12.3.3Классы обобщенных коллекций

Kлассы обобщенных коллекций по большей части соответствуют своим необобщенным аналогам, хотя в некоторых случаях они носят другие имена. Отличаются они также своей организацией и функциональными возможностями. Классы обобщенных коллекций определяются в пространстве имен System.Collections.Generic:

Dictionary<Tkey, TValue> Сохраняет пары "ключ-значение". Обеспечивает такие же функциональные возможности, как и необобщенный класс Hashtable

HashSet<T> Сохраняет ряд уникальных значений, используя хештаблицу

LinkedList<T> Сохраняет элементы в двунаправленном списке

List<T> Создает динамический массив. Обеспечивает такие же функциональные возможности, как и необобщенный класс ArrayList

Queue<T> Создает очередь. Обеспечивает такие же функциональные возможности, как и необобщенный класс Queue

SortedDictionary<TKey, TValue> Создает отсортированный список из пар "ключ-значение"

SortedList<TKey, TValue> Создает отсортированный список из пар "ключ-значение". Обеспечивает такие же функциональные возможности, как и необобщенный класс SortedList

SortedSet<T> Создает отсортированное множество

Stack<T> Создает стек. Обеспечивает такие же функциональные возможности, как и необобщенный класс Stack

В пространстве имен System.Collections.Generic находятся также следующие классы: класс SynchronizedCollection<T> синхронизированной коллекции на основе класса IList<T>; класс SynchronizedReadOnlyCollection<T>, доступной только для чтения синхронизированной коллекции на основе класса IList<T>; абстрактный класс SynchronizedKeyCollection<K, Т>, служащий в качестве базового для класса коллекции System.ServiceModel.UriSchemeKeyedCollection; а также класс KeyedByTypeCollection<T> коллекции, в которой в качестве ключей используются отдельные типы данных.

12.4Класс ArrayList

В классе ArrayList поддерживаются динамические массивы, расширяющиеся и сокращающиеся по мере необходимости. В языке C# стандартные массивы имеют фиксированную длину, которая не может изменяться во время выполнения программы. Это означает, что количество элементов в массиве нужно знать заранее. Но иногда требуемая конкретная длина массива остается неизвестной до самого момента выполнения программы. Именно для таких ситуаций и предназначен класс ArrayList. В классе ArrayList определяется массив переменной длины, который состоит из ссылок на объекты и может динамически увеличивать и уменьшать свой размер.

Массив типа ArrayList создается с первоначальным размером. Если этот размер превышается, то массив автоматически расширяется. А при удалении объектов из такого массива он автоматически сокращается. Коллекции класса ArrayList широко применяются в практике программирования на C#. Многие способы применения коллекций класса ArrayList распространяются и на другие коллекции, в том числе и на обобщенные. В классе ArrayList реализуются интерфейсы ICollection, IList, IEnumerable и ICloneable. Ниже приведены конструкторы класса ArrayList:

public ArrayList()

public ArrayList(ICollection с)

public ArrayList(int capacity)

Первый конструктор создает пустую коллекцию класса ArrayList с нулевой первоначальной емкостью. Второй конструктор создает коллекцию типа ArrayList с количеством инициализируемых элементов, которое определяется параметром с и равно первоначальной емкости массива. Третий конструктор создает коллекцию, имеющую указанную первоначальную емкость, определяемую параметром capacity. В данном случае емкость обозначает размер базового массива, используемого для хранения элементов коллекции. Емкость коллекции типа ArrayList может увеличиваться автоматически по мере добавления в нее элементов.

В классе ArrayList определяется ряд собственных методов, помимо тех, что уже объявлены в интерфейсах, которые в нем реализуются. Коллекцию класса ArrayList можно отсортировать, вызвав метод Sort(). В этом случае поиск в отсортированной коллекции с помощью метода BinarySearch() становится еще более эффективным. Содержимое коллекции типа ArrayList можно также обратить, вызвав метод Reverse(). Некоторые из наиболее часто используемых методов класса ArrayList перечислены ниже:

AddRange()

Добавляет элементы из коллекции в конец вызывающей коллекции типа ArrayList

BinarySearch()

Выполняет поиск в вызывающей коллекции значения. Возвращает индекс найденного элемента. Если искомое значение не найдено, возвращает отрицательное значение. Вызывающий список должен быть отсортирован

СоруТо()

Копирует содержимое вызывающей коллекции в массив, который должен быть одномерным и совместимым по типу с элементами коллекции

FixedSize()

Заключает коллекцию в оболочку типа ArrayList с фиксированным размером и возвращает результат. Возвращает часть вызывающей коллекции типа ArrayList. Часть возвращаемой коллекции начинается с элемента, указываемого по индексу, и включает количество элементов, определяемое параметром count. Возвращаемый объект ссылается на те же элементы, что и вызывающий объект.

IndexOf()

Возвращает индекс первого вхождения объекта в вызывающей коллекции. Если искомый объект не обнаружен, возвращает значение -1

InsertRange()

Вставляет элементы коллекции в вызывающую коллекцию, начиная с элемента, указываемого по индексу

Readonly()

Заключает коллекцию в оболочку типа ArrayList, доступную только для чтения, и возвращает результат

RemoveRange()

Удаляет часть вызывающей коллекции, начиная с элемента, указываемого по индексу index, и включая количество элементов, определяемое параметром count

Sort()

Сортирует вызывающую коллекцию по нарастающей

В классе ArrayList поддерживается также ряд методов, оперирующих элементами коллекции в заданных пределах. Так, в одну коллекцию типа ArrayList можно вставить другую коллекцию, вызвав метод InsertRange(). Для удаления из коллекции элементов в заданных пределах достаточно вызвать метод RemoveRange(). А для перезаписи элементов коллекции типа ArrayList в заданных пределах элементами из другой коллекции служит метод SetRange(). И наконец, элементы коллекции можно сортировать или искать в заданных пределах, а не во всей коллекции.

По умолчанию коллекция типа ArrayList не синхронизирована. Для получения синхронизированной оболочки, в которую заключается коллекция, вызывается метод Synchronized().

В классе ArrayList имеется также приведенное ниже свойство Capacity, помимо свойств, определенных в интерфейсах, которые в нем реализуются:

public virtual int Capacity { get; set; }

Свойство Capacity позволяет получать и устанавливать емкость вызывающей коллекции типа ArrayList. Емкость обозначает количество элементов, которые может содержать коллекция типа ArrayList до ее вынужденного расширения. Как упоминалось выше, коллекция типа ArrayList расширяется автоматически, и поэтому задавать ее емкость вручную необязательно. Но из соображений эффективности это иногда можно сделать, если количество элементов коллекции известно заранее. Благодаря этому исключаются издержки на выделение дополнительной памяти.

С другой стороны, если требуется сократить размер базового массива коллекции типа ArrayList, то для этой цели достаточно установить меньшее значение свойства Capacity. Но это значение не должно быть меньше значения свойства Count. Напомним, что свойство Count определено в интерфейсе ICollection и содержит количество объектов, хранящихся в коллекции на данный момент. Всякая попытка установить значение свойства Capacity меньше значения свойства Count приводит к генерированию исключения ArgumentOutOfRangeException. Поэтому для получения такого количества элементов коллекции типа ArrayList, которое содержится в ней на данный момент, следует установить значение свойства Capacity равным значению свойства Count. Для этой цели можно также вызвать метод TrimToSize().

Давайте рассмотрим пример использования некоторых методов класса ArrayList:

using System;

using System.Collections;

namespace ConsoleApplication1

{

class MyCollection

{

public static ArrayList NewCollection(int i)

{

Random ran = new Random();

ArrayList arr = new ArrayList();

for (int j = 0; j < i; j++)

arr.Add(ran.Next(1, 50));

return arr;

}

public static void RemoveElementMyCollection(int i, int j,

ref ArrayList arr)

{ arr.RemoveRange(i, j); }

public static void AddElementInMyCollection(int i, ref ArrayList arr)

{

Random ran = new Random();

for (int j = 0; j < i; j++)

arr.Add(ran.Next(1, 50));

}

public static void WriteMyCollection(ArrayList arr)

{

foreach (int a in arr)

Console.Write("{0}\t", a);

Console.WriteLine("\n");

}

}

class Program

{

static void Main()

{

// Создадим новую коллекцию чисел длиной 8

ArrayList Coll = MyCollection.NewCollection(8);

Console.WriteLine("Исходная коллекция чисел: ");

MyCollection.WriteMyCollection(Coll);

// Удалим пару элементов

MyCollection.RemoveElementMyCollection(5, 2, ref Coll);

Console.WriteLine("Коллекция после удаления предпоследних"+

" двух элементов: ");

MyCollection.WriteMyCollection(Coll);

// Добавим еще несколько элементов

MyCollection.AddElementInMyCollection(10, ref Coll);

Console.WriteLine("Добавили 10 элементов: ");

MyCollection.WriteMyCollection(Coll);

// Отсортируем теперь коллекцию

Coll.Sort();

Console.WriteLine("Отсортированная коллекция: ");

MyCollection.WriteMyCollection(Coll);

Console.ReadLine();

}

}

}

Выполнение программы:

Исходная коллекция чисел:

37 17 10 29 14 18 47 47

Коллекция после удаления предпоследних двух элементов:

37 17 10 29 14 47

Добавили 10 элементов:

37 17 10 29 14 47 17 31 11

22 13 31 31 30 11 41

Отсортированная коллекция:

10 11 11 13 14 17 17 22 29

30 31 31 31 37 41 47