在C#中，System.Collections.Generic命名空间下的Dictionary类为以键值对的形式存储和检索数据提供了一种高效的方式。这种数据结构功能强大、用途广泛，并且针对快速数据查找进行了高度优化，使其非常适用于各种实际编程场景。
本文将让你深入了解C#中的Dictionary<TKey, TValue>——包括它的结构、属性、方法以及使用示例。
C#中的Dictionary是什么？
Dictionary<TKey, TValue>是一种泛型集合，它将数据存储为键值对的形式。字典中的每个键都是唯一的，并且映射到一个值。在C#中，如果有高效的哈希函数，字典对于添加、检索和删除数据等操作具有O(1)的时间复杂度，这使得它们成为高性能应用程序的绝佳选择。
Dictionary的基本语法
要声明一个字典，需要指定两种类型：
TKey：字典中键的类型。
TValue：与每个键相关联的值的类型。
以下是一个示例：
Dictionary<int, string> myDictionary = new Dictionary<int, string>();
在这个示例中，myDictionary使用int作为键类型，string作为值类型。
Dictionary的属性
字典有几个重要的属性：
Count：返回字典中键值对的数量。
Keys：返回字典中所有键的集合。
Values：返回字典中所有值的集合。
Comparer：获取用于比较键的相等比较器。
以下是展示如何使用这些属性的示例：
var fruits = new Dictionary<string, int>
{
{"Apple", 1},
{"Banana", 2}
};
Console.WriteLine(fruits.Count); // 输出：2
foreach (var key in fruits.Keys)
{
Console.WriteLine(key); // 输出：Apple, Banana
}
foreach (var value in fruits.Values)
{
Console.WriteLine(value); // 输出：1, 2
}
向字典中添加元素
要向字典中添加元素，可以使用Add方法或者索引器语法[]：
Dictionary<int, string> numbers = new Dictionary<int, string>();
numbers.Add(1, "One");
numbers[2] = "Two"; // 使用索引器语法
注意：如果尝试使用Add方法添加重复的键，将会抛出ArgumentException异常。然而，索引器语法[]在键已存在的情况下会更新对应的值。
从字典中检索值
最常见的检索值的方式是使用键：
string value = numbers[1]; // 检索与键1相关联的值
如果键不存在，将会抛出KeyNotFoundException异常。为了安全地处理这种情况，可以使用TryGetValue方法，该方法在键存在时返回true，并将关联的值赋给out参数：
if (numbers.TryGetValue(2, out string result))
{
Console.WriteLine(result);
}
else
{
Console.WriteLine("键未找到");
}
更新现有值
要更新现有值，可以使用带键的索引器语法：
numbers[1] = "Updated One";
如果键存在，关联的值将会被更新；如果键不存在，将会添加一个新的键值对。
从字典中移除元素
要通过键移除一个元素，可以使用Remove方法：
numbers.Remove(1); // 移除键为1的键值对
该方法在元素成功移除时返回true，否则返回false。
检查键或值是否存在
要检查字典中是否存在特定的键或值，可以使用ContainsKey或ContainsValue方法：
bool hasKey = numbers.ContainsKey(1); // 如果键1存在则返回true
bool hasValue = numbers.ContainsValue("Two"); // 如果值为"Two"被找到则返回true
遍历字典
可以使用foreach语句遍历Dictionary，其中每个元素都是一个KeyValuePair<TKey, TValue>：
foreach (KeyValuePair<int, string> kvp in numbers)
{
Console.WriteLine($"键：{kvp.Key}，值：{kvp.Value}");
}
或者，也可以使用Keys和Values属性仅遍历键或值。
初始化字典
字典可以在声明时使用集合初始化器进行初始化：
var myDictionary = new Dictionary<int, string>
{
{ 1, "One" },
{ 2, "Two" },
{ 3, "Three" }
};
Dictionary的构造函数
Dictionary类针对不同场景提供了多个构造函数：
var myDictionary = new Dictionary<int, string>();
var myDictionary = new Dictionary<int, string>(100);
var caseInsensitiveDict = new Dictionary<string, string>(StringComparer.OrdinalIgnoreCase);
var anotherDictionary = new Dictionary<int, string>(myDictionary);
键的自定义比较器
默认情况下，字典对键类型使用默认的相等比较器。你可以通过实现IEqualityComparer<TKey>来提供自定义的相等比较器。这对于不区分大小写的字符串键特别有用：
var caseInsensitiveDict = new Dictionary<string, string>(StringComparer.OrdinalIgnoreCase);
caseInsensitiveDict.Add("Hello", "World");
Console.WriteLine(caseInsensitiveDict.ContainsKey("hello")); // 输出：True
线程安全与ConcurrentDictionary
Dictionary类不是线程安全的。如果多个线程同时修改一个字典，可能会导致不可预测的行为。对于线程安全的操作，可以使用System.Collections.Concurrent命名空间下的ConcurrentDictionary<TKey, TValue>。
using System.Collections.Concurrent;
ConcurrentDictionary<int, string> safeDict = new ConcurrentDictionary<int, string>();
safeDict.TryAdd(1, "One");
Dictionary的性能特征
由于哈希的作用，在大多数情况下，字典对于检索、插入和删除操作具有O(1)的复杂度，所以效率很高。然而，如果哈希函数不佳，性能可能会下降，导致冲突增多以及操作变慢。
Dictionary操作中的常见异常
C#中的字典可能会抛出以下异常：
ArgumentNullException：如果使用了空键。
ArgumentException：如果使用Add方法添加重复的键。
KeyNotFoundException：如果访问字典中不存在的键。
示例程序
以下示例展示了字典的基本操作：
using System;
using System.Collections.Generic;
class Program
{
static void Main()
{
var dictionary = new Dictionary<int, string>
{
{1, "one"},
{2, "two"},
{3, "three"}
};
// 检索值
Console.WriteLine(dictionary[2]); // 输出：two
// 更新元素
dictionary[2] = "updated two";
// 移除元素
dictionary.Remove(1);
// 遍历字典
foreach (var kvp in dictionary)
{
Console.WriteLine($"键：{kvp.Key}，值：{kvp.Value}");
}
// 检查存在性
Console.WriteLine(dictionary.ContainsKey(2)); // 输出：True
}
}
C#中Dictionary的总结
在C#中，Dictionary<TKey, TValue>类是一种用于高效存储键值对的重要数据结构。它提供了广泛的功能，用于添加、检索、更新和移除元素，并且针对快速数据访问进行了优化。字典允许通过相等比较器进行定制，支持多种初始化方法，使其适用于许多用例。
虽然Dictionary本身不是线程安全的，但ConcurrentDictionary<TKey, TValue>为多线程应用程序提供了一种安全的替代方案。无论你是在开发简单还是复杂的应用程序，C#中的字典都是一种用于将数据组织成键值对的强大、高性能的解决方案。
该文章在 2024/12/28 12:23:40 编辑过
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