Tablice i kolekcje w C#

Tablice i kolekcje są fundamentalnymi strukturami danych w języku C# i innych językach programowania. Pozwalają na przechowywanie i zarządzanie danymi w różny sposób.

Oto podstawowe informacje na temat tablic i kolekcji w C#:

Tablice (Arrays):

1. Deklaracja i Inicjalizacja: Tablice są deklarowane za pomocą nawiasów kwadratowych []. Przykład deklaracji i inicjalizacji tablicy liczb całkowitych:

int[] liczby = new int[10]; // Tablica o rozmiarze 10

2. Dostęp do Elementów: Elementy tablicy są indeksowane od zera. Możesz uzyskać dostęp do elementu za pomocą indeksu:

int pierwszyElement = liczby[0]; // Pierwszy element tablicy

3. Długość Tablicy: Możesz uzyskać długość tablicy za pomocą właściwości Length:

int dlugoscTablicy = liczby.Length; // Długość tablicy

4. Inicjalizacja Tablicy podczas Deklaracji: Możesz zainicjować tablicę podczas jej deklaracji:

int[] liczby = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };

Kolekcje (Collections):

Kolekcje są bardziej elastycznymi strukturami danych niż tablice i oferują szereg różnych typów kolekcji. Kilka popularnych kolekcji w C# to:

1. List<T>: List<T> to dynamiczna lista, która automatycznie dostosowuje swój rozmiar w miarę dodawania lub usuwania elementów.

List<int> liczby = new List<int>();
liczby.Add(1);
liczby.Add(2);
liczby.Add(3);
liczby.Add(4);

2. Dictionary<TKey, TValue>: Dictionary<TKey, TValue> to kolekcja par klucz-wartość, która pozwala na efektywne przechowywanie i wyszukiwanie danych za pomocą kluczy.

Dictionary<string, int> punkty = new Dictionary<string, int>();
punkty["Matematyka"] = 90;
punkty["Fizyka"] = 85;
punkty["Biologia"] = 60;

3. HashSet<T>: HashSet<T> to kolekcja, która przechowuje unikalne elementy i jest przydatna do operacji na zbiorach matematycznych.

HashSet<int> unikalneLiczby = new HashSet<int>();
unikalneLiczby.Add(1);
unikalneLiczby.Add(2);

4. Queue<T> i Stack<T>: Queue<T> to kolejka FIFO (First-In-First-Out), a Stack<T> to stos LIFO (Last-In-First-Out). Obydwa są przydatne do zarządzania danymi w kolejności.

Queue<string> kolejka = new Queue<string>();
kolejka.Enqueue("Pierwszy");
kolejka.Enqueue("Drugi");

Stack<string> stos = new Stack<string>();
stos.Push("Pierwszy");
stos.Push("Drugi");

5. IEnumerable<T> i LINQ: Interfejs IEnumerable<T> pozwala na iterację przez kolekcje. LINQ (Language Integrated Query) to zestaw narzędzi do wykonywania zapytań i operacji na danych w kolekcjach.

IEnumerable<int> wyniki = liczby.Where(x => x > 2);

To tylko kilka podstawowych informacji na temat tablic i kolekcji w języku C#. Wybór odpowiedniej struktury danych zależy od konkretnej sytuacji i wymagań projektu. Kolekcje są zazwyczaj bardziej elastyczne i użyteczne w bardziej zaawansowanych scenariuszach niż tradycyjne tablice.

Oto kilka zaawansowanych koncepcji i praktyk związanych z tablicami i kolekcjami w języku C#:

Kolekcje niemutowalne (Immutable Collections):

Kolekcje niemutowalne pozwalają na tworzenie kolekcji, które nie mogą być zmieniane po ich zainicjowaniu. To jest przydatne, gdy chcesz zachować niemutowalność danych.

ImmutableList<int> niemutowalnaLista = ImmutableList.Create(1, 2, 3);
ImmutableDictionary<string, int> niemutowalnySłownik = ImmutableDictionary<string, int>.Empty.Add("Klucz", 42);

Kolekcje do równoległego programowania (Concurrent Collections):

Kolekcje do równoległego programowania, takie jak ConcurrentQueue<T> i ConcurrentDictionary<TKey, TValue>, są zoptymalizowane pod kątem operacji wielowątkowych i zapewniają bezpieczny dostęp do danych z wielu wątków.

ConcurrentQueue<int> kolejka = new ConcurrentQueue<int>();
kolejka.Enqueue(1);
int wynik;
if (kolejka.TryDequeue(out wynik))
{
    // Operacje na wyniku
}

LINQ (Language Integrated Query):

LINQ to zestaw narzędzi, które pozwalają na wykonywanie zapytań i operacji na danych w kolekcjach. Dzięki LINQ możesz wykonywać filtry, sortowania, grupowania i wiele innych operacji na danych w sposób czytelny i efektywny.

List<int> liczby = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5 };
var wyniki = from liczba in liczby
             where liczba % 2 == 0
             select liczba;

Kolekcje niestandardowe:

Możesz tworzyć własne kolekcje niestandardowe, dziedzicząc po klasach Collection<T>, KeyedCollection<TKey, TItem> lub implementując interfejsy ICollection<T> i IEnumerable<T>. To pozwala na dostosowanie zachowania kolekcji do swoich potrzeb.

Operacje na Kolekcjach:

Przysłanianie elementów, sortowanie, przeszukiwanie, tworzenie kopii kolekcji, łączenie kolekcji i wiele innych operacji można wykonywać na kolekcjach w C#.
Warto poznać różne metody i techniki dostępne w standardowej bibliotece.

Delegaty do Porównywania (Comparers) i Filtrów (Predicates):

Możesz dostosować sortowanie i filtrowanie kolekcji za pomocą delegatów. To pozwala na bardziej elastyczną kontrolę nad operacjami na danych.

To zaawansowane techniki związane z tablicami i kolekcjami w języku C#. Wybór odpowiedniej struktury danych i techniki operacji zależy od konkretnej sytuacji i wymagań projektu. Kolekcje są kluczowym elementem programowania w C#, więc warto zgłębić te koncepcje, aby tworzyć efektywne i skalowalne aplikacje.

Serializacja Kolekcji

Jeśli musisz przechowywać lub przesyłać kolekcje danych między różnymi częściami aplikacji, to serializacja jest kluczowym zagadnieniem. Możesz użyć różnych mechanizmów serializacji, takich jak XML, JSON, lub Binary Serialization, aby zapisywać i odtwarzać kolekcje w formie danych.

Kolekcje niestandardowe z interfejsami nie mutowalnymi

W C# możesz tworzyć niemutowalne kolekcje niestandardowe, które implementują interfejsy niemutowalne, takie jak IReadOnlyList<T>, IReadOnlyCollection<T>, IImmutableList<T> i IImmutableDictionary<TKey, TValue>. To pozwala na dostarczenie użytkownikom kolekcji tylko do odczytu, co jest użyteczne w pewnych scenariuszach.

Kolekcje nie mutowalne w wielowątkowym programowaniu

Kolekcje niemutowalne są szczególnie przydatne w programowaniu wielowątkowym, ponieważ nie wymagają synchronizacji dostępu do danych między wątkami. Możesz bezpiecznie używać tych kolekcji w wielu wątkach bez ryzyka wystąpienia błędów synchronizacji.

Kolekcje przyjazne dla LINQ

Jeśli często korzystasz z LINQ do manipulacji danymi, warto poznać kolekcje przyjazne dla LINQ, takie jak List<T>, Dictionary<TKey, TValue>, i HashSet<T>. Te kolekcje posiadają metody rozszerzeń LINQ, które ułatwiają operacje na danych.

Używanie własnych typów danych w kolekcjach

Możesz tworzyć kolekcje, które przechowują niestandardowe typy danych. Aby to zrobić, musisz zaimplementować interfejsy IEquatable<T> i IComparable<T> lub dostarczyć odpowiednie funkcje porównujące.

Optymalizacja wydajności

Przy pracy z dużymi danymi lub wymagającymi wydajności aplikacjami, warto poznać różne techniki optymalizacji kolekcji, takie jak wstępne alokacje, używanie kolekcji dostosowanych do konkretnej sytuacji, unikanie niepotrzebnych operacji kopiowania itp.

Przykłady zaawansowanych struktur danych

W języku C# istnieje wiele zaawansowanych struktur danych, takich jak drzewa, grafy, stosy, kolejki priorytetowe itp. Zrozumienie tych struktur i ich zastosowań może być kluczowe w bardziej zaawansowanych projektach.

Wybór odpowiedniej struktury danych i technik zależy od konkretnego przypadku użycia i wymagań projektu. Zrozumienie tych zaawansowanych koncepcji może pomóc w tworzeniu bardziej efektywnych i skalowalnych aplikacji.