Текст книги "Полное руководство. С# 4.0"

Автор книги: Герберт Шилдт

сообщить о нарушении

Текущая страница: 55 (всего у книги 58 страниц)

> GetEnumerator() Возвращает перечислитель для вызывающего словаря public int IndexOfKey(TKey key) Возвращает индекс ключа key. Если искомый ключ не обнаружен в списке, возвращается значение -1 public int IndexOfValue(TValue value) Возвращает индекс первого вхождения зна чения value в вызывающем списке. Если ис комое значение не обнаружено в списке, воз вращается значение -1 public bool Remove(TKey key) Удаляет из списка пару “ключ-значение” по указанному ключу key. При удачном исходе операции возвращается логическое значение true, а если ключ key отсутствует в списке – логическое значение false public void RemoveAt(int index) Удаляет из списка пару “ключ-значение" по ука занному индексу index public void TrimExcess() Сокращает избыточную емкость вызывающей коллекции в виде отсортированного списка Свойство Описание public int Capacity { get; set; } Получает или устанавливает емкость вызывающей коллекции в виде отсо ртированного списка public IComparer Comparer { get; } Получает метод сравнения для вызы вающего списка public IList Keys { get; } Получает коллекцию ключей public IList Values { get; } Получает коллекцию значений ранее примера базы данных работников. В данном варианте база данных хранится в коллекции типа SortedList. // Продемонстрировать применение класса обобщенной // коллекции SortedList. using System; using System.Collections.Generic; class GenSLDemo { static void Main() { // Создать коллекцию в виде отсортированного списка // для хранения имен и фамилий работников и их зарплаты. SortedList sl = new SortedList(); // Добавить элементы в коллекцию. sl.Add(«Батлер, Джон», 73000); sl.Add(«Шварц, Capa», 59000); sl.Add(«Пайк, Томас», 45000); sl.Add(«Фрэнк, Эд», 99000); // Получить коллекцию ключей, т.е. фамилий и имен. ICollection с = sl.Keys; // Использовать ключи для получения значений, т.е. зарплаты. foreach(string str in с) Console.WriteLine(«{0}, зарплата: {1:C}», str, sl[str]); Console.WriteLine(); } } Ниже приведен результат выполнения этой программы. Батлер, Джон, зарплата: $73,000.00 Пайк, Томас, зарплата: $45,000.00 Фрэнк, Эд, зарплата: $99,000.00 Шварц, Сара, зарплата: $59,000.00 Как видите, список работников и их зарплаты отсортированы по ключу, в качестве которого в данном случае служит фамилия и имя работника. Класс Stack Класс Stack является обобщенным эквивалентом класса необобщенной кол лекции Stack. В нем поддерживается стек в виде списка, действующего по принципу «первым пришел – последним обслужен». В этом классе реализуются интерфейсы Collection, IEnumerable и IEnumerable. Кроме того, в классе Stack непо средственно реализуются методы Clear(), Contains() и СоруТо(), определенные в интерфейсе ICollection. А методы Add() и Remove() в этом классе не поддер живаются, как, впрочем, и свойство IsReadOnly. Коллекция класса Stack имеет динамический характер, расширяясь по мере необходимости, чтобы вместить все эле менты, которые должны в ней храниться. В классе Stack определяются следующие конструкторы. public Stack() public Stack(int capacity) public Stack(IEnumerable collection) В первой форме конструктора создается пустой стек с выбираемой по умолчанию первоначальной емкостью, а во второй форме – пустой стек, первоначальный размер которого определяет параметр сараcity. И в третьей форме создается стек, содержа щий элементы коллекции, определяемой параметром collection. Его первоначаль ная емкость равна количеству указанных элементов. В классе Stack определяется ряд собственных методов, помимо тех, что уже объявлены в интерфейсах, которые в нем реализуются, а также в интерфейсе ICollection. Некоторые из наиболее часто используемых методов этого клас са перечислены в табл. 25.20. Как и в классе Stack, эти методы обычно применяются следующим образом. Для того чтобы поместить объект на вершине стека, вызывается метод Push(). А для того чтобы извлечь и удалить объект из вершины стека, вызыва ется метод Pop(). Если же объект требуется только извлечь, но не удалить из вершины стека, то вызывается метод Рееk(). А если вызвать метод Pop() или Рееk(), когда вы зывающий стек пуст, то сгенерируется исключение InvalidOperationException. Таблица 25.20. Методы, определенные в классе Stack В приведенном ниже примере программы демонстрируется применение класса Stack. // Продемонстрировать применение класса Stack. using System; using System.Collections.Generic; class GenStackDemo { static void Main() { Stack st = new Stack(); st.Push(«один»); st.Push(«два»); st.Push(«три»); st.Push(«четыре»); st.Push(«пять»); while(st.Count > 0) { string str = st.Pop(); Метод Описание public T Peek() Возвращает элемент, находящийся на вершине стека, но не удаляет его public T Pop() Возвращает элемент, находящийся на вершине стека, удаляя его в процессе работы public void Push(T item) Помещает элемент item в стек public T[] ToArray() Возвращает массив, содержащий копии элементов вы зывающего стека public void TrimExcess() Сокращает избыточную емкость вызывающей коллекции в виде стека Console.Write(str + " "); } Console.WriteLine(); } } При выполнении этой программы получается следующий результат. пять четыре три два один Класс Queue Класс Queue является обобщенным эквивалентом класса необобщенной кол лекции Queue. В нем поддерживается очередь в виде списка, действующего по прин ципу «первым пришел – первым обслужен». В этом классе реализуются интерфейсы ICollection, IEnumerable и IEnumerable. Кроме того, в классе Queue не посредственно реализуются методы Clear(), Contains() и CopyTo(), определен ные в интерфейсе ICollection. А методы Add() и Remove() в этом классе не поддерживаются, как, впрочем, и свойство IsReadOnly. Коллекция класса Queue имеет динамический характер, расширяясь по мере необходимости, чтобы вместить все элементы, которые должны храниться в ней. В классе Queue определяются сле дующие конструкторы. public Queue() public Queue(int capacity) public Queue(IEnumerable collection) В первой форме конструктора создается пустая очередь с выбираемой по умолча нию первоначальной емкостью, а во второй форме – пустая очередь, первоначальный размер которой определяет параметр capacity. И в третьей форме создается очередь, содержащая элементы коллекции, определяемой параметром collection. Ее перво начальная емкость равна количеству указанных элементов. В классе Queue определяется ряд собственных методов, помимо тех, что уже объявлены в интерфейсах, которые в нем реализуются, а также в интерфей се ICollection. Некоторые из наиболее часто используемых методов этого класса перечислены в табл. 25.21. Как и в классе Queue, эти методы обычно приме няются следующим образом. Для того чтобы поместить объект в очередь, вызыва ется метод Enqueue(). Если требуется извлечь и удалить первый объект из начала очереди, то вызывается метод Dequeue(). Если же требуется извлечь, но не уда лять следующий объект из очереди, то вызывается метод Рееk(). А если методы Dequeue() и Рееk() вызываются, когда очередь пуста, то генерируется исключение InvalidOperationException. Таблица 25.21. Методы, определенные в классе Queue Метод Описание public Т Dequeue() Возвращает объект из начала вызывающей очереди. Возвращаемый объект удаляется из очереди public void Enqueue(Т item) public T Peek() Добавляет элемент item в конец очереди Возвращает элемент из начала вызывающей очере ди, но не удаляет его Окончание табл. 25.21 Метод Описание public virtual Т[] ToArray() Возвращает массив, который содержит копии эле ментов из вызывающей очереди public void TrimExcess() Сокращает избыточную емкость вызывающей кол лекции в виде очереди В приведенном ниже примере демонстрируется применение класса Queue. // Продемонстрировать применение класса Queue. using System; using System.Collections.Generic; class GenQueueDemo { static void Main() { Queue q = new Queue(); q.Enqueue(98.6); q.Enqueue(212.0); q.Enqueue(32.0); q.Enqueue(3.1416); double sum = 0.0; Console.Write("Очередь содержит: "); while(q.Count > 0) { double val = q. Dequeued; Console.Write(val + " "); sum += val; } Console.WriteLine("nИтоговая сумма равна " + sum); } } Вот к какому результату приводит выполнение этой программы. Очередь содержит: 98.6 212 32 3.1416 Итоговая сумма равна 345.7416 Класс HashSet В классе HashSet поддерживается коллекция, реализующая множество. Для хранения элементов этого множества в нем используется хеш-таблица. В клас се HashSet реализуются интерфейсы ICollection, ISet, IEnumerable, IEnumerable, ISerializable, а также IDeserializationCallback. В коллек ции типа HashSet реализуется множество, все элементы которого являются уни кальными. Иными словами, дубликаты в таком множестве не допускаются. Порядок следования элементов во множестве не указывается. В классе HashSet определяет ся полный набор операций с множеством, определенных в интерфейсе ISet, вклю чая пересечение, объединение и разноименность. Благодаря этому класс HashSet оказывается идеальным средством для работы с множествами объектов, когда порядок расположения элементов во множестве особого значения не имеет. Коллекция типа HashSet имеет динамический характер и расширяется по мере необходимости, чтобы вместить все элементы, которые должны в ней храниться. Ниже перечислены наиболее употребительные конструкторы, определенные в классе HashSet. public HashSet() public HashSet(IEnumerable collection) public HashSet(IEqualityCompare comparer) public HashSet(IEnumerable collection, IEqualityCompare comparer) В первой форме конструктора создается пустое множество, а во второй форме – множество, состоящее из элементов указываемой коллекции collection. В третьей форме конструктора допускается указывать способ сравнения с помощью параметра comparer. А в четвертой форме создается множество, состоящее из элементов указы ваемой коллекции collection, и используется заданный способ сравнения comparer. Имеется также пятая форма конструктора данного класса, в которой допускается ини циализировать множество последовательно упорядоченными данными. В классе HashSet реализуется интерфейс ISet, а следовательно, в нем пре доставляется полный набор операций со множествами. В этом классе предоставляется также метод RemoveWhere(), удаляющий из множества элементы, не удовлетворяю щие заданному условию, или предикату. Помимо свойств, определенных в интерфейсах, которые реализуются в классе HashSet, в него введено дополнительное свойство Comparer, приведенное ниже. public IEqualityComparer Comparer { get; } Оно позволяет получать метод сравнения для вызывающего хеш-множества. Ниже приведен конкретный пример применения класса HashSet. // Продемонстрировать применение класса HashSet. using System; using System.Collections.Generic; class HashSetDemo { static void Show(string msg, HashSet set) { Console.Write(msg); foreach(char ch in set) Console.Write(ch + " "); Console.WriteLine(); } static void Main() { HashSet setA = new HashSet(); HashSet setB = new HashSet(); setA.Addf'A'); setA.Add('B'); setA.Add('С'); setB.Add('C'); setB.Add('D'); setB.Add('Е'); Show("Исходное содержимое множества setA: ", setA); Show("Исходное содержимое множества setB: ", setB); setA.SymmetricExceptWith(setB); Show("Содержимое множества setA после " + "разноименности со множеством SetB: ", setA); setA.UnionWith(setB); Show("Содержимое множества setA после " + "объединения со множеством SetB: ", setA); setA.ExceptWith(setB); Show("Содержимое множества setA после " + "вычитания из множества setB: ", setA); Console.WriteLine(); } } Ниже приведен результат выполнения программы из данного примера. Исходное содержимое множества setA: A B C Исходное содержимое множества setB: С D Е Содержимое множества setA после разноименности со множеством SetB: А В D Е Содержимое множества setA после объединения со множеством SetB: А В D Е С Содержимое множества setA после вычитания из множества setB: А В Класс SortedSet Класс SortedSet представляет собой новую разновидность коллекции, введенную в версию 4.0 среды .NET Framework. В нем поддерживается коллек ция, реализующая отсортированное множество. В классе SortedSet реали зуются интерфейсы ISet, ICollection, ICollection, IEnumerable, IEnumerable, ISerializable, а также IDeserializationCallback. В коллек ции типа SortedSet реализуется множество, все элементы которого являются уникальными. Иными словами, дубликаты в таком множестве не допускаются. В клас се SortedSet определяется полный набор операций с множеством, определенных в интерфейсе ISet, включая пересечение, объединение и разноименность. Благо даря тому что все элементы коллекции типа SortedSet сохраняются в отсортиро ванном порядке, класс SortedSet оказывается идеальным средством для работы с отсортированными множествами объектов. Коллекция типа SortedSet имеет динамический характер и расширяется по мере необходимости, чтобы вместить все элементы, которые должны в ней храниться. Ниже перечислены четыре наиболее часто используемые конструктора, определен ных в классе SortedSet. public SortedSet() public SortedSet(IEnumerable collection) public SortedSet(IComparer comparer) public SortedSet(IEnumerable collection, IComparer comparer) В первой форме конструктора создается пустое множество, а во второй форме – множество, состоящее из элементов указываемой коллекции collection. В третьей форме конструктора допускается указывать способ сравнения с помощью параметра comparer. А в четвертой форме создается множество, состоящее из элементов указы ваемой коллекции collection, и используется заданный способ сравнения comparer. Имеется также пятая форма конструктора данного класса, в которой допускается ини циализировать множество последовательно упорядоченными данными. В классе SortedSet реализуется интерфейс ISet, а следовательно, в нем предоставляется полный набор операций со множествами. В этом классе предоставля ется также метод GetViewBetween(), возвращающий часть множества в форме объ екта типа SortedSet, метод RemoveWhere(), удаляющий из множества элементы, не удовлетворяющие заданному условию, или предикату, а также метод Reverse(), возвращающий объект типа IEnumerable, который циклически проходит множе ство в обратном порядке. Помимо свойств, определенных в интерфейсах, которые реализуются в классе SortedSet, в него введены дополнительные свойства, приведенные ниже. public IComparer Comparer { get; } public T Max { get; } public T Min { get; } Свойство Comparer получает способ сравнения для вызывающего множества. Свой ство Мах получает наибольшее значение во множестве, а свойство Min – наименьшее значение во множестве. В качестве примера применения класса SortedSet на практике просто замени те обозначение HashSet на SortedSet в исходном коде программы из предыдущего подраздела, посвященного коллекциям типа HashSet. Параллельные коллекции В версию 4.0 среды .NET Framework добавлено новое пространство имен System. Collections.Concurrent. Оно содержит коллекции, которые являются потокобе зопасными и специально предназначены для параллельного программирования. Это означает, что они могут безопасно использоваться в многопоточной программе, где возможен одновременный доступ к коллекции со стороны двух или больше парал лельно исполняемых потоков. Ниже перечислены классы параллельных коллекций. Параллельная коллекция Описание BlockingCollection Предоставляет оболочку для блокирующей реализации интер фейса IProducerConsumerCollection ConcurrentBag Обеспечивает неупорядоченную реализацию интерфейса IProducerConsumerCollection, которая оказыва ется наиболее пригодной в том случае, когда информация вы рабатывается и потребляется в одном потоке ConcurrentDictionary

Сохраняет пары "ключ-значение”, а значит, реализует парал лельный словарь ConcurrentQueue Реализует параллельную очередь и соответствующий вариант интерфейса IProducerConsumerCollection ConcurrentStack Реализует параллельный стек и соответствующий вариант ин терфейса IproducerConsumerCollection Как видите, в нескольких классах параллельных коллекций реализуется интер фейс IProducerConsumerCollection. Этот интерфейс также определен в простран стве имен System.Collections.Concurrent. Он служит в качестве расширения интерфейсов IEnumerable, IEnumerable и ICollection. Кроме того, в нем определены методы TryAdd() и TryTake(), поддерживающие шаблон "поставщик– потребитель". (Классический шаблон "поставщик-потребитель" отличается решением двух задач. Первая задача производит элементы коллекции, а другая потребляет их.) Метод TryAdd() пытается добавить элемент в коллекцию, а метод TryTake() – уда лить элемент из коллекции. Ниже приведены формы объявления обоих методов. bool TryAdd(Т item) bool TryTake(out T item) Метод TryAdd() возвращает логическое значение true, если в коллекцию добавлен элемент item. А метод TryTake() возвращает логическое значение true, если элемент item удален из коллекции. Если метод TryAdd() выполнен успешно, то элемент item будет содержать объект. (Кроме того, в интерфейсе IProducerConsumerCollection указывается перегружаемый вариант метода СоруТо(), определяемого в интерфейсе ICollection, а также метода ToArray(), копирующего коллекцию в массив.) Параллельные коллекции зачастую применяются в комбинации с библиотекой распараллеливания задач (TPL) или языком PLINQ. В силу особого характера этих кол лекций все их классы не будут рассматриваться далее подробно. Вместо этого на кон кретных примерах будет дан краткий обзор класса BlockingCollection. Усвоив основы построения класса BlockingCollection, вы сможете без особого труда разобраться и в остальных классах параллельных коллекций. В классе BlockingCollection, по существу, реализуется блокирующая оче редь. Это означает, что в такой очереди автоматически устанавливается ожидание лю бых попыток вставить элемент в коллекцию, когда она заполнена, а также попыток удалить элемент из коллекции, когда она пуста. Это идеальное решение для тех си туаций, которые связаны с применением шаблона "поставщик-потребитель". В клас се BlockingCollection реализуются интерфейсы ICollection, IEnumerable, IEnumerable, а также IDisposable. В классе BlockingCollection определяются следующие конструкторы. public BlockingCollection() public BlockingCollection(int boundedCapacity) public BlockingCollection(IProducerConsumerCollection collection) public BlockingCollection(IProducerConsumerCollection collection, int boundedCapacity) В двух первых конструкторах в оболочку класса BlockingCollection заклю чается коллекция, являющаяся экземпляром объекта типа ConcurrentQueue. А в двух других конструкторах можно указать коллекцию, которая должна быть поло жена в основу коллекции типа BlockingCollection. Если указывается параметр boundedCapacity, то он должен содержать максимальное количество объектов, кото рые коллекция должна содержать перед тем, как она окажется заблокированной. Если же параметр boundedCapacity не указан, то коллекция оказывается неограниченной. Помимо методов TryAdd() и TryTake(), определяемых параллельно с теми, что указываются в интерфейсе IProducerConsumerCollection, в классе BlockingCollection определяется также ряд собственных методов. Ниже пред ставлены методы, которые будут использоваться в приведенных далее примерах. public void Add(T item) public T Take() Когда метод Add() вызывается для неограниченной коллекции, он добавляет элемент item, в коллекцию и затем возвращает управление вызывающей части про граммы. А когда метод Add() вызывается для ограниченной коллекции, он блокиру ет доступ к ней, если она заполнена. После того как из коллекции будет удален один элемент или больше, указанный элемент item будет добавлен в коллекцию, и затем произойдет возврат из данного метода. Метод Таkе() удаляет элемент из коллекции и возвращает управление вызывающей части программы. (Имеются также варианты обоих методов, принимающие в качестве параметра признак задачи как экземпляр объекта типа CancellationToken.) Применяя методы Add() и Таке(), можно реализовать простой шаблон "поставщик-потребитель", как показано в приведенном ниже примере программы. В этой программе создается поставщик, формирующий символы от А до Z, а так же потребитель, получающий эти символы. При этом создается коллекция типа BlockingCollection, ограниченная 4 элементами. // Простой пример коллекции типа BlockingCollection. using System; using System.Threading.Tasks; using System.Threading; using System.Collections.Concurrent; class BlockingDemo { static BlockingCollection be; // Произвести и поставить символы от А до Z. static void Producer() { for(char ch = 'A'; ch <= 'Z'; ch++) { be.Add(ch); Console.WriteLine("Производится символ " + ch); } } // Потребить 26 символов. static void Consumer() { for(int i=0; i < 26; i++) Console.WriteLine("Потребляется символ " + bc.Take()); } static void Main() { // Использовать блокирующую коллекцию, ограниченную 4 элементами. be = new BlockingCollection(4); // Создать задачи поставщика и потребителя. Task Prod = new Task(Producer); Task Con = new Task(Consumer); // Запустить задачи. Con.Start(); Prod.Start(); // Ожидать завершения обеих задач. try { Task.WaitAll(Con, Prod); } catch(AggregateException exc) { Console.WriteLine(exc); } finally { Con.Dispose(); Prod.Dispose(); bc.Dispose(); } } } Если запустить эту программу на выполнение, то на экране появится смешанный результат, выводимый поставщиком и потребителем. Отчасти это объясняется тем, что коллекция bc ограничена 4 элементами, а это означает, что в нее может быть до бавлено только четыре элемента, прежде чем ее придется сократить. В качестве экс перимента попробуйте сделать коллекцию bc неограниченной и понаблюдайте за по лученными результатами. В некоторых средах выполнения это приведет к тому, что все элементы коллекции будут сформированы до того, как начнется какое-либо их по требление. Кроме того, попробуйте ограничить коллекцию одним элементом. В этом случае одновременно может быть сформирован лишь один элемент. Для работы с коллекцией типа BlockingCollection может оказаться полез ным и метод CompleteAdding(). Ниже приведена форма его объявления. public void CompleteAdding() Вызов этого метода означает, что в коллекцию не будет больше добавлено ни одно го элемента. Это приводит к тому, что свойство IsAddingComplete принимает логи ческое значение true. Если же коллекция пуста, то свойство IsCompleted принимает логическое значение true, и в этом случае вызовы метода Таке() не блокируются. Ниже приведены формы объявления свойств IsAddingComplete и IsCompleted. public bool IsCompleted { get; } public bool IsAddingComplete { get; } Когда коллекция типа BlockingCollection только начинает формиро ваться, эти свойства содержат логическое значение false. А после вызова метода CompleteAdding() они принимают логическое значение true. Ниже приведен вариант предыдущего примера программы, измененный с целью продемонстрировать применение метода CompleteAdding(), свойства IsCompleted и метода TryTake(). // Применение методов CompleteAdding(), TryTake() и свойства IsCompleted. using System; using System.Threading.Tasks; using System.Threading; using System.Collections.Concurrent; class BlockingDemo { static BlockingCollection bc; // Произвести и поставить символы от А до Z. static void Producer() { for(char ch = 'A'; ch <= 'Z'; ch++) { bc.Add(ch); Console.WriteLine("Производится символ " + ch); } bc.CompleteAdding(); } // Потреблять символы до тех пор, пока их будет производить поставщик. static void Consumer() { char ch; while(!bc.IsCompleted) { if(bc.TryTake(out ch)) Console.WriteLine("Потребляется символ " + ch); } } static void Main() { // Использовать блокирующую коллекцию, ограниченную 4 элементами. bc = new BlockingCollection(4); // Создать задачи поставщика и потребителя. Task Prod = new Task(Producer); Task Con = new Task(Consumer); // Запустить задачи. Con.Start(); Prod.Start(); // Ожидать завершения обеих задач. try { Task.WaitAll(Con, Prod); } catch(AggregateException exc) { Console.WriteLine(exc); } finally { Con.Dispose(); Prod.Dispose(); bc.Dispose(); } } } Этот вариант программы дает такой же результат, как и предыдущий. Главное его отличие заключается в том, что теперь метод Producer() может производить и поставлять сколько угодно элементов. С этой целью он просто вызывает метод CompleteAdding(), когда завершает создание элементов. А метод Consumer() лишь "потребляет" произведенные элементы до тех пор, пока свойство IsCompleted не примет логическое значение true. Несмотря на специфический до некоторой степени характер параллельных кол лекций, предназначенных в основном для параллельного программирования, у них, тем не менее, имеется немало общего с обычными, непараллельными коллекция ми, описанными в предыдущих разделах. Если же вам приходится работать в среде параллельного программирования, то для организации одновременного доступа к данным из нескольких потоков вам, скорее всего, придется воспользоваться параллель ными коллекциями. Сохранение объектов, определяемых пользователем классов, в коллекции Ради простоты приведенных выше примеров в коллекции, как правило, сохраня лись объекты встроенных типов, в том числе int, string и char. Но ведь в коллекции можно хранить не только объекты встроенных типов. Достоинство коллекций в том и состоит, что в них допускается хранить объекты любого типа, включая объекты опреде ляемых пользователем классов. Рассмотрим сначала простой пример применения класса необобщенной коллек ции ArrayList для хранения информации о товарных запасах. В этом классе инкап сулируется класс Inventory. // Простой пример коллекции товарных запасов. using System; using System.Collections; class Inventory { string name; double cost; int onhand; public Inventory(string n, double c, int h) { name = n; cost = c; onhand = h; } public override string ToString() { return String.Format("{0,-10}Стоимость: {1,6:С} Наличие: {2}", name, cost, onhand); } } class InventoryList { static void Main() { ArrayList inv = new ArrayList(); // Добавить элементы в список. inv.Add(new Inventory("Кусачки", 5.95, 3)); inv.Add(new Inventory("Отвертки", 8.29, 2)); inv.Add(new Inventory("Молотки", 3.50, 4)); inv.Add(new Inventory("Дрели", 19.88, 8)); Console.WriteLine("Перечень товарных запасов:"); foreach(Inventory i in inv) { Console.WriteLine(" " + i); } } } При выполнении программы из данного примера получается следующий результат. Перечень товарных запасов: Кусачки Стоимость: $5.95 Наличие: 3 Отвертки Стоимость: $8.29 Наличие: 2 Молотки Стоимость: $3.50 Наличие: 4 Дрели Стоимость: $19.88 Наличие: 8 Обратите внимание на то, что в данном примере программы не потребовалось ни каких специальных действий для сохранения в коллекции объектов типа Inventory. Благодаря тому что все типы наследуют от класса object, в необобщенной коллекции можно хранить объекты любого типа. Именно поэтому в необобщенной коллекции нетрудно сохранить объекты определяемых пользователем классов. Безусловно, это также означает, что такая коллекция не типизирована. Для того чтобы сохранить объекты определяемых пользователем классов в типи зированной коллекции, придется воспользоваться классами обобщенных коллекций. В качестве примера ниже приведен измененный вариант программы из предыдущего примера. В этом варианте используется класс обобщенной коллекции List, а ре зультат получается таким же, как и прежде. // Пример сохранения объектов класса Inventory в // обобщенной коллекции класса List. using System; using System.Collections.Generic; class Inventory { string name; double cost; int onhand; public Inventory(string n, double c, int h) { name = n; cost = c; onhand = h; } public override string ToString() { return String.Format("{0,-10}Стоимость: {1,6:С} Наличие: {2}", name, cost, onhand); } } class TypeSafeInventoryList { static void Main() { List inv = new List(); // Добавить элементы в список. inv.Add(new Inventory("Кусачки", 5.95, 3)); inv.Add(new Inventory("Отвертки", 8.29, 2)); inv.Add(new Inventory("Молотки", 3.50, 4)); inv.Add(new Inventory("Дрели", 19.88, 8)); Console.WriteLine("Перечень товарных запасов:"); foreach(Inventory i in inv) { Console.WriteLine(" " + i); } } } Данный пример отличается от предыдущего лишь передачей типа Inventory в качестве аргумента типа конструктору класса List. А в остальном оба примера рассматриваемой здесь программы практически одинаковы. Это, по существу, означа ет, что для применения обобщенной коллекции не требуется никаких особых усилий, но при сохранении в такой коллекции объекта конкретного типа строго соблюдается типовая безопасность. Тем не менее для обоих примеров рассматриваемой здесь программы характерна еще одна особенность: они довольно кратки. Если учесть, что для организации дина мического массива, где можно хранить, извлекать и обрабатывать данные товарных запасов, потребуется не менее 40 строк кода, то преимущества коллекций сразу же становятся очевидными. Нетрудно догадаться, что рассматриваемая здесь программа получится длиннее в несколько раз, если попытаться закодировать все эти функции коллекции вручную. Коллекции предлагают готовые решения самых разных задач программирования, и поэтому их следует использовать при всяком удобном случае. У рассматриваемой здесь программы имеется все же один не совсем очевидный недостаток: коллекция не подлежит сортировке. Дело в том, что в классах ArrayList и List отсутствуют средства для сравнения двух объектов типа Inventory. Но из этого положения имеются два выхода. Во-первых, в классе Inventory можно реализо вать интерфейс IComparable, в котором определяется метод сравнения объектов дан ного класса. И во-вторых, для целей сравнения можно указать объект типа IComparer. Оба подхода рассматриваются далее по очереди. Реализация интерфейса IComparable Если требуется отсортировать коллекцию, состоящую из объектов определяе мого пользователем класса, при условии, что они не сохраняются в коллекции клас са SortedList, где элементы располагаются в отсортированном порядке, то в такой коллекции должен быть известен способ сортировки содержащихся в ней объектов. С этой целью можно, в частности, реализовать интерфейс IComparable для объектов сохраняемого типа. Интерфейс IComparable доступен в двух формах: обобщенной и необобщенной. Несмотря на сходство применения обеих форм данного интерфейса, между ними имеются некоторые, хотя и небольшие, отличия, рассматриваемые ниже. Реализация интерфейса IComparable для необобщенных коллекций Если требуется отсортировать объекты, хранящиеся в необобщенной коллек ции, то для этой цели придется реализовать необобщенный вариант интерфейса IComparable. В этом варианте данного интерфейса определяется только один метод CompareTo(), который определяет порядок выполнения самого сравнения. Ниже приведена общая форма объявления метода CompareTo(). int CompareTo(object obj) В методе CompareTo() вызывающий объект сравнивается с объектом obj. Для со ртировки объектов по нарастающей конкретная реализация данного метода должна возвращать нулевое значение, если значения сравниваемых объектов равны; положи тельное – если значение вызывающего объекта больше, чем у объекта obj; и отри цательное – если значение вызывающего объекта меньше, чем у объекта obj. А для сортировки по убывающей можно обратить результат сравнения объектов. Если же тип объекта obj не подходит для сравнения с вызывающим объектом, то в методе CompareTo() может быть сгенерировано исключение ArgumentException. В приведенном ниже примере программы демонстрируется конкретная реализа ция интерфейса IComparable. В этой программе интерфейс IComparable вводится в класс Inventory, разработанный в двух последних примерах из предыдущего раз дела. В классе Inventory реализуется метод CompareTo() для сравнения полей name объектов данного класса, что дает возможность отсортировать товарные запасы по наи менованию. Как показано в данном примере программы, коллекция объектов класса Inventory подлежит сортировке благодаря реализации интерфейса IComparable в этом классе. // Реализовать интерфейс IComparable. using System; using System.Collections; // Реализовать необобщенный вариант интерфейса IComparable. class Inventory : IComparable { string name; double cost; int onhand; public Inventory(string n, double c, int h) { name = n; cost = c; onhand = h; } public override string ToString() { return String.Format("{0,-10(Стоимость: {1,6:С} Наличие: {2}", name, cost, onhand); } // Реализовать интерфейс IComparable. public int CompareTo(object obj) { Inventory b; b = (Inventory) obj; return name.CompareTo(b.name); } } class IComparableDemo { static void Main() { ArrayList inv = new ArrayList(); // Добавить элементы в список. inv.Add(new Inventory("Кусачки", 5.95, 3)); inv.Add(new Inventory("Отвертки", 8.29, 2)); inv.Add(new Inventory("Молотки", 3.50, 4)); inv.Add(new Inventory("Дрели", 19.88, 8)); Console.WriteLine("Перечень товарных запасов до сортировки:"); foreach(Inventory i in inv) { Console.WriteLine(" " + i); } Console.WriteLine(); // Отсортировать список. inv.Sort(); Console.WriteLine("Перечень товарных запасов после сортировки:"); foreach(Inventory i in inv) { Console.WriteLine(" " + i); } } } Ниже приведен результат выполнения данной программы. Обратите внимание на то, что после вызова метода Sort() товарные запасы оказываются отсортированными по наименованию. Перечень товарных запасов до сортировки: Кусачки Стоимость: $5.95 Наличие: 3 Отвертки Стоимость: $8.29 Наличие: 2 Молотки Стоимость: $3.50 Наличие: 4 Дрели Стоимость: $19.88 Наличие: 8 Перечень товарных запасов после сортировки: Дрели Стоимость: $19.88 Наличие: 8 Кусачки Стоимость: $5.95 Наличие: 3 Молотки Стоимость: $3.50 Наличие: 4 Отвертки Стоимость: $8.29 Наличие: 2 Реализация интерфейса IComparable для обобщенных коллекций Если требуется отсортировать объекты, хранящиеся в обобщенной коллек ции, то для этой цели придется реализовать обобщенный вариант интерфейса IComparable. В этом варианте интерфейса IComparable определяется приведен ная ниже обобщенная форма метода CompareTo(). int CompareTo (Т other) В методе CompareTo() вызывающий объект сравнивается с другим объектом other. Для сортировки объектов по нарастающей конкретная реализация данного метода должна возвращать нулевое значение, если значения сравниваемых объектов равны; положительное – если значение вызывающего объекта больше, чем у объекта другого other; и отрицательное – если значение вызывающего объекта меньше, чем у другого объекта other. А для сортировки по убывающей можно обратить результат сравнения объектов. При реализации обобщенного интерфейса IComparable имя типа реализующего класса обычно передается в качестве аргумента типа. Приведенный ниже пример программы является вариантом предыдущего при мера, измененным с целью реализовать и использовать обобщенный интерфейс IComparable<Т>. Обратите внимание на применение класса обобщенной коллекции List вместо класса необобщенной коллекции ArrayList. // Реализовать интерфейс IComparable. using System; using System.Collections.Generic; // Реализовать обобщенный вариант интерфейса IComparable. class Inventory : IComparable { string name; double cost; int onhand; public Inventory(string n, double c, int h) { name = n; cost = c; onhand = h; } public override string ToString() { return String.Format("{0,-10}Стоимость: {1,6:С} Наличие: {2}", name, cost, onhand); } // Реализовать интерфейс IComparable. public int CompareTo(Inventory obj) { return name.CompareTo(obj.name); } } class GenericIComparableDemo { static void Main() { List inv = new List(); // Добавить элементы в список. inv.Add(new Inventory("Кусачки", 5.95, 3)); inv.Add(new Inventory("Отвертки", 8.2 9, 2)); inv.Add(new Inventory("Молотки", 3.50, 4)); inv.Add(new Inventory("Дрели", 19.88, 8)); Console.WriteLine("Перечень товарных запасов до сортировки:"); foreach(Inventory i in inv) { Console.WriteLine(" " + i) ; } Console.WriteLine(); // Отсортировать список. inv.Sort(); Console.WriteLine("Перечень товарных запасов после сортировки:"); foreach(Inventory i in inv) { Console.WriteLine(" " + i); } } } Эта версия программы дает такой же результат, как и предыдущая, необобщенная версия. Применение интерфейса IComparer Для сортировки объектов определяемых пользователем классов зачастую проще всего реализовать в этих классах интерфейс IComparable. Тем не менее данную задачу можно решить и с помощью интерфейса IComparer. Для этой цели необходимо сна чала создать класс, реализующий интерфейс IComparer, а затем указать объект этого класса, когда потребуется сравнение. Интерфейс IComparer существует в двух формах: обобщенной и необобщенной. Несмотря на сходство применения обеих форм данного интерфейса, между ними име ются некоторые, хотя и небольшие, отличия, рассматриваемые ниже. Применение необобщенного интерфейса IComparer В необобщенном интерфейсе IComparer определяется только один метод, Compare(). int Compare(object x, object y) В методе Compare() сравниваются объекты x и у. Для сортировки объектов по на растающей конкретная реализация данного метода должна возвращать нулевое зна чение, если значения сравниваемых объектов равны; положительное – если значение объекта х больше, чем у объекта у; и отрицательное – если значение объекта х мень ше, чем у объекта у. А для сортировки по убывающей можно обратить результат срав нения объектов. Если же тип объекта х не подходит для сравнения с объектом у, то в методе CompareTo() может быть сгенерировано исключение ArgumentException. Объект типа IComparer может быть указан при конструировании объекта класса SortedList, при вызове метода ArrayList.Sort(IComparer), а также в ряде других мест в классах коллекций. Главное преимущество применения интерфейса IComparer заключается в том, что сортировке подлежат объекты тех классов, в которых интерфейс IComparable не реализуется. Приведенный ниже пример программы является вариантом рассматривавшегося ранее необобщенного примера программы учета товарных запасов, переделанного с целью воспользоваться интерфейсом IComparer для сортировки перечня товарных за пасов. В этом варианте программы сначала создается класс CompInv, в котором реали зуется интерфейс IComparer и сравниваются два объекта класса Inventory. А затем объект класса CompInv указывается в вызове метода Sort() для сортировки перечня товарных запасов. // Использовать необобщенный вариант интерфейса IComparer. using System; using System.Collections; // Создать объект типа IComparer для объектов класса Inventory. class CompInv : IComparer { // Реализовать интерфейс IComparer. public int Compare(object x, object y) { Inventory, a, b; a = (Inventory) x; b = (Inventory) y; return string.Compare(a.name, b.name, StringComparison.Ordinal); } } class Inventory { public string name; double cost; int onhand; public Inventory(string n, double c, int h) { name = n; cost = c; onhand = h; } public override string ToString() { return String.Format("{0,-10} Цена: {1,6:С} В наличии: {2}", name, cost, onhand); } } class IComparerDemo { static void Main() { CompInv comp = new CompInv(); ArrayList inv = new ArrayList(); // Добавить элементы в список. inv.Add(new Inventory("Кусачки", 5.95, 3)); inv.Add(new Inventory("Отвертки", 8.29, 2)); inv.Add(new Inventory("Молотки", 3.50, 4)); inv.Add(new Inventory ("Дрели", 19.88, 8)); Console.WriteLine("Перечень товарных запасов до сортировки:"); foreach(Inventory i in inv) { Console.WriteLine(" " + i); } Console.WriteLine(); // Отсортировать список, используя интерфейс IComparer. inv.Sort(comp); Console.WriteLine("Перечень товарных запасов после сортировки:"); foreach(Inventory i in inv) { Console.WriteLine(" " + i); } } } Эта версия программы дает такой же результат, как и предыдущая. Применение обобщенного интерфейса IComparer Интерфейс IComparer является обобщенным вариантом интерфейса IComparer. В нем определяется приведенный ниже обобщенный вариант метода Compare(). int Compare(Т х, Т у) В этом методе сравниваются объекты х и у и возвращается нулевое значение, если значения сравниваемых объектов равны; положительное – если значение объекта х больше, чем у объекта у; и отрицательное – если значение объекта х меньше, чем у объекта у. Ниже приведена обобщенная версия предыдущей программы учета товарных за пасов, в которой теперь используется интерфейс IComparer. Она дает такой же результат, как и необобщенная версия этой же программы. // Использовать обобщенный вариант интерфейса IComparer. using System; using System.Collections.Generic; // Создать объект типа IComparer для объектов класса Inventory. class CompInv : IComparer where T : Inventory { // Реализовать интерфейс IComparer. public int Compare(T x, T y) { return string.Compare(x.name, y.name, StringComparison.Ordinal); } } class Inventory { public string name; double cost; int onhand; public Inventory(string n, double c, int h) { name = n; cost = c; onhand = h; } public override string ToString() { return String.Format("{0,-10} Цена: {1,6:С} В наличии: {2}", name, cost, onhand); } } class GenericIComparerDemo { static void Main() { CompInv comp = new CompInv(); List inv = new List(); // Добавить элементы в список. inv.Add(new Inventory("Кусачки", 5.95, 3)); inv.Add(new Inventory("Отвертки", 8.29, 2)); inv.Add(new Inventory("Молотки", 3.50, 4)); inv.Add(new Inventory("Дрели", 19.88, 8)); Console.WriteLine("Перечень товарных запасов до сортировки:"); foreach(Inventory i in inv) { Console.WriteLine(" " + i); } Console.WriteLine (); // Отсортировать список, используя интерфейс IComparer. inv.Sort(comp); Console.WriteLine("Перечень товарных запасов после сортировки:"); foreach(Inventory i in inv) { Console.WriteLine(" " + i); } } } Применение класса StringComparer В простых примерах из этой главы указывать явно способ сравнения символьных строк совсем не обязательно. Но это может потребоваться в тех случаях, когда строки сохраняются в отсортированной коллекции или когда строки ищутся либо сортиру ются в коллекции. Так, если строки должны быть отсортированы с учетом настроек одной культурной среды, а затем их приходится искать с учетом настроек другой куль турной среды, то во избежание ошибок, вероятнее всего, потребуется указать способ сравнения символьных строк. Аналогичная ситуация возникает и при хешировании коллекции. Для подобных (и других) случаев в конструкторах классов некоторых кол лекций предусмотрена поддержка параметра типа IComparer. С целью явно указать способ сравнения символьных строк этому параметру передается в качестве аргумента экземпляр объекта класса StringComparer. Класс StringComparer был подробно описан в главе 21 при рассмотрении вопросов сортировки и поиска в массивах. В этом классе реализуются интерфейсы IComparer, IComparer, IEqualityComparer, а также IEqualityComparer. Следовательно, экземпляр объекта типа StringComparer может быть передан па раметру типа IComparer в качестве аргумента. В классе StringComparer опреде ляется несколько доступных только для чтения свойств, возвращающих экземпляр объекта типа StringComparer, который поддерживает различные способы срав нения символьных строк. Как пояснялось в главе 21, к числу этих свойств относятся следующие: CurrentCulture, CurrentCultureIgnoreCase, InvariantCulture, InvariantCultureIgnoreCase, Ordinal, а также OrdinalIgnoreCase. Все эти свой ства можно использовать для явного указания способа сравнения символьньгх строк. В качестве примера ниже показано, как коллекция типа SortedList конструируется для хранения символьных строк, ключи которых сравнива ются порядковым способом. SortedList users = new SortedList(StringComparer.Ordinal); Доступ к коллекции с помощью перечислителя К элементам коллекции нередко приходится обращаться циклически, например, для отображения каждого элемента коллекции. С этой целью можно, с одной сторо ны, организовать цикл foreach, как было показано в приведенных выше примерах, а с другой – воспользоваться перечислителем. Перечислитель – это объект, который реализует необобщенный интерфейс IEnumerator или обобщенный интерфейс IEnumerator<Т>. В интерфейсе IEnumerator определяется одно свойство, Current, необобщенная форма которого приведена ниже. object Current { get; } А в интерфейсе IEnumerator объявляется следующая обобщенная форма свойства Current. Т Current { get; } В обеих формах свойства Current получается текущий перечисляемый элемент коллекции. Но поскольку свойство Current доступно только для чтения, то перечис литель может служить только для извлечения, но не видоизменения объектов в кол лекции. В интерфейсе IEnumerator определяются два метода. Первым из них является ме тод MoveNext(), объявляемый следующим образом. bool MoveNext() При каждом вызове метода MoveNext() текущее положение перечислителя сме щается к следующему элементу коллекции. Этот метод возвращает логическое значе ние true, если следующий элемент коллекции доступен, и логическое значение false, если достигнут конец коллекции. Перед первым вызовом метода MoveNext() значение свойства Current оказывается неопределенным. (В принципе до первого вызова ме тода MoveNext() перечислитель обращается к несуществующему элементу, который должен находиться перед первым элементом коллекции. Именно поэтому приходится вызывать метод MoveNext(), чтобы перейти к первому элементу коллекции.) Для установки перечислителя в исходное положение, соответствующее началу кол лекции, вызывается приведенный ниже метод Reset(). void Reset() После вызова метода Reset() перечисление вновь начинается с самого начала кол лекции. Поэтому, прежде чем получить первый элемент коллекции, следует вызвать метод MoveNext(). В интерфейсе IEnumerator методы MoveNext() и Reset() действуют по тому же самому принципу. Необходимо также обратить внимание на два следующих момента. Во-первых, перечислитель нельзя использовать для изменения содержимого перечисляемой с его помощью коллекции. Следовательно, перечислители действуют по отношению к коллекции как к доступной только для чтения. И во-вторых, любое изменение в пере числяемой коллекции делает перечислитель недействительным. Применение обычного перечислителя Прежде чем получить доступ к коллекции с помощью перечислителя, необходи мо получить его. В каждом классе коллекции для этой цели предоставляется метод GetEnumerator(), возвращающий перечислитель в начало коллекции. Используя этот перечислитель, можно получить доступ к любому элементу коллекции по оче реди. В целом, для циклического обращения к содержимому коллекции с помощью перечислителя рекомендуется придерживаться приведенной ниже процедуры.