C#程序设计4.5 泛型和集合

单元4C#进阶编程知识目标（1）掌握结构化的异常处理机制；（2）深刻理解委托和事件；（3）掌握枚举和结构；（4）掌握字符串的常用方法；（5）掌握正则表达式的基本用法；（6）掌握常用的集合类和泛型集合类。能力目标（1）能够捕获并处理异常；（2）能使用枚举或结构描述数据；（3）能对文本进行较为复杂的处理；（4）能使用正则表达式实现文本的验证；（5）能定义和使用委托类型；（6）能给对象添加事件并能处理事件；（7）能使用集合类存储数据，能编写基于栈、队列、链表、哈希表等数据结构的程序。教学任务任务1异常处理任务2枚举和结构任务3委托和事件任务4字符串与正则表达式任务5泛型和集合单元4

C#进阶编程任务5泛型和集合引例实现简单迷宫。寻找一条从入口到出口的通路。知识储备知识点1：非泛型集合。知识点2：泛型概述。知识点3：泛型集合。集合概述如果对象可以提供对相关对象的引用，那么它就是一个集合，它可以遍历集合中的每个数据项；专业的说法是所有实现了System.Collections.IEnumerable接口的类的对象都是集合。数据集合类都位于System.Collections命名空间中。知识点1：非泛型集合常用集合类型1.ArrayList类2.Stack类3.Queue类4.Hashtable类集合优点数组Array是固定大小的，不能伸缩；而集合却是可变长的。数组要声明元素的类型，集合类的元素类型却是object。数组可读可写不能声明只读数组。集合类可以提供ReadOnly方法以只读方式使用集合。集合属性修改或者获取ArrayList的容量使用Capacity属性，通过设置该属性的值可以修改ArrayList的容量；读取该属性的值可以获取ArrayList的容量当为ArrayList对象添加的数据元素的个数超出初始化时指定的数据项个数时，ArrayList对象的容量还可以自动增长默认增长后的容量为原来的2倍，即数据项的个数为初始化时的2倍。ArrayList常用的属性和方法如下表所示属性说明Capacity获取或设置集合可包含的元素数Count获取集合中实际包含的元素数方法说明Add将元素添加到集合的结尾处Clear从集合中移除所有元素CopyTo将ArrayList或它的一部分复制到一维数组中Insert将元素插入到集合的指定索引处Remove从集合中移除特定值的第一个匹配项RemoveAt移除集合中指定索引处的元素Reverse将集合中元素的顺序反转Sort将集合或集合的一部分进行排序【例4-7】歌唱比赛计分器。从键盘输入评委打出的分数，去掉一个最高分和一个最低分，显示平均分。

class

Score

{

ArrayListal=new

ArrayList();

public

voidAddMark()

{

inti=0;

while(true)

{

Console.WriteLine("请输入评为分数，以-1结束");i=int.Parse(Console.ReadLine());

if(i!=-1)al.Add(i);

else

break;

}

}

public

voidDel()

{

if(al.Count>2)

{al.Sort();al.RemoveAt(0);al.RemoveAt(al.Count-1);

}

}

public

doubleAverage()

{

doublesum=0;

foreach(intiinal)

{sum+=i;

}

returnsum/al.Count;

}

}

class

Program

{

static

voidMain(string[]args)

{

Scores=new

Score();s.AddMark();s.Del();

Console.WriteLine("平均分是{0}",s.Average());

Console.ReadKey();

}

}Queue类Queue是先进先出的集合类，也成为队列。队列的特性是一端进，一端出，即先进入队列的元素将会先从出口出来。队列一般有入队和出队的操作，队列，先进先出。Enqueue方法入队列，Dequeue方法出队列。

class

Program

{

static

voidMain(string[]args)

{

Queueq=new

Queue();

Console.WriteLine("入队前，队列的大小{0}",q.Count);q.Enqueue("0001");q.Enqueue("洗发水");q.Enqueue(15);

Console.WriteLine("入队后，队列的大小{0}",q.Count);q.Dequeue();

Console.WriteLine("出对后，队列的大小{0}",q.Count);

foreach(objectiteminq)

{

Console.WriteLine("队列中的元素{0}",item);

}

Console.ReadKey();

}

}Stack类栈，后进先出。Push方法入栈，Pop方法出栈。Stack是又一重要的集合类，它的功能与Queue相似，但也有不同。它的特点是后进先出，即最后进入的元素会最先出来。堆栈一般有进栈和出栈的操作。【例4-8】实现数值进制的转换。

class

Program

{

static

stringConvert(inti,intj)

{

if(i<2||j>16)

{

return

"只能将十进制转化为二到十六进制";

}

Stackstack=new

Stack();

do

{

intk=i%j;

charc=(k<10)?(char)(k+48):(char)(k+55);stack.Push(c);}while((i=i/j)!=0);

strings="";

while(stack.Count>0)

{s+=stack.Pop().ToString();

}

returns;

}

static

voidMain(string[]args)

{

Console.WriteLine("请输入一个十进制数：");

inti=int.Parse(Console.ReadLine());

Console.WriteLine("请输入要转换的进制：");

intj=int.Parse(Console.ReadLine());

Console.WriteLine(Convert(i,j));

Console.ReadKey();

}

}HashTable类HashTable翻译为哈希表，表示键（key）/值（value）对的集合，这些键/值对根据键的哈希代码进行组织，每一个元素都是一个存储在字典实体对象中的键/值对。HashTable像一个字典，根据键可以找到相应的值。哈希表提供了添加元素和访问元素等方法，哈希表，名-值对。

class

Program

{

static

voidMain(string[]args)

{

Hashtableh=new

Hashtable(3);h.Add(1,"0001");h.Add(2,"洗发水");h.Add("decimal",15);

foreach(DictionaryEntryiteminh)

{

Console.WriteLine("{0}{1}",item.Key,item.Value);

}h.Remove("decimal");

Console.WriteLine("\n删除后的哈希表");

foreach(DictionaryEntryiteminh)

{

Console.WriteLine("{0}{1}",item.Key,item.Value);

}

Console.ReadKey();

}

}知识点2：泛型概述所谓泛型，即通过参数化类型来实现在同一份代码上操作多种数据类型，泛型编程是一种编程范式，它利用“参数化类型”将类型抽象化，从而实现更为灵活的复用。C#泛型赋予了代码更强的类型安全，更好的复用，更高的效率，更清晰的约束。泛型泛型，是指定类型的集合，是通过参数化类型来实现在同一份代码上操作多种数据的类型。泛型是在C#2.0引入的。泛型的字面意思是具有在多种数据类型上皆可操作，与模板有些相似。泛型引入了类型参数化的概念，能够实现定义的泛型类和方法将一个或多个类型的指定，推迟到客户端代码声明并实例化该类或方法的时候。在编写其他客户端代码时使用的单个类，不会引入运行时强制转换或装箱操作的成本或风险。只要提供数据类型就能使用这些强有力的数据结构。泛型的特点如果实例化泛型类型的参数相同，那么JIT编译器会重复使用该类型。C#的泛型类型可以应用于强大的反射技术。泛型无需类型的转换操作，减少了装箱和拆箱的操作，性能提高。泛型类型的声明不仅可单独声明，也可在基类中包含泛型类型的声明。使用泛型类型可以最大限度地重用代码、保护类型的安全以及提高性能。泛型最常见的用途是创建集合类。.NET2.0的System.Collections.Generics命名空间包含了泛型集合定义。各种不同的集合/容器类都被“参数化”了。为使用它们,只需简单地指定参数化的类型即可。常用泛型格式编程时需要引入System.Collection.Generic名称空间，最为常用的有以下两个：List<T>T类型对象的集合。使用方法与ArrayList类似，但它不仅比ArrayList更安全，而且明显地更加快速。Dictionary<K,V>V类型的项与K类型的键值相关的集合，可以理解Dictionary是Hashtable的泛型版本。知识点3：泛型集合创建T类型对象的泛型集合语法为：List<T>泛型对象名=newList<T>();添加泛型List<T>的数据项Add()：向列表尾部添加，输入参数为T类型数据AddRange()：向列表尾部添加，输入参数为T类型对象组Insert()：向指定位置添加，输入数据为位置索引和要添加的对象（T类型）示例：类型安全的泛型列表在上例中，我们编写了一个泛型的列表的例子，在尖括号内指定参数类型为int。该代码的执行将产生结果“Totalis7”。现在,如果去掉语句doubleList.Add(5.0)的注释，将得到一个编译错误。编译器指出它不能发送值5.0到方法Add(),因为该方法仅接受int型。不同于前例,这里的代码实现了类型安全。

List<int>aList=new

List<int>();aList.Add(3);aList.Add(4);

//aList.Add(5.0);

inttotal=0;

foreach(intvalinaList)

{total=total+val;

}

Console.WriteLine("Totalis{0}",total);示例：创建一个泛型类

public

class

MyList<T>

{

private

static

intobjCount=0;

publicMyList()

{objCount++;}

public

intCount

{

get

{returnobjCount;}

}

}

class

SampleClass{}

class

Program

{

static

voidMain(string[]args)

{

MyList<int>myIntList=new

MyList<int>();

MyList<int>myIntList2=new

MyList<int>();

MyList<double>myDoubleList=new

MyList<double>();

MyList<SampleClass>mySampleList=new

MyList<SampleClass>();

Console.WriteLine(myIntList.Count);//输出2

Console.WriteLine(myIntList2.Count);//输出2

Console.WriteLine(myDoubleList.Count);//输出1

Console.WriteLine(mySampleList.Count);//输出1

Console.WriteLine(new

MyList<SampleClass>().Count);//输出2

Console.ReadLine();

}

}【例4-9】编程判断一个字符串是否是回文。回文是指一个字符序列以中间字符为基准两边字符完全相同，如字符序列“ACBDEDBCA”是回文算法思想：判断一个字符序列是否是回文，就是把第一个字符与最后一个字符相比较，第二个字符与倒数第二个字符比较，依次类推，第i个字符与第n-i个字符比较。如果每次比较都相等，则为回文，如果某次比较不相等，就不是回文。因此，可以把字符序列分别入队列和栈，然后逐个出队列和出栈并比较出队列的字符和出栈的字符是否相等，若全部相等则该字符序列就是回文，否则就不是回文。

class

Program

{

static

voidMain(string[]args)

{

Stack<char>s=new

Stack<char>(50);

Queue<char>q=new

Queue<char>(50);

stringstr=Console.ReadLine();

for(inti=0;i<str.Length;++i)

{s.Push(str[i]);q.Enqueue(str[i]);

}

while(s.Count!=0&&q.Count!=0)

{

if(s.Pop()!=q.Dequeue())

{

break;

}

}

if(s.Count!=0||q.Count!=0)

{

Console.WriteLine("这不是回文！");

}

else

{

Console.WriteLine("这是回文！");

}

Console.ReadKey();

}

}泛型集合Dictionary<K,V>泛型集合Dictionary<K,V>存储数据的方式和哈希表类似，通过键/值对来保存数据。它具有泛型的全部特征，编译的时候就检查类型约束，获取元素的时候无须类型转换。定义语法如下：Dictionary<K,V>t=newDictionary<K,V>();泛型提供了很好的类型安全策略，添加、删除、遍历等操作和HashTable是类似的。27引例分析与实现——简单迷宫实现迷宫问题:寻找一条从入口到出口的通路。8123456781234567入口出口前进方向：上(北)、下(南)、左(西)、右(东)东南北西

走步规则：首先从向下开始，按照逆时针方向搜索下一步可能前进的位置28栈迷宫问题8123456781234567(1,1)i(2,1)i(3,1)i(4,1)i(5,1)i(6,1)(7,1)i引例分析29栈8123456781234567(1,1)i(2,1)i(3,1)i(4,1)i(5,1)i(6,1)(7,1)i@

@

(5,2)i(5,3)i(6,3)i(6,4)i…(8,8)iiiiii引例分析迷宫问题引例实现

/*向下（南）访问*/

static

boolstepdown(inti,intj)

{i++;

if(i>=8)

return

false;

if(a[i,j]==0)

return

true;

return

false;

}

/*向右（东）访问*/

static

boolstepright(inti,intj)

{j++;

if(j>=8)

return

false;

if(a[i,j]==0)return

true;

return

false;

}/*向上（北）访问*/

static

boolstepup(inti,intj)

{i--;

if(i<0)

return

false;

if(a[i,j]==0)

return

true;

return

false;

}

/*向左（西）访问*/

static

boolstepleft(inti,intj)

{j--;

if(j<0)

return

false;

if(a[i,j]==0)

return

true;

return

false;

}

static

voidmigong(Stack<int>s)

{

inti=0,j=0,x;

while(true)

{

if(a[i,j]==0)

{s.Push((i+1)*10+j+1);a[i,j]=1;

if(s.Peek()==88)return;

}

if(stepdown(i,j))i++;

else

if(stepright(i,j)