C#进阶高级语法之LINQ

LINQ是C#编程语言中的一项强大功能，它通过将查询直接集成到编程语言中，大幅度简化了数据查询的代码编写工作。

A-李碧豪

1744人浏览 · 2024-06-10 11:19:30

A-李碧豪 · 2024-06-10 11:19:30 发布

🐳简介

LINQ是C#编程语言中的一项强大功能，它通过将查询直接集成到编程语言中，大幅度简化了数据查询的代码编写工作。

LINQ的应用场景：

数据源支持：LINQ可查询的数据源类型极为广泛，包括SQL Server数据库、XML文档、ADO.NET数据集以及任何支持IEnumerable接口的对象集合。
查询表达式：使用LINQ查询表达式，可以对数据源执行复杂的筛选、排序和投影操作。例如，从数据库中检索特定条件的数据记录，或从XML文档中提取符合特定规则的节点。

🐳扩展方法

LINQ中的扩展方法提供了一种声明性的数据查询和操作方式，使得在C#中对集合的操作更为方便和高效。以下是一些常用的LINQ扩展方法：

Where - 这个方法用于过滤出集合中满足指定条件的元素

List<int> numbers = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5 };  
var evenNumbers = numbers.Where(n => n % 2 == 0).ToList(); // { 2, 4 }

Select - 选择集合中的元素，并可能进行转换

List<string> words = new List<string> { "apple", "banana", "cherry" };  
var wordLengths = words.Select(w => w.Length).ToList(); // { 5, 6, 6 }

SelectMany - 将多个集合合并为一个集合

List<string[]> wordGroups = new List<string[]> { new string[] { "apple", "banana" }, new string[] { "cherry", "date" } };  
var flattened = wordGroups.SelectMany(group => group).ToList(); // { "apple", "banana", "cherry", "date" }

OrderBy 和 ThenBy - 对集合进行排序

List<string> fruits = new List<string> { "banana", "apple", "cherry" };  
var sortedFruits = fruits.OrderBy(f => f).ToList(); // { "apple", "banana", "cherry" }  
// 使用 ThenBy 进行多级排序  
var sortedFruitsByLength = fruits.OrderBy(f => f.Length).ThenBy(f => f).ToList(); // { "apple", "cherry", "banana" }

Any - 检查集合中是否有满足条件的元素

List<int> numbers = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5 };  
bool hasEvenNumber = numbers.Any(n => n % 2 == 0); // true

All - 检查集合中所有元素是否都满足条件

List<int> numbers = new List<int> { 2, 4, 6, 8, 10 };  
bool areAllEven = numbers.All(n => n % 2 == 0); // true

Count - 计算集合中满足条件的元素的数量

List<int> numbers = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5 };  
int evenCount = numbers.Count(n => n % 2 == 0); // 2

First 和 FirstOrDefault - 获取集合中的第一个元素，或第一个满足条件的元素；如果没有找到，则First会抛出异常，而FirstOrDefault会返回默认值

List<int> numbers = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5 };  
int firstEven = numbers.FirstOrDefault(n => n % 2 == 0); // 2

GroupBy - 根据某个键对集合中的元素进行分组

List<string> fruits = new List<string> { "apple", "banana", "cherry", "date", "elderberry" };  
var groupedByFirstLetter = fruits.GroupBy(f => f[0]).ToList(); // 按首字母分组

Take 和 Skip - 分别用于从集合的开始处获取一定数量的元素，或跳过一定数量的元素

List<int> numbers = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5 };  
var firstThree = numbers.Take(3).ToList(); // { 1, 2, 3 }  
var lastTwo = numbers.Skip(3).ToList(); // { 4, 5 }

Distinct - 去除集合中的重复元素

List<int> numbers = new List<int> { 1, 2, 2, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4 };  
var uniqueNumber = numbers.Distinct();

Single - 用于从集合中返回唯一的元素。如果集合中不包含任何元素或包含多个元素，该方法将抛出异常。与 First 和 Last 方法不同，Single 要求集合中必须只有一个元素。First 和 Last 分别返回集合中的第一个和最后一个元素，而不管集合中有多少元素。

List<int> numbers = new List<int> { 5 };  
int uniqueNumber = numbers.Single(); // 返回 5，因为集合中只有一个元素  
  
// 如果使用带条件的 Single  
List<int> numbersWithCondition = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5, 5, 6 };  
int uniqueOddNumber = numbersWithCondition.Single(n => n % 2 != 0); 
// 这将抛出异常，因为存在多个奇数

Max - 返回集合中的最大值。

int[] intNumbers = new int[] { 1, 4, 3, 4 };  
int intMax = intNumbers.Max(); // 返回 4

Min - 返回集合中的最小值。

float[] floatNumbers = new float[] { 1.0f, 3.0f, 6.0f };  
float floatMin = floatNumbers.Min(); // 返回 1.0

Sum - 计算集合中所有元素的和。

int[] numbers = { 5, 4, 1, 3, 0 };  
double sum = numbers.Sum(); // 计算结果为 13

Average - 计算集合中所有元素的平均值。

List<int> grades = new List<int> { 78, 92, 100, 37, 81 };  
double average = grades.Average(); 计算结果为 77.5999

🐳集合转换

简单类型转换

假设你有一个int类型的集合，你想要将其转换为double类型的集合

int[] intNumbers = { 1, 2, 3, 4, 5 };  
double[] doubleNumbers = intNumbers.Select(i => (double)i).ToArray();

ToArray() - 整数集合（IEnumerable<int>），转换为一个整数数组（int[]）

List<int> numbers = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5 };  
  
// 使用LINQ的ToArray方法将List<int>转换为int[]  
int[] numbersArray = numbers.ToArray();

ToList() - 整数序列（IEnumerable<int>），转换为一个列表（List<int>）

 IEnumerable<int> query = Enumerable.Range(1, 5); // 生成1到5的整数序列  
  
// 使用LINQ的ToList方法将IEnumerable<int>转换为List<int>  
List<int> numbersList = query.ToList();

🐳链式编程

在LINQ（Language Integrated Query）中，链式编程（也称为方法链或流畅接口）是一种常见的编程模式，它允许你通过一系列的方法调用将多个操作链接在一起，从而以流畅的方式构建和执行查询。链式编程通过返回查询本身（或至少是一个支持后续操作的类型）的每个方法调用来实现。

以下是一个使用LINQ链式编程的示例，它从一个整数列表中筛选出偶数，并将这些偶数乘以2，最后将这些结果转换为数组：

 List<int> numbers = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };  
  
     // 使用LINQ链式编程来筛选偶数，乘以2，并转换为数组  
     int[] evenNumbersDoubled = numbers  
         .Where(n => n % 2 == 0) // 筛选偶数  
         .Select(n => n * 2)     // 将偶数乘以2  
         .ToArray();             // 将结果转换为数组

🐳总结

LINQ的引入大大提高了数据处理的效率和灵活性。然而，就像任何技术一样，LINQ也有其优点和缺点。

优点：

统一的数据访问模型：LINQ为不同的数据源提供了一个统一的查询语法，使得开发人员可以使用相同的技术来查询和操作各种类型的数据，无论是内存中的集合、数据库、XML文档还是其他数据源。
类型安全：LINQ查询在编译时进行类型检查，这有助于减少运行时错误。开发人员可以清楚地知道他们正在查询的数据类型，并据此编写更健壮的代码。
可读性：LINQ查询语法直观易懂，尤其是对于那些熟悉SQL的开发人员来说。查询可以像编写普通代码一样编写和调试，这提高了代码的可读性和可维护性。
强大的查询功能：LINQ提供了丰富的查询操作符，如筛选、排序、分组、聚合等，使得开发人员可以轻松地构建复杂的查询。此外，LINQ还支持Lambda表达式和匿名类型，进一步增强了查询的灵活性和功能。
延迟执行：LINQ查询在默认情况下是延迟执行的，这意味着查询本身不会立即执行，而是在需要结果时（如调用ToList()、ToArray()等方法时）才执行。这种延迟执行机制有助于提高查询的性能和效率。

缺点：

性能开销：虽然LINQ查询在大多数情况下都能提供很好的性能，但在某些情况下，使用LINQ可能会导致额外的性能开销。例如，当处理大量数据时，LINQ查询可能会比传统的循环遍历慢一些。此外，LINQ查询在编译时需要生成额外的代码和元数据，这也会增加一些性能开销。
学习曲线：虽然LINQ查询语法直观易懂，但对于初学者来说，学习如何有效地使用LINQ可能需要一些时间和实践。特别是对于那些没有SQL经验的开发人员来说，可能需要一些时间来适应和理解LINQ的查询概念。
限制：尽管LINQ非常强大和灵活，但它也有一些限制。例如，某些复杂的查询或操作可能无法使用LINQ来表达，或者需要使用更复杂的技术来实现。此外，LINQ查询的结果通常是强类型的，这可能导致在某些情况下需要额外的类型转换或处理。
与现有技术的集成：在某些情况下，可能需要将LINQ与其他技术（如ORM框架、数据库访问技术等）集成使用。这可能会增加代码的复杂性，并需要额外的配置和调试工作。
调试困难：虽然LINQ查询在大多数情况下都可以正常工作，但在某些复杂的查询中，可能会出现难以调试的问题。这可能是因为查询的复杂性、延迟执行机制或与其他技术的集成问题等原因导致的。