13.2. Простір імен System.Collections

У просторі імен System.Collections визначені набори стандартних колекцій і інтерфейсів, які реалізовані в цих колекціях. У таблиці 13.2 приведені найбільш важливі інтерфейси.

Таблиця 13.2

Інтерфейси простору імен System.Collections

Інтерфейс	Призначення
ICollection	Визначає загальні характеристики (наприклад, розмір) для набору елементів
IComparer	Дозволяє порівнювати два об'єкти
IDictionary	Дозволяє представляти вміст об'єкту у вигляді пар “ім'я-значення”
IDictionaryEnumerator	Використовується для нумерації вмісту об'єкту, що підтримує інтерфейс IDictionary

Продовження таблиці 13.2

Інтерфейс	Призначення
IEnumerable	Повертає інтерфейс IEnumerator для вказаного об'єкту
IEnumerator	Зазвичай використовується для підтримки оператора foreach відносно об'єктів
IHashCodeProvider	Повертає хеш-код для реалізації типу із застосуванням вибраного користувачем алгоритму хешування
IList	Підтримує методи додавання, видалення і індексування елементів в списку об'єктів

У таблиці 13.3 перераховані основні колекції, визначені в просторі System. Collections.

Таблиця 13.3

Колекції простору імен System.Collections

Клас	Призначення	Найважливіші з реалізованих інтерфейсів
ArrayList	Масив, що динамічно змінює свій розмір	IList, ICollection, IEnumerable, ICloneabl
BitArray	Компактний масив для зберігання бітових значень	ICollection, IEnumerable, ICloneable
Hashtable	Хеш-таблиця	IDictionary, ICollection, IEnumerable, ICloneable
Queue	Черга	ICollection, ICloneable, IEnumerable
SortedList	Колекція, відсортована по ключах. Доступ до елементів - по ключу або по індексу	IDictionary, ICollection, IEnumerable, ICloneable
Stack	Стек	ICollection, IEnumerable

Простір імен System.Collections.Specialized включає спеціалізовані колекції, наприклад колекцію рядків StringCollection і хеш- таблицю із рядковими ключами StringDictionary.

Як приклад стандартної колекції розглянемо клас ArrayList.

13.3. Клас ArrayList

Основним недоліком звичайних масивів є те, що об'єм пам'яті, який потрібен для зберігання їх елементів, має бути виділений до початку роботи з масивом. Клас ArrayList дозволяє програмістові не піклуватися про виділення пам'яті і зберігати в одному і тому ж масиві елементи різних типів.

За умовчанням при створенні об'єкту типу ArrayList будується масив з 16 елементів типу object. Можна задати бажану кількість елементів в масиві, передавши його в конструктор або встановивши як значення властивості Capacity, наприклад:

ArrayList arrl = new ArrayList(); // створюється масив з 16 елементів

ArrayList arr2 = new ArrayList(1000); // створюється масив з 1000 елементів

ArrayList аrrЗ = new ArrayList();

arr3.Capacity = 1000; // кількість елементів задається

Основні методи і властивості класу Arraylist перераховані в таблиці 13.4.

Таблиця 13.4

Основні елементи класу Arraylist

Елемент	Вигляд	Опис
Capacity	Властивість	Ємність масиву (кількість елементів, які можуть зберігатися в масиві)
Count	Властивість	Фактична кількість елементів масиву
Item	Властивість	Отримати або встановити значення елементу по заданому індексу
Add	Метод	Додавання елементу в кінець масиву
AddRange	Метод	Додавання серії елементів в кінець масиву
BinarySearch	Метод	Двійковий пошук у відсортованому масиві або його частині
Clear	Метод	Видалення всіх елементів з масиву
Clone	Метод	Поверхневе копіювання елементів одного масиву в інший масив
CopyTo	Метод	Копіювання всіх або частини елементів масиву в одновимірний масив
GetRange	Метод	Набуття значень підмножини елементів масиву у вигляді об'єкту типу Arraylist
IndexOf	Метод	Пошук входження елементу (повертає індекс елементу або -1, якщо елемент не знайдений)
Insert	Метод	Вставка елементу в задану позицію (по заданому індексу)
InsertRange	Метод	Вставка групи елементів, починаючи із заданої позиції
LastIndexOf	Метод	Пошук останнього входження елементу в одновимірний масив
Remove	Метод	Видалення першого входження заданого елементу
RemoveAt	Метод	Видалення елементу з масиву по індексу

Продовження таблиці 13.4

Елемент	Вигляд	Опис
RemoveRange	Метод	Видалення групи елементів з масиву
Reverse	Метод	Зміна порядку проходження елементів на зворотний
SetRange	Метод	Установка значень елементів масиву в заданому діапазоні
Sort	Метод	Впорядковування елементів масиву або його частини
TrimToSize	Метод	Установка ємності масиву рівною фактичній кількості елементів

Клас ArrayList реалізований через клас Array, тобто містить закрите поле цього класу. Оскільки всі типи в С# є нащадками класу object, масив може містити елементи довільного типу. Навіть якщо в масиві зберігаються звичайні цілі числа, тобто елементи значущого типу, внутрішній клас є масивом посилань на екземпляри типу object, які є упакованим типом-значенням. Відповідно, при занесенні в масив виконується упаковка, а при витяганні - розпаковування елементу. Це не може не позначитися на швидкодії алгоритмів, які використовують ArrayList.

Якщо при додаванні елементу в масив виявляється, що фактичну кількість елементів масиву перевищує його ємність, вона автоматично подвоюється, тобто відбувається повторне виділення пам'яті і переписування туди всіх існуючих елементів.

Приклад занесення елементів в екземпляр класу ArrayList:

arrl.Add(123);

arrl.Add( -2 );

arrl.Add("Вася");

Доступ до елементу виконується по індексу, проте при цьому необхідно явним чином привести отримане посилання до цільового типу, наприклад:

int а = (int) arrl [0];

int b = (int) arrl [l];

string s = (string) arrl [2];

Спроба приведення до невідповідного типу зберігається в елементі, викликає генерацію виключення InvalidCastException.

Для підвищення надійності програм застосовується наступний прийом: екземпляр класу ArrayList оголошується закритим полем класу, в якому необхідно зберігати колекцію значень певного типу, а потім описуються методи роботи з цією колекцією, які делегують свої функції методам ArrayList. Цей спосіб ілюструється в лістингу 13.1, де створюється клас для зберігання об'єктів типу Monster і похідних від нього.

Лістинг 13.1. Колекція об'єктів

using System;

using System.Collections;

namespace ConsoleApplicationl

{

class Monster { ... }

class Daemon : Monster { ... }

class Stado : IEnumerable

{

private ArrayList list;

public Stado() { list = new ArrayList(); }

public void Add( Monster m ) { list.Add( m ) ; }

public void RemoveAt( int i ) {list.RemoveAt( i ); }

public void Clear() { list.Clear(); }

public IEnumerator GetEnumerator()

{ return list.GetEnumerator(); }

}

class Classl

{

static void Main()

{

Stado stado = new Stado();

stado.Add( new Monster( "Monia" ) );

stado.Add( new Monster( "Monk" ) );

stado.Add( new Daemon ( "Dimon", 3 ) );

stado.RemoveAt( 1 );

foreach ( Monster x in stado ) x. Passport();

}

}

}

Результат роботи програми:

Monster Monia health = 100 ammo = 100

Daemon Dimon health = 100 ammo = 100 brain = 3

Недоліком цього рішення є те, що для кожного методу стандартної колекції доводиться описувати метод-оболонку, що викликає стандартний метод. У С# з'явилися класи-прототипи (generics), що дозволяють вирішити цю проблему. Ми розглянемо їх в наступному розділі.