C# 集合类型（常用集合类型整理）

一、常用集合类型及概念

1.基本关系

许多泛型集合类型均为非泛型类型的直接模拟。

Dictionary< TKey, TValue> 是 Hashtable 的泛型版本；它使用枚举的泛型结构KeyValuePair< TKey, TValue> 而不是DictionaryEntry

List< T> 是 ArrayList 的泛型版本
Queue< T>对应Queue
Stack< T>对应Stack

SortedList< TKey, TValue> 对应SortedList，这两个版本均为字典和列表的混合

SortedDictionary< TKey, TValue> 泛型类是一个纯字典，并且没有任何非泛型对应项

LinkedList< T>泛型类是真正的链接的列表，并具有任何非泛型对应项

2.常用集合类型

1）ArrayList

ArrayList是List接口的可变数组非同步实现，并允许包括null在内的所有元素，相当于List < object>

2）List < T >

泛型的List 类是一个不限长度的集合类型，它内部实际就是一个数组，初始长度是4，每次数组到达限制，就会把现有容量翻倍，它提供用于对集合进行搜索、排序和操作等方法
List是数组链表，数组链表访问快,复杂度O(1),但是添加删除复杂度O(n)

3）LinkedList

LinkedList是List接口的双向链表非同步实现，并允许包括null在内的所有元素。
底层的数据结构是基于双向链表的，
LinkedList是指针链表，指针链表访问复杂度是O(n),但是添加删除很快O(1),如果对这个集合在中间的添加删除操作非常频繁的话，就建议使用LinkedList。

4）Dictionary < K, V>

存储键值对的关联性集合，查询等操作速度很快,因为它的时间复杂度是O(1)
，单线程中推荐使用Dictionary,有泛型优势,且读取速度较快,容量利用更充分.

5）Hashtable

Hashtable是System.Collections命名空间提供的一个容器，用于处理和表现类似key/value的键值对
基本概念
Hashtable使用了闭散列法来解决冲突，它通过一个结构体bucket来表示哈希表中的单个元素，这个结构体中有三个成员：
　（1） key ：表示键，即哈希表中的关键字。
　（2） val ：表示值，即跟关键字所对应值。
　（3） hash_coll ：它是一个int类型，用于表示键所对应的哈希码。

哈希表的所有元素存放于一个名称为buckets（又称为数据桶） 的bucket数组之中
优点：
　（1）在使用哈希表保存集合元素（一种键/值对）时，首先要根据键自动计算哈希代码，以确定该元素的保存位置，再把元素的值放入相应位置所指向的存储桶中。在查找时，再次通过键所对应的哈希代码到特定存储桶中搜索，这样将大大减少为查找一个元素进行比较的次数

（2）多线程程序中推荐使用Hashtable，对Hashtable进一步调用Synchronized()方法可以获得完全线程安全的类型

Dictionary< TKey, TValue> 是 Hashtable 的泛型版本，它们之间实现上区别不大，运行效率上有一些差别
Hashtable由于键值类型都object，所以涉及装箱拆箱操作，在添加数据的效率上要差一些，但是频繁使用数据时效率更高，HashTable的优点就在于其索引的方式，速度非常快。如果以任意类型键值访问其中元素会快于其他集合，特别是当数据量特别大的时候，效率差别尤其大。

6）SortedList

表示基于相关的 IComparer 实现按键进行排序的键/值对的集合,与哈希表类似，区别在于SortedList中的Key数组排好序的

7）堆栈（Stack）

表示对象的简单的后进先出非泛型集合。Push方法入栈，Pop方法出栈

8）队列（Queue）

队列先进先出,enqueue方法入队列，dequeue方法出队列

9）SortedList< TKey,TValue>

SortedList< TKey,TValue>是支持排序的关联性集合，将数据存储在数组中的。
　　也就是说添加和移除操作都是线性的，时间复杂度是O(n)，因为操作其中的元素可能导致所有的数据移动。
　　但是因为在查找的时候利用了二分搜索，所以查找的性能会好一些，时间复杂度是O(log n)。
　　所以推荐使用场景是这样地：如果你想要快速查找，又想集合按照key的顺序排列，最后这个集合的操作（添加和移除）比较少的话，就是SortedList了。
　　集合中的数据是有序的。可以通过key来匹配数据，也可以通过int下标来获取数据。

添加操作比ArrayList，Hashtable略慢；查找、删除操作比ArrayList快，比Hashtable慢

#####10）SortedDictioanry< TKey,TValue>

SortedDictionary< TKey,TValue>和Dictionary< TKey,TValue>大致上是类似的，但是在实现方式上有一点点区别
　　SortedDictionary< TKey,TValue>用二叉树作为存储结构的。并且按key的顺序排列
　　SortedDictionary< TKey,TValue>相比于SortedList< TKey,TValue>其性能优化了
　　SortedList< TKey,TValue>其内部维护的是数组而SortedDictionary< TKey,TValue>内部维护的是**红黑树(平衡二叉树)**的一种，因此其占用的内存，性能都好于SortedDictionary< TKey,TValue>
　　唯一差在不能用下标取值。

11）HashSet< T>

HashSet是一个无序的能够保持唯一性的集合,不支持下标访问。

12）SortedSet< T>

SortedSet内部也是一个二叉树，用来支持按顺序的排列元素。
　　算法，存储结构都与哈希表相同，主要是设计用来做高性能集运算的，例如对两个集合求交集、并集、差集等。集合中包含一组不重复出现且无特定顺序的元素。

13）BitArray

BitArray用于二进制运算，“或”、“非”、“与”、"异或非"等这种操作，只能存true或false；

14）ListDictionary

单向链表，每次添加数据时都要遍历链表，数据量大时效率较低，数据量较大且插入频繁的情况下，不宜选用

15）HybridDictionary

HybridDictionary的类，充分利用了Hashtable查询效率高和ListDictionary占用内存空间少的优点，内置了Hashtable和ListDictionary两个容器，添加数据时内部逻辑如下：

当数据量小于8时，Hashtable为null，用ListDictionary保存数据。

当数据量大于8时，实例化Hashtable，数据转移到Hashtable中，然后将　　ListDictionary置为null。

下一篇再写一下每一种集合的内部实现，及具体的运行效率比较

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