linq入门学习 linq to object

在上一篇随笔中，对lambda表达式进行了简单的介绍，对lambda表达式的使用有了初步了解以及如何编写lambda表达式。在这篇随笔中我们开始把

lambda表达式应用到实际程序中。lambda表达式在LINQ中使用很广泛，下面我们看到Lambda表达式在LINQ to objects中的使用，首先我们从linq to objects的基础开始。

1.什么是LINQ
to Objects？

Linq to objects是使用LINQ查询内存中的数据集合，数据集合都需要实现了 IEnumerable or IEnumerable<(Of <(T>)>) 接口。比如我们需要对

一个数组进行排序，就可以使用SQL风格的LINQ to Objects进行这个数组进行排序。

在使用LINQ to objects之前，需要对了解几个概念。IEnumerable<T>泛型接口，允许对实现这个接口的数据集合进行枚举集合内的元素，当然也包

括.NET2.0之前的非泛型接口。 序列（Sequences），我们对实现了IEnumerable<T>接口的集合称为序列。标准查询符，是LINQ提供的的查询的符号。

下面是操作符列表：

from, in	定义LINQ查询表达式结构，从指定数据集合中提取出数据或新的数据集合
where	对从数据集合中的数据进行约束限制
select	从数据集合中选取出数据
join, on, equals, into	通过特定的键对数据集进行联结
orderby,ascending,descending	对提取出来的子集按升序或降序进行排序
group, by	对提取出来的子集按特定的值进行分组

大多数的操作符都是通过IEnumerable<T>的扩展函数的方式以及System.Linq.IEnumerable的静态函数提供查询相关功能，但是通过扩展函数的方

式可以方便对序列（Sequences）进行复杂的查询操作，而不需要每次在调用System.Linq.IEnumerable的静态函数的时候将数据集合作为第一个参数传入，

代码示例如下。

1 void Main()
2 {
3     string[] items={"csharp","cpp","python","perl","java"};
4     var lens1= System.Linq.Enumerable.Select(items,n=>n.Length);//静态函数
5      var lens2= items.Select(items,n=>n.Length);//扩展函数
6      lens1.Dump("长度列表1");
7     lens2.Dump("长度列表2");
8 }

在.NET2.0之前有很多遗留的集合类，比如ArrayList，Stack，Hashtable等非泛型的集合类, 由于没有实现IEnumerable<T>接口，因此我们不能直接

使用LINQ对他们进行查询，而需要通过函数Cast() 或者 OfType()进行转换为序列。示例如下：

1 void Main()
2 {
3     ArrayList list=new ArrayList(){"csharp","java","vb"};
4     //编译错误： Could not find an implementation of the query pattern for source type
5     //'System.Collections.ArrayList'.  'Select' not found.  Consider explicitly
6     //specifying the type of the range variable 'item'.
7     var error=from item in list
8             select item;
9     //OK
10     var ok=from item in list.Cast<string>()
11             select item;
12     //OK too
13     IEnumerable<string> ok2=list.OfType<string>().Select(n=>n);
14 }

2. LINQ的延迟查询

在上一个示例代码中，IEnumerable<string> ok2=list.OfType<string>().Select(n=>n); ok2保存是什么呢？我们常常以为IEnumerable<T>就是

存了查询出来的序列结果，其实不然，select函数并没有把查询出来的结果返回，而只有在IEnumerable<T>被遍历列举的时候才会真正返回查询结果集合。

下面我们通过代码示例来验证：

1 void Main()
2 {
3     string[] items={"csharp","vb","java","cpp","python"};
4     IEnumerable<string> result=items.Where(n=>n.Length>4);
5     //显示查询结果
6      Console.WriteLine("--------enumerated-----------");
7     foreach(string item in result)
8     {
9         Console.WriteLine(item);
10     }
11     items[0]="not exist"; //修改数组的内容
12     //再次显示查询结果
13      Console.WriteLine("--------enumerated again-----------");
14     foreach(string item in result)
15     {
16         Console.WriteLine(item);
17     }
18 }
19
结果：
--------enumerated-----------
csharp
python
--------enumerated again-----------
not exist
python

我们注意示例代码，result两次遍历发生了变化，因为我们直接修改了数组的内容。我们可以得出结论：查询被延迟了，当我们对IEnumerable<T>进行

遍历列举的时候，序列中的元素才会被yield返回。

现在我们来讨论下延迟查询的作用。延迟查询有什么有点和什么缺点呢？

优点：1. 执行过程中减少资源的占用，提高性能。数据只在使用的时候才读取出来，而不用每次查询都要读取出来。

2. 实际保存的是查询条件和约束，源数据发生变化不会影响查询结果的准确性。

1 void Main()
2 {
3     int[] list={1,2,3,4,5,6,7};
4     var result=list.Where(n=>n>4);
5     result.Dump("结果是：5,6,7");
6     list[6]=0;
7     result.Dump("结果是：5,6");
8 }

在例子中，我们查询条件是大于4的所有数字，但是中途数组中的数据发生变化，原来的数字 7 修改为了 0，因此实际我们的查询结果应该也会变化。

因此延迟查询可以保证我们一直能够得到想要的数据集合。

缺点：数据可能不一致造成异常。由于我们的查询结果是在实际遍历的时候才会读取出来，因此查询条件的异常错误也就只会在实际遍历时候才会产生，前

面我们总结的延时查询的优点2，在某些时候也会成为我们的错误。因此在使用的时候要很仔细。

下面我们还是用代码示例来说明这个问题。

1 void Main()
2 {
3     int[] list={1,2,3,4,5,6,7};
4     var result=list.Select(n=>100/n);
5     result.Dump(); //正常
6     //..其他代码
7      list[6]=0;
8     //..其他代码
9      result.Dump();//除以0异常
10  }

那么我们如何让查询不是延迟的呢？方法很简单，在IEnumerable<T>的扩展函数中，比如ToArray, ToList, ToDictionary, or ToLookup等几个非延迟

方法可以将查询结果返回。

1 void Main()
2 {
3     int[] list={1,2,3,4,5,6,7};
4     var result=list.Select(n=>100/n).ToList();
5     result.Dump();//result保存查询结果
6  }

在查询操作符之中，有部分操作符并不是延迟的，下面列举出非延迟和延迟的操作符.

（图片来源：《Pro LINQ: Language Integrated Query in C# 2008》）：



3.扩展函数

前面我们说到过，IEnumerable<T>和IEnumerable是通过扩展函数提供查询操作功能，这里我们对扩展函数做个简单说明,如果你已经了解了扩展函数,

可以直接跳过.扩展函数允许你直接在已经存在的类型上添加函数,而不用修改原有类型,或者通过继承的方式.扩展函数是一种特殊的静态函数,但是是需要通过类

型的实例来调用,下面是扩展函数的格式:

1 public static IEnumerable<T> Where<T>(
2           this IEnumerable<T> source,
3           Func<T, int, bool> predicate);

上面是IEnumerable<T>的标准操作符where，下面我们举例实现自己的扩展操作符，扩展string类型增加函数统计指定的字符的数量GetCharCount(),

这里我们需要注意几点：

1.推荐定义自己的域名空间，统一管理扩展函数。

2.扩展函数和所在的类都要是静态的。

3.允许重载现有的函数。

1 namespace  MyExtension //自定义域名空间
2 {
3     public static class StringExtension  //静态类
4     {   //统计字符在字符串串中出现的次数
5         public static int GetCharCount(this string source, char c) //静态函数
6         {
7             return (from item in source where item = c select item).Count();
8         }
9     }
10 }

使用扩展函数的示例如下：

1 using MyExtension //引用我们扩展域名空间
2  namespace ConsoleApplication1
3 {
4    static  class Program
5     {
6         static void Main(string[] args)
7         {
8             string demoString = "this is test string";
9             int count= demoString.GetCharCount('i'); //直接调用扩展函数
10              Console.WriteLine(x);
11         }
12     }
13 }

4.常见查询操作符使用介绍

在经过了上面对linq to objects的了解，在这一节中，我们对常见的操作符进行说明，在这里会根据操作符的是否属于延迟操作符进行分类。

附注：后面的示例中用到的序列都为 items，定义如下：

string[] items={"charp","cpp","python","perl"};

1. Where

作用： 过滤序列，将结果放入新序列中

是否延迟： Yes

参数重载1: Func<T,bool> 委托

参数重载2: Func<T,int,bool>委托 （int 标识索引index）

var result=items.Where(p=>p.Length==4);
//描述： 返回字符串长度为4的序列 var result=item.Where((p,i)=>i==1); //i为索引
//描述： 返回索引为1的字符串

2. Select

作用：对序列元素进行操作，返回新的结果序列（返回序列的类型和原序列类型可以不同）

是否延迟：Yes

参数重载1：Func<T, int, S> selector

参数重载2：Func<T, S> selector

var result=items.Select(p=>p.Length);
//描述： 返回序列中所有元素的长度 var result=items.Select((p,i)=>p+":"+i)//描述： 返回序列中所有元素和序号的组合序列

3. SelectMany

作用：创建新的一对多关系的序列，将原序列中每个元素进行操作转换为新的序列。

是否延迟：Yes

参数重载1：Func<T, IEnumerable<S>> selector

参数重载2：Func<T, int, IEnumerable<S>> selector

var result=items.SelectMany(p=>p.ToArray());
//描述：将序列中string元素转换为字符数组,即结果是“cpp”被转换为IEnerable<Char> 值为{ ‘c’,‘p’,‘p’} var result=items.SelectMany((p,i)=>i==1?p.ToArray():new char[]{})//描述： 将序列中序号为1的元素转换为字符数组，其他的元素转换为空字符数组

4. Take

作用：从原序列中获取指定数量的元素集合，返回新的序列。

是否延迟：Yes

参数：int count

var result=items.Take(1);
//描述： 返回序列的第一个元素 结果为"Csharp"

5. TakeWhile

作用：从原序列中yield满足条件的元素，直到遇到不满足条件的元素，剩余的其他元素将被忽略。

是否延迟：Yes

参数重载1：Func<T, bool> predicate

参数重载2：Func<T, int, bool> predicate

string[] s={"1","22","333","4444","555","66","7"};var result= s.TakeWhile(p=>p.Length<4); //描述： 返回满足长度小于4的序列，注意：当遍历到"4444"的时候不满足条件yield结束，后面的元素虽然满足条件但是被忽略//结果：  1  22  333

6. Skip

作用：从原序列中跳过指定数量的元素，返回剩余元素组成的序列。

是否延迟：Yes

参数：int count

var result= items.Skip(2); //描述： 跳过两个元素返回剩余的元素组成的序列//结果: {"python","perl"};

7. SkipWhile

作用：从原序列中跳过满足条件的元素，返回剩余元素组成的序列。

是否延迟：Yes

参数：Func<T, int, bool> predicate

var result= items.SkipWhile(p=>p.Contains(‘h’)); //描述： 跳过元素中有包含字符h的元素，返回其他元素//结果: {"cpp","perl"};

7. OrderBy 和 OrderByDescending

作用：从原序列中跳过满足条件的元素，返回剩余元素组成的序列。

是否延迟：Yes

参数：Func<T, int, bool> predicate

var result= items.SkipWhile(p=>p.Contains(‘h’)); //描述： 跳过元素中有包含字符h的元素，返回其他元素//结果: {"cpp","perl"};

　　8.ThenBy和 ThenByDescending

　　作用：在已排序后的序列进行第二种方式排序。

是否延迟：Yes

重载参数1：Func<T, K> Selector

重载参数2：Func<T, K> Selector,IComparer<K> comp

1 var result=items.OrderBy(s=>s.Length).ThenBy(s=>s[0]);
//描述：先按照长度排序，然后按照字符串首字母排序

9.Join

作用：通过指定的键连接多个序列组合成新序列，和SQL的内连接相似。

是否延迟：Yes

参数：IEnumerable<U> inner,Func<T, K> outerKey,Func<U, K> innerKey,Func<T, U, V> result

1 void Main()
2 {
3     string[] items1={"aa","bbb","ccc","dddd"};
4     string[] items2={"eee","ff","gggg","h","iii"};
5     var r=items1.Join(items2,i=>i.Length,j=>j.Length,(i,j)=>new {result=string.Format("{0}:{1}",i,j)});
6     r.Dump();
7 }
8  //将两个序列按照长度连接组成新序列

结果：
result
aa：ff
bbb：eee
bbb：iii
ccc：eee
ccc：iii
dddd：gggg

注意：

1.返回的序列是匿名类型，可以自定义结果序列的列，但是同时需要指定名称（result就是名称）。

2.由于是匿名类型，因此只能使用var关键字

10.GroupBy

作用：对序列按照指定方式进行分组，生产新的分组序列

是否延迟：Yes

参数：Func<T, K> keySelector

返回值：IEnumerable<IGrouping<K, T>>

1 void Main()
2 {
3     string[] items={"1","22","33","444","555","6666"};
4     var r1=from item in items
5         group item by item.Length into g
6         select new {g.Key};
7     r1.Dump();
8
9     //等同于下面
10      var r2= items.GroupBy(item=>item.Length).Select(g=>g.Key);
11     r2.Dump();
12 }

结果：
1
2
3
4

11.Union

作用：组合两个序列为一个序列，去除重复的元素

是否延迟：Yes

参数：IEnumerable<T> second

1 void Main()
2 {
3     string[] items={"1","22","6666"};
4     string[] items2={"1","22","33",,"777"};
5     items.Union(items2).Dump();
6 }
结果：
1
22
33
6666
777

12.ToArray ， ToList

作用：将序列转换为数组 或 列表

是否延迟：No

参数：none

1 void Main()
2 {
3     string[] items={"1","22","33","444","555","6666"};
4     var r= items.Where(n=>n.Length>2).ToArray();
5     var r2= items.Where(n=>n.Length>2).ToList();
6 }
7  //r和r2保存的是实际的数组和列表，而不是查询条件对象

13.ToDictionary

作用：转换序列为泛型字典Dictionary of type <K, T>

是否延迟：No

参数：Func<T, K> keySelector,Func<T, E> elementSelector,IEqualityComparer<K> comparer

1 void Main()
2 {
3     string[] items={"1","22","33","444","555","6666"};
4     items.ToDictionary(k=>k.Length).Dump();//错误：重复键
5      items.ToDictionary(k=>k,k=>k.Length).Dump();
6 }
结果：
key value
1    1
22   2
33   2
444  3
555   3
6666  4

5.后记

在上面的例子中只列出了几个常见，某些比较简单的操作符比如：Min，Max，Count，ElementAt等从字面意思都可以看出来就没有做描述。

由于理解不够深入，存在的问题请指正。