C#入門經典 －－ 11.1 集合

    C#中的數組實現為System.Array類的執行個體，它們只是集合類中的一種。集合類一般用於處理對象列表，其功能比簡單數組要多，這些功能是通過實現System.Collections命名空間中的介面而獲得的，因此介面的文法已經標準化了。

    集合的功能（包括基本函數，例如用[index]文法訪問集合中的項。）可以通過介面來實現，該介面不僅沒有限制我們使用基本集合類，例如System.Array，相反，我們還可以建立自己的定製集合類。這些集合可以專用於要枚舉的對象（即要從中建立集合的對象）。這麼做的一個優點是定製的集合類可以是強型別化的。也就是說，從集合中提取項時，不需要把它們轉換為正確的類型。另一個優點是提供專門的方法，例如，可以提供獲得項子集的快捷方法。

    在System.Collections命名空間中有許多介面都提供了基本的集合功能：

• IEnumerable可以迭代集合中的項。
• ICollection（繼承於IEnumerable）可以擷取集合中項的個數，並能把項複製到一個簡單的數群組類型中。
• IList（繼承於ICollection）提供了集合的項列表，並可以訪問這些項，以及其他一些與項列表相關的功能。
• IDictionary（繼承於ICollection）類似於IList，但提供了可通過鍵碼值而不是索引訪問的項列表。

    System.Array類實現了IList、ICollection和IEnumerable，但不支援IList的一些更進階的功能，表示大小固定的項列表。

11.1.1 使用集合

    System.Collections命名空間中的一個類System.Collections.ArrayList也實現了IList、ICollection和IEnumerable介面，但實現的方式比System.Array更複雜。

【樣本】

   類Animal

   1:  namespace Ch11Ex01

   2:  {

   3:      class Animal

   4:      {

   5:          protected string name;

   6:   

   7:          public string Name

   8:          {

   9:              get

  10:              {

  11:                  return name;

  12:              }

  13:              set

  14:              {

  15:                  name = value;

  16:              }

  17:          }

  18:   

  19:          public Animal()

  20:          {

  21:              name = "The animal with no name";

  22:          }

  23:   

  24:          public Animal(string newName)

  25:          {

  26:              name = newName;

  27:          }

  28:   

  29:          public void Feed()

  30:          {

  31:              Console.WriteLine("{0} has been feed.",name);

  32:          }

  33:      }

  34:  }

類Cow

   1:  namespace Ch11Ex01

   2:  {

   3:      class Cow:Animal

   4:      {

   5:          public void Milk()

   6:          {

   7:              Console.WriteLine("{0} has ben milked.",name);

   8:          }

   9:   

  10:          public Cow(string name)

  11:              : base(name)

  12:          { 

  13:   

  14:          }

  15:      }

  16:  }

類Chicken

   1:  class Chicken: Animal

   2:      {

   3:          public void LayEgg()

   4:          {

   5:              Console.WriteLine("{0} has laid an egg.",name);

   6:          }

   7:   

   8:          public Chicken(string name):base(name)

   9:          {

  10:   

  11:          }

  12:      }

 Program代碼：

class Program    {        static void Main(string[] args)        {            Console.WriteLine("Create an Array type collection of Animal objects and use it.");            Animal[] animalArray = new Animal[2];            Cow myCow1 = new Cow("Deirdre");            animalArray[0] = myCow1;            animalArray[1] = new Chicken("Ken");            foreach (Animal myAnimal in animalArray)            {                Console.WriteLine("New {0} object added to Array collection,Name = {1}",myAnimal.ToString(),myAnimal.Name);            }            Console.WriteLine("Array collection contains {0} objects.",animalArray.Length);            animalArray[0].Feed();            ((Chicken)animalArray[1]).LayEgg();            Console.WriteLine();            Console.WriteLine("Create an ArrayList type collection of Animal objects and use it.");            ArrayList animalArrayList = new ArrayList();            animalArrayList.Add(new Cow("Hayley"));            animalArrayList.Add(new Chicken("Rory"));            foreach (Animal myAnimal in animalArrayList)            {                Console.WriteLine("New {0} object added to Array collection,Name = {1}",myAnimal.ToString(),myAnimal.Name);            }            ((Cow)animalArrayList[0]).Feed();            ((Chicken)animalArrayList[1]).LayEgg();            Console.WriteLine();            Console.WriteLine("Addition manipulation of ArrayList:");            animalArrayList.RemoveAt(0);            ((Animal)animalArrayList[0]).Feed();            animalArrayList.AddRange(animalArray);            ((Chicken)animalArrayList[2]).LayEgg();            Console.WriteLine("The animal called {0} is at index {1}",myCow1.Name,animalArrayList.IndexOf(myCow1));            myCow1.Name = "Janice";            Console.WriteLine("The animal is now called {0}",((Animal)animalArrayList[1]).Name);            Console.ReadKey();        }    }

 運行結果如下：

【樣本說明】

    這個樣本建立了兩個對象集合，第一個集合使用System.Array（這是一個簡單的數組），第二個集合使用

System.Collections.ArrayList類。這兩個集合都是Animal對象，在Animal.cs中定義。Animal類是抽象類別，所以不能進行

執行個體化。但通過多態性，可以使用集合中項成為派生於Animall類的Cow和Chicken類執行個體。

    下面首先通過比較這兩種集合的代碼和結果，討論一下這兩種集合的類似操作。

    首先是集合的建立。對於簡單的數組來說，必須用固定的大小來初始化數組，才能使用它。

         Animal[] animalArray ＝ new Animal[2];

    而ArrayList集合不需要初始化其大小，所以可以使用下面的代碼建立列表anmialArrayList：

         ArrayList animalArrayList = new ArrayList();

       這個類還有另外兩個建構函式。第一個建構函式把現有的集合作為一個參數，把現有集合的內容複寫到新執行個體中；而另一個建構函式通過一個參數設定集合的容量（capactiy）。這個容量用一個int值指定，設定集合中可以包含的項數。但是這並不是真實的容量，因為如果集合中的項數超過了這個值，容量就會自動增大一倍。

    因為數組是參考型別的，所以用一個長度初始化數組並沒有初始化它所包含的項。要使用一個指定的項，該項還需要初始化，即需要給這個項賦予初始化了的對象：

                    Cow myCow1 = new Cow("Deirdre");

           animalArray[0] = myCow1;

           animalArray[1] = new Chicken("Ken");

    這段代碼以兩種方式完成該初始化任務：用現有的Cow對象來賦值，或者通過建立一個新的Chicken對象來賦值。主要區別是前者引用了數組中的對象。

    對於ArrayList集合，它沒有現成的項，也沒有null引用的項。這樣就不能以相同的方式給索引賦予新執行個體。我們使用ArrayList對象的Add()方法添加新項：

        Cow myCow2 = new Cow("Hayley");

       animalArrayList.Add(myCow2);

    animalArrayList.Add(new Chicken("Rory"));

   除了文法略有不同外，還可以用相同的方式把新對象或現有的對象添加到集合中。

   以這種方式添加完項後，就可以使用與數組相同的文法來重寫它們，例如：

      animalArrayList[0] = new Cow("Alma");

   可以使用foreach結構迭代一個數組，因為System.Array類實現了IEnumerable介面，這個介面的唯一方法GetEnumerator()可以迭代集合中的項目。在代碼中，我們寫出了數組中的每個Animal對象的資訊：

           foreach (Animal myAnimal in animalArray)

       {

            Console.WriteLine("New {0} object added to Array collection,Name = {1}",myAnimal.ToString(),

                    myAnimal.Name);

       }

    這裡使用的ArrayList對象也支援IEumerable介面；並可以與foreach一起使用，此時文法是相同的。

       foreach (Animal myAnimal in animalArrayList)

      {

         Console.WriteLine("New {0} object added to Array collection,Name = {1}",myAnimal.ToString(),

                  myAnimal.Name);

      }

    接著，使用數組的Length屬性，在螢幕上輸出數組中項的個數：

       Console.WriteLine("Array collection contains {0} objects.",animalArray.Length);

    也可以使用ArrayList集合得到相同的結果，但要使用Count屬性，該屬性是ICollection介面的一部分：

      Console.WriteLine("ArrayList collection contains {0} objects.",animalArrayList.Count);

    簡單數組是強型別化的，可以直接存取它們所包含的項類型。所以可以直接調用項的方法：

      animalArray[0].Feed();

    數組的類型是抽象類別型Animal，因此不能直接調用有衍生類別提供的方法，而必須使用資料類型轉換：

     ((Chicken)animalArray[1]).LayEgg();

    ArrayList集合是System.Object對象的集合（通過多態性賦給Animal對象），所以必須對所有的項進行資料類型轉換：

      ((Animal)animalArrayList[0]).Feed();

      ((Chicken)animalArrayList[1]).LayEgg();

    代碼的剩餘部分利用的一些ArrayList集合功能超出了Array集合的功能範圍。

    首先，可以使用Remove()和RemoveAt()方法刪除項，這兩個方法是在ArrayList類中實現的IList介面的一部分。它們分別根據項目引用或索引把項目從數組中刪除。在本例中，我們使用後一個方法刪除添加在到列表中的第一個項，即Name屬性為Hayley的Cow對象：

      animalArrayList.RemoveAt(0);

    另外，還可以使用：

      animalArrayList.Remove(myCow2);

    無論採用哪種方式，集合中唯一剩下的項是Chicken對象，可以用下面的方式訪問它：

      ((Animal)animalArrayList[0]).Feed();

    對ArrayList對象中的項進行修改，使數組中剩下N個項，其實現方式與保留0～N-1的索引相同。例如，刪除索引為0的項，會使其他項在數組中移動一個位置，所以應使用索引0來訪問Chicken對象，而不是1。不再有索引為1的項了（因為集合中最初只有兩個項），所以如果試圖執行下面的代碼，就會拋出異常：

      ((Animal)animalArrayList[1]).Feed();

    ArrayList集合可以用AddRange()方法一次添加好幾個項。這個方法接受帶有ICollection介面的任何對象，該介面包含前面的代碼所建立的animalArray數組：

      animalArrayList.AddRange(animalArray);

    AddRange()方法不是ArrayList提供的任何介面的一部分。這個方法專用於ArrayList類，論證了可以在集合類中執行定製操作，而不僅僅是前面介紹的介面要求的操作。這個類還提供了其他有趣的方法，例如InsterRange()，它可以把數組對象插入到列表中的任何位置，還有用於給數組排序和重新排序的方法。

    最後，再回頭來看看對同一個對象進行多個引用。使用IList介面中的IndexOf()方法可以看出，myCow1（最初添加到animalArray中的一個對象）現在是animalArrayList集合中的一部分，它的索引如下：

      Console.WriteLine("The animal called {0} is at index {1}.",myCow1.Name,animalArrayList.IndexOf(myCow1));

    例如，接下來的兩行代碼通過對象引用重新命名了對象，並通過集合引用顯示了新名稱：

      myCow1.Name = "Janice";

      Console.WriteLine("The animal is now called {0}.",((Animal)animalArrayList[1].Name));