 和 ICollection 接口，用于提供集合的项列表，并允许访问、查找集合中的项
IDictionary	继承自 IEnumerable 和 ICollection 接口，与 IList 接口提供的功能类似，但集 合中的项是以键值对的形式存取的
IDictionaryEnumerator	用于迭代 IDictionary 接口类型的集合

针对上表中的接口有一些常用的接口实现类，如下表所示。

类名称	实现接口	特点
ArrayList	ICollection、IList、IEnumerable、ICloneable	集合中元素的个数是可变的，提供添加、删除等方法
Queue	ICollection、IEnumerable、ICloneable	集合实现了先进先出的机制，即元素将在集合的尾部添加、在集合的头部移除
Stack	ICollection、IEnumerable、ICloneable	集合实现了先进后出的机制，即元素将在集合的尾部添加、在集合的尾部移除
Hashtable	IDictionary、ICollection、IEnumerable、 ICloneable 等接口	集合中的元素是以键值对的形式存放的，是 DictionaryEntry 类型的
SortedList	IDictionary、ICollection、IEnumerable、 ICloneable 等接口	与 Hashtable 集合类似，集合中的元素以键值对的形式存放，不同的是该集合会按照 key 值自动对集合中的元素排序

1.ArrayList 动态数组

ArrayList 类（动态数组）是一个最常用的集合类，与数组的操作方法也是最类似的。

ArrayList 代表了可被单独索引的对象的有序集合。它基本上可以替代一个数组。

但是，与数组不同的是，ArrayList 可以使用索引在指定的位置添加和移除项目，动态数组会自动重新调整它的大小。

同时 ArrayList 也允许在列表中进行动态内存分配、增加、搜索、排序各项。

构造方法

创建 ArrayList 类的对象需要使用该类的构造方法，如下表所示。

构造方法	作用
ArrayList()	创建 ArrayList 的实例，集合的容量是默认初始容量
ArrayList(ICollection c)	创建 ArrayList 的实例，该实例包含从指定实例中复制的元素，并且初始容量与复制的元素个数相同
ArrayList(int capacity)	创建 ArrayList 的实例，并设置其初始容量

下面分别使用 ArrayList 类的构造器创建 ArrayList 实例，代码如下。

ArrayList listl=new ArrayList();
ArrayList list2=new ArrayList(listl);
ArrayList list3=new ArrayList(20);

在创建 ArrayList 类的实例后，集合中还未存放值。

在 C# 语言中提供了集合初始化器，允许在创建集合实例时向集合中添加元素，代码如下。

ArrayList list4 = new ArrayList(){l,2,3,4};

在{}中的值即集合中存入的值。

集合与数组一样也能使用 foreach 语句遍历元素。

由于在集合中存放的值允许是任意类型，能使用 var 关键字来定义任意类型的变量。

遍历 list4 集合中的数据的代码如下。

foreach(var v in list4)
{
    Console.WriteLine(v);
}

执行上面的代码，即可将集合 list4 中的元素输岀。

在 ArrayList 类中提供了很多属性和方法供开发人员调用，以便简化更多的操作。

常用方法

ArrayList 类中常用的属性和方法如下表所示。

属性或方法	作用
int Add(object value)	向集合中添加 object 类型的元素，返回元素在集合中的下标
void AddRange(ICollection c)	向集合中添加另一个集合 c
Capacity	属性，用于获取或设置集合中可以包含的元素个数
void Clear()	从集合中移除所有元素
bool Contains(object item)	判断集合中是否含有 item 元素，若含有该元素则返回 True, 否则返回 False
void CopyTo(Array array)	从目标数组 array 的第 0 个位置开始，将整个集合中的元素复制到类型兼容的数组 array 中
void CopyTo(Array array,int arraylndex)	从目标数组 array 的指定索引 arraylndex 处，将整个集合中的元素赋值到类型兼容的数组 array 中
void CopyTo(int index,Array array,int arrayIndex,int count)	从目标数组 array 的指定索引 arrayindex 处，将集合中从指定索引 index 开始的 count 个元素复制到类型兼容的数组 array 中
Count	属性，用于获取集合中实际含有的元素个数
int IndexOf(object value)	返回 value 值在集合中第一次出现的位置
int IndexOf(object value,int startIndex)	返回 value 值在集合的 startindex 位置开始第一次出现的位置
int IndexOf(object value,int startIndex,int count)	返回 value 值在集合的 startindex 位置开始 count 个元素中第一次出现的位置
int LastIndexOf(object value)	返回 value 值在集合中最后一次出现的位置
int LastIndexOf(object value,int startIndex)	返回 value 值在集合的 startindex 位置开始最后一次出现的位置
int LastIndexOf(object value,int startIndex,int count)	入元素 value值在集合的 startindex 位置开始 count 个元素中最后一次出现的位置
void Insert(int index,object value)	返回 value 向集合中的指定索引 index 处插
void InsertRange(int index,ICollection c)	向集合中的指定索引 index 处插入一个集合
void Remove(object obj)	将指定元素 obj 从集合中移除
void RemoveAt(int index)	移除集合中指定位置 index 处的元素
void RemoveRange(int index,int count)	移除集合中从指定位置 index 处的 count 个元素
void Reverse()	将集合中的元素顺序反转
void Reverse(int index,int count)	将集合中从指定位置 index 处的 count 个元素反转
void Sort()	将集合中的元素排序，默认从小到大排序
void Sort(IComparer comparer)	将集合中的元素按照比较器 comparer 的方式排序
void Sort(int index,int count,IComparer comparer)	将集合中的元素从指定位置 index 处的 count 个元素按照比较器 comparer 的方式排序
void TrimToSize()	将集合的大小设置为集合中元素的实际个数

下面通过实例来演示 ArrayList 类中属性和方法的使用。

定义 ArrayList 集合，在集合中存入任意值，完成如下操作。

• 查找集合中是否含有 abc 元素。
• 将集合中元素下标是偶数的元素添加到另一个集合中。
• 在集合中第一个元素的后面任意插入 3 个元素。
• 将集合中的元素使用 Sort 方法排序后输出。

实例1 - IndexOf

是查找集合中的元素，使用 IndexOf 或者 LastlndexOf 都可以，代码如下。

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        ArrayList list = new ArrayList() { "aaa", "bbb", "abc", 123, 456 };
        int index = list.IndexOf("abc");
        if (index != -1)
        {
            Console.WriteLine("集合中存在 abc 元素！");
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("集合中不存在 abc 元素！");
        }
    }
}

执行上面的代码，效果如下图所示。

实例2 - Add

将集合中下标为偶数的元素添加到另一个集合中，由于集合中共有 5 个元素，则所添加元素的下标分别为 0、2、4。

向集合中添加元素使用Add方法即可，代码如下。

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        ArrayList list = new ArrayList() { "aaa", "bbb", "abc", 123, 456 };
        ArrayList newList = new ArrayList();
        for(int i = 0; i < list.Count; i = i + 2)
        {
            newList.Add(list[i]);
        }
        foreach(var v in newList)
        {
            Console.WriteLine(v);
        }
    }
}

执行上面的代码，效果如下图所示。

从上面的执行效果可以看出，newList 集合中的元素是 list 集合中下标为偶数的元素。

实例3 - Insert

在集合中的第一个元素后面添加元素，使用 Insert 方法每次只能添加一个元素，但使用 InsertRange 方法能直接将一个集合插入到另一个集合中。

在本例中使用的是 InsertRange 方法，代码如下。

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        ArrayList list = new ArrayList() { "aaa", "bbb", "abc", 123, 456 };
        ArrayList insertList = new ArrayList() { "A", "B", "C" };
        list.InsertRange(1, insertList);
        foreach(var v in list)
        {
            Console.WriteLine(v);
        }
    }
}

执行上面的代码，效果如下图所示。

从上面的执行效果可以看出，已经在原有集合 list 中的第一个元素后面加入了 3 个元素。

实例4 - Sort

将集合中的元素使用 Sort 方法排序后输出。

如果使用 Sort 方法对集合中的元素排序，则需要将集合中的元素转换为同一类型才能比较，否则会出现无法比较的异常。

这里创建一个 ArrayList，并在其中存入字符串类型的值，再使用 Sort 方法排序，代码如下。

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        ArrayList list = new ArrayList() { "aaa", "bbb", "abc" };
        list.Sort();
        foreach(var v in list)
        {
            Console.WriteLine(v);
        }
    }
}

执行上面的代码，效果如下图所示。

从上面的执行效果可以看出，Sort 方法将集合中的元素按照字母的 ASCII 码从小到大排序，相当于字母的顺序。

如果需要将所得到的值按照从大到小的顺序排序，则可以在使用过 Sort 方法后再使用 Reverse 方法将元素倒置。

字符串类型的值不能直接使用大于、小于的方式比较，要使用字符串的 CompareTo 方法，该方法的返回值是 int 类型，语法形式如下。

字符串1.CompareTo(字符串2);

当字符串 1 与字符串 2 相等时结果为 0；

当字符串 1 的字符顺序在字符串 2 前面时结果为 -1;

当字符串 1 的字符顺序在字符串 2 后面时结果为1。

在由多个字符组成的字符串中，首先比较的是两个字符串的首字母，如果相同则比较第二个字符，依此类推，如果两个字符串的首字母不同，则不再比较后面的字符。

在 ArrayList 类中常用的属性和方法表中列出的 Sort 方法中，Sort 方法能传递 IComparer 类型的参数。

IComparer 类型的参数是自定义的比较器，要求使用一个类来实现 IComparer 接口，并实现其中的 Compare 方法。

下面通过实例来完成用自定义比较器实现排序的操作。

实例5 - Sort (自定义)

定义一个 ArrayList 类型的集合，并在其中任意存放 5 个值，使用 Sort 方法完成排序并输岀结果。

根据题目要求，由于没有在集合中指定统一的数据类型，需要用自定义比较器来完成排序，自定义比较器类 MyCompare，代码如下。

class MyCompare :IComparer
{
    public int Compare(object x,object y)
    {
        string str1 = x.ToString();
        string str2 = y.ToString();
        return str1.CompareTo(str2);
    }
}

在上面的代码中，对于 Compare 方法，当比较的两个值 x 和 y 相等时返回 0,当 x>y 时返回值大于 0,当 x<y 时返回值小于 0。

由于 CompareTo 方法的返回值与 Compare 方法的返回值的计算方法相同，因此，直接返回 CompareTo 的比较结果即可满足对两个值从小到大的比较操作。

如果需要返回的是从大到小的比较结果，则只需要将比较的两个值调换顺序即可，即return str2.CompareTo(strl);。

在 ArrayList 集合中使用带自定义比较器的 Sort 方法，代码如下。

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        ArrayList list = new ArrayList() { "a", "b", "c", 1, 2 };
        MyCompare myCompare = new MyCompare();//创建自定义比较器实例
        list.Sort(myCompare);
        foreach(var v in list)
        {
            Console.WriteLine(v);
        }
    }
}

执行上面的代码，效果如下图所示。

从上面的执行效果可以看出，虽然在 ArrayList 集合中存放了不同类型的值，但通过在自定义比较器中将所有的值转换为字符串类型并进行比较，使用 Sort 方法即可完成排序操作。

2.Queue 队列 (先进先出)

Queue (队列) 是常见的数据结构之一，队列是一种先进先出的结构，即元素从队列尾部插入，从队列的头部移除，类似于日常生活中的站队，先到先得的效果。

集合中的 Queue 类模拟了队列操作，提供了队列中常用的属性和方法。

构造方法

Queue 类提供了 4 个构造方法，如下表所示。

构造方法	作用
Queue()	创建 Queue 的实例，集合的容量是默认初始容量 32 个元素，使用默认的增长因子
Queue(ICollection col)	创建 Queue 的实例，该实例包含从指定实例中复制的元素，并且初始容量与复制的元素个数、增长因子相同
Queue(int capacity)	创建 Queue 的实例，并设置其指定的元素个数，默认增长因子
Queue(int capacity, float growFactor)	创建 Queue 的实例，并设置其指定的元素个数和增长因子

增长因子是指当需要扩大容量时，以当前的容量（capacity）值乘以增长因子（growFactor）的值来自动增加容量。

下面使用上表中的构造方法来创建 Queue 的实例，代码如下。

//第 1 中构造器
Queue queueq1 = new Queue();
//第 2 中构造器
Queue queueq2 = new Queue(queue1);
//第 3 中构造器
Queue queueq3 = new Queue(30);
//第 4 中构造器
Queue queueq4 = new Queue(30, 2);

与上一节《C# ArrayList》中介绍的 ArrayList 类不同，Queue 类不能在创建实例时直接添加值。

属性和方法

Queue类中常用的属性和方法如下表所示。

属性或方法	作用
Count	属性，获取 Queue 实例中包含的元素个数
void Clear()	清除 Queue 实例中的元素
bool Contains(object obj)	判断 Queue 实例中是否含有 obj 元素
void CopyTo(Array array, int index)	将 array 数组从指定索引处的元素开始复制到 Queue 实例中
object Dequeue()	移除并返回位于 Queue 实例开始处的对象
void Enqueue(object obj)	将对象添加到 Queue 实例的结尾处
object Peek()	返回位于 Queue 实例开始处的对象但不将其移除
object[] ToArray()	将 Queue 实例中的元素复制到新数组
void TrimToSize()	将容量设置为 Queue 实例中元素的实际数目
IEnumerator GetEnumerator()	返回循环访问 Queue 实例的枚举数

下面通过实例来演示 Queue 类的使用。

实例

实例1- Enqueue 插入到结尾

创建 Queue 类的实例，模拟排队购电影票的操作。

根据题目要求，先向队列中加入 3 个元素，然后再依次购票。实现代码如下。

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Queue queue = new Queue();
        //向队列中加入3为购票人
        queue.Enqueue("小张");
        queue.Enqueue("小李");
        queue.Enqueue("小刘");
        Console.WriteLine("购票开始：");
        //当队列中没有人时购票结束
        while (queue.Count != 0)
        {
            Console.WriteLine(queue.Dequeue() + "已购票！");
        }
        Console.WriteLine("购票结束！");
    }
}

执行上面的代码，效果如下图所示。

从上面的执行效果可以看出，在从队列中取值时与存入队列中的值顺序是相同的。

实例2 - ToArray 变成数组

向 Queue 类的实例中添加 3 个值，在不移除队列中元素的前提下将队列中的元素依次输出。

根据题目要求，可以使用 ToArray() 方法将 Queue 类的实例中存放的值复制到数组后再遍历数组。实现的代码如下。

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Queue queue = new Queue();
        queue.Enqueue("aaa");
        queue.Enqueue("bbb");
        queue.Enqueue("ccc");
        object[] obj = queue.ToArray();
        foreach(var v in obj)
        {
            Console.WriteLine(v);
        }
    }
}

执行上面的代码，效果如下图所示。

实例3 - GetEnumerator 枚举数

除了使用 ToArray() 方法以外，还可以使用 GetEnumerator() 方法来遍历，实现的代码如下。

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Queue queue = new Queue();
        queue.Enqueue("aaa");
        queue.Enqueue("bbb");
        queue.Enqueue("ccc");
        IEnumerator enumerator = queue.GetEnumerator();
        while (enumerator.MoveNext())
        {
            Console.WriteLine(enumerator.Current);
        }
    }
}

执行上面的代码，效果与使用 ToArray() 所示的效果相同。在实际应用中，我们可以自由选择上面两种方法。

3.Stack 堆栈 (先进后出)

Stack (栈)是常见的数据结构之一，栈是一种先进后出的结构，即元素从栈的尾部插入，从栈的尾部移除，类似于日常生活中搬家的时候装车，先装上车的东西要后拿下来。

集合中的 Stack 类模拟了栈操作，提供了栈中常用的属性和方法。

构造方法

Stack 类提供了 3 种构造方法，如下表所示。

构造方法	作用
Stack()	使用初始容量创建 Stack 的对象
Stack(ICollection col)	创建 Stack 的实例，该实例包含从指定实例中复制的元素，并且初始容量与复制的元素个数、增长因子相同
Stack(int capacity)	创建 Stack 的实例，并设置其初始容量

常用方法

Stack 类中的常用属性和方法如下表所示。

属性或方法	作用
Push(object obj)	向栈中添加元素，也称入栈
object Peek()	用于获取栈顶元素的值，但不移除栈顶元素的值
object Pop()	用于移除栈顶元素的值，并移除栈顶元素
Clear()	从 Stack 中移除所有的元素
Contains(object obj)	判断某个元素是否在 Stack 中
object[] ToArray()	复制 Stack 到一个新的数组中

下面通过实例来演示 Stack 类的使用。

实例

创建一个栈（Stack），模拟餐馆盘子的存取。

根据题目要求，先在栈中按顺序放置 5 个盘子，再将所有盘子取出，取盘子时应先取最上面的盘子，与栈的存取原理一致。具体的代码如下。

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Stack stack = new Stack();
        //向栈中存放元素
        stack.Push("1 号盘子");
        stack.Push("2 号盘子");
        stack.Push("3 号盘子");
        stack.Push("4 号盘子");
        stack.Push("5 号盘子");
        Console.WriteLine("取出盘子：");
        //判断栈中是否有元素
        while(stack.Count != 0)
        {
            //取出栈中的元素
            Console.WriteLine(stack.Pop());
        }
    }
}

执行上面的代码，效果如下图所示。

从上面的执行效果可以看出，通过 Stack 类提供的 Pop 方法可以依次从栈顶取出栈中的每一个元素。

4.Hashtable (哈希表)

Hashtable 类实现了 IDictionary 接口，集合中的值都是以键值对的形式存取的。

C# 中的 Hashtable 称为哈希表，也称为散列表，在该集合中使用键值对（key/value）的形式存放值。

换句话说，在 Hashtable 中存放了两个数组，一个数组用于存放 key 值，一个数组用于存放 value 值。

此外，还提供了根据集合中元素的 key 值查找其对应的 value 值的方法。

构造方法

Hashtable 类提供的构造方法有很多，最常用的是不含参数的构造方法，即通过如下代码来实例化 Hashtable 类。

Hashtable 对象名 = new Hashtable ();

常用方法

Hashtable 类中常用的属性和方法如下表所示。

属性或方法	作用
Count	集合中存放的元素的实际个数
void Add(object key,object value)	向集合中添加元素
void Remove(object key)	根据指定的 key 值移除对应的集合元素
void Clear()	清空集合
ContainsKey (object key)	判断集合中是否包含指定 key 值的元素
ContainsValue(object value)	判断集合中是否包含指定 value 值的元素

下面通过实例演示 Hashtable 类的使用。

实例

使用 Hashtable 集合实现图书信息的添加、查找以及遍历的操作。

根据题目要求，先向 Hashtable 集合中添加 3 个值，再根据所输入的 key 值查找图书名称，最后遍历所有的图书信息，代码如下。

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Hashtable ht = new Hashtable();
        ht.Add(1, "计算机基础");
        ht.Add(2, "C#高级编程");
        ht.Add(3, "数据库应用");
        Console.WriteLine("请输入图书编号");
        int id = int.Parse(Console.ReadLine());
        bool flag = ht.ContainsKey(id);
        if (flag)
        {
            Console.WriteLine("您查找的图书名称为：{0}", ht[id].ToString());
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("您查找的图书编号不存在！");
        }
        Console.WriteLine("所有的图书信息如下：");
        foreach(DictionaryEntry d in ht)
        {
            int key = (int)d.Key;
            string value = d.Value.ToString();
            Console.WriteLine("图书编号：{0}，图书名称：{1}", key, value);
        }
    }
}

执行上面的代码，效果如下图所示。

从上面的执行效果可以看出，在使用 Hashtable 时能同时存放 key/value 的键值对，由于 key 值是唯一的，因此可以根据指定的 key 值查找 value 值。

5.SortedList (有序列表)

SortedList 类实现了 IDictionary 接口 ,集合中的值都是以键值对的形式存取的。

C# SortedList 称为有序列表，按照 key 值对集合中的元素排序。

SortedList 集合中所使用的属性和方法与上一节《C# Hashtable》中介绍的 Hashtable 比较类似，这里不再赘述。

下面通过实例来演示 SortedList 集合的使用。

与HashTable 不同的是 SortedList 是有序的

实例

使用 SortedList 实现挂号信息的添加、查找以及遍历操作。

根据题目要求，向 SortedList 集合中添加 3 位挂号信息（挂号编号、姓名），并根据患者编号查找患者姓名，遍历所有的挂号信息。具体的代码如下。

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        SortedList sortList = new SortedList();
        sortList.Add(1, "小张");
        sortList.Add(2, "小李");
        sortList.Add(3, "小刘");
        Console.WriteLine("请输入挂号编号：");
        int id = int.Parse(Console.ReadLine());
        bool flag = sortList.ContainsKey(id);
        if (flag)
        {
            string name = sortList[id].ToString();
            Console.WriteLine("您查找的患者姓名为：{0}", name);
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("您查找的挂号编号不存在！");
        }
        Console.WriteLine("所有的挂号信息如下：");
        foreach(DictionaryEntry d in sortList)
        {
            int key = (int)d.Key;
            string value = d.Value.ToString();
            Console.WriteLine("挂号编号：{0}，姓名：{1}", key, value);
        }
    }
}

执行上面的代码，效果如下图所示。

从上面的执行效果可以看出，SortedList 集合中的元素是按 key 值的顺序排序的。