System.Collections.Generic代碼閱讀筆記LinkedList SortedDictionary SortedList SortedSet

代碼來自ILSpy分析結果，與實際代碼可能有些微出入。手寫版http://min.us/mqjnYB

從下面可以看到，LinkedList是雙向鏈表，但是SortedList實際上使用的還是數組。

而SortedDictionary與SortedSet關係非常緊密。

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LinkedList<T> 通過雙向鏈表這種資料結構實現。

關鍵資料成員：LinkedListNode head;

很顯然這是鏈表的頭。每個Node會有Previous以及Next這樣的property。

Find()功能通過遍曆List實現，所以是O( n )

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Queue<T> 先進先出的隊列。

關鍵資料成員： T[] _array; 毫無疑問，是通過數組來存放資料。

_tail; _head; _size;

有頭有尾有大小，基本就是這樣。

關鍵操作Enqueue()入隊列 Dequeue()出隊列。

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SortedDictionary<T> 索引值對字典資料類型，介面是IDictionary<TKey, TValue>。

內部關鍵資料成員TreeSet< KeyValuePair<TKey, TValue> > _set;

而TreeSet繼承了SortedSet，操作基本上都是通過類似這樣：第一個值使用Key，第二個值使用Default（TValue）
構造產生，然後調用_set的相關操作。

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SortedList<T> 排序列表

TKey[] keys;

TKey[] values;

_size;

Add()，通過Array.BinarySearch<TKey>找到索引位置，然後進行插入操作。O(log n)。

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另外要說一下，這裡面的比較都是使用了IComparer，這實際上使用了設計模式中的策略模式，讓使用者可以自己定製。預設情況下是使用Comparer<T>.Default.

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SortedSet<T>

關鍵資料成員：SortedSet<T>.Node root;

插入操作為AddIfNotPresent()這個函數名字已經說明了一切。

內部構造使用的資料結構為紅/黑樹狀結構（一種自平衡二叉搜尋樹），有IsBlack和IsRed，以及Left、Right這些property。

搜尋、插入、刪除都是O(log n)。

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另外要注意其中的Reverse()函數，使用了yield return xxx;以及yield break;這兩種用法。

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Stack<T>

T[] _array; 後進先出，沒啥可說的。

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HashSet<T>

關鍵資料成員：

int[] m_buckets;

HashSet<T>.Slot[] m_slots;

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Slot的定義如下：

internal struct Slot
{
  internal int hashCode;
  internal T value;
  internal int next;
}

搜尋或者是插入演算法基本上是這個路子：

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int num = this.InternalGetHashCode(value);
for (int i
= this.m_buckets[num % this.m_buckets.Length] - 1; i >= 0; i
= this.m_slots[i].next)
{
   //if (this.m_slots[i].hashCode ==
num && this.m_comparer.Equals(this.m_slots[i].value, value))
…
}

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這裡是搜尋，先算出一個雜湊值，然後判斷在那個桶中，拿到桶裡面第一個元素（this.m_slots[i]）。

然後通過next這個成員變數來擷取下一個索引位置，然後對hash代碼以及通過comparer比較。

（圖片來自http://en.wikipedia.org/wiki/Hash_table）

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插入操作也差不多，在這裡面有一個this.m_freeList（一個int整數）儲存了空閑列表位置，

然後把要插入的元素放在這個列表位置，再把m_freelist設定為這個列表位置的next。

因為空白間可能不是連續的，所以我們使用的m_freelist這個位置與next未必是緊挨著的關係。

這個空閑列表的next關係維護，是由IncreaseCapacity()函數完成。其實C語言中的malloc函數也可以這樣簡單實現（當然實際中malloc肯定是複雜的多得多得多）。

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