第8章 列舉器與集合 注意： 本投影片僅供本書上課教師使用，非經同意請勿上網轉載或供拷貝.

Presentation on theme: "第8章 列舉器與集合 注意： 本投影片僅供本書上課教師使用，非經同意請勿上網轉載或供拷貝."— Presentation transcript:

1 第8章 列舉器與集合 注意： 本投影片僅供本書上課教師使用，非經同意請勿上網轉載或供拷貝

2 第八章 列舉器與集合 8.1 使用列舉器瀏覽陣列內容 8.2 集合類別 8.3 泛型與非泛型集合類別實作

3 8.1 使用列舉器瀏覽陣列內容 資料結構是資料在電腦中的儲存和組織方式。 設計程式時可依資料特性 選擇合適資料結構，以得到高效率處理。
8.1 使用列舉器瀏覽陣列內容 資料結構是資料在電腦中的儲存和組織方式。 設計程式時可依資料特性 選擇合適資料結構，以得到高效率處理。 由於資料結構在電腦進行大量資料處理時 地位重要 目前程式語言執行環境標準程式庫中都支援 多種資料結構。如：  C++ 標準程式模板庫中的容器、  Java集合框架  微軟 .NET Framework 都支援。

4 8.1 使用列舉器瀏覽陣列內容 Continue …
常用資料結構： 陣列、串列(List)、堆疊(Stack)、佇列(Queue)、 鏈結串列(Linked List)、樹(Tree)、圖形(Graph) 和雜湊表(Hashtable) 即C# Dictionay。 以上資料結構內部實作與外部使用介面各有不同， 基本上都希望能提供走訪資料的能力。 走訪(Traverse) 能逐一瀏覽該資料結構內所有元素或稱節點。 譬如：串列走訪是從第一個節點開始，一直到 走訪到最後一個節點，每個節點都有走訪到。

5 8.1 使用列舉器瀏覽陣列內容 Continue …
Enumerator 介面 支援非泛型集合簡單反覆運算。用於逐一查看集合 是所有非泛型列舉值的基底介面。 任何實作此類別物件才能用 foreach 來列舉讀取 集合中的元素，但無法用來修改基礎集合。 foreach 敘述可對物件的每個屬性或陣列/集合 的每個元素，逐一執行一個或多個敘述。

6 8.1 使用列舉器瀏覽陣列內容 Continue …
foreach 敘述會隱藏列舉值的複雜度， 建議使用 foreach 而不直接使用列舉值。 foreach 是取得物件列舉器(Enumeraor)， 透過呼叫列舉器的下列方法和屬性來存取 集合內的元素。 IEnumerator 介面包含兩個方法及一個屬性： 1. MoveNext() 方法 2. Current 屬性 3. Reset()方法

7

8 8.1 使用列舉器瀏覽陣列內容 Continue …
任何物件都必須實作 IEnumerator 和 IEnumerable 的兩個介面。 IEnumerable(可列舉的) 是用來瀏覽集合內容的介面，透過 GetEnumerator() 方法傳回 IEnumerator 的具備迭加器(Iterator)特性 的瀏覽物件。 IEnumerator(列舉器) 是用來取得集合的元素，需實作  兩個公開(用)的方法：MoveNext() 和 Reset()  一個公開(用)屬性 : Current。

9 8.1 使用列舉器瀏覽陣列內容 Continue …
System.Collections 命名空間提供 GetEnumerator() 來走訪顯示集合物件內的元素。 程式中使用此方法必須引用下列命名空間 using System.Collections 譬如：巡訪 myAry 陣列內所有陣列元素內容。

10 參閱 P 8-4頁

11 參閱 P 8-5頁

12 參閱 P 8-6頁

13 8.2 集合類別 使用陣列缺點 呈線性排列存放在連續記憶體空間  插入或刪除陣列元素牽一髮動全身  改變陣列大小，須新建新陣列
8.2 集合類別 使用陣列缺點 呈線性排列存放在連續記憶體空間  插入或刪除陣列元素牽一髮動全身  改變陣列大小，須新建新陣列 .NET Framework 的 System.Collections 命名空間  提供Collection類別 Collection 類別其主要功能  將儲存的資料以某種資料結構組成  再以特定方式來走訪或稱巡訪資料，提高資料存取效率。 Collection 類別內的元素的型別都是物件  集合類別內元素的存取都以物件方式進行。

14 比較整數陣列和物件陣列兩者在記憶體配置上差異

15 8.3 泛型與非泛型集合類別實作 泛型(Generic) 為 NET Framwork 引入的型別參數 (Type Parameter) 概念。 使用時機 型別參數是在設計類別和方法時，無法知道使用者會使用 哪種資料型別的參數，可能是 string 或 int ? 若使用泛型就不用擔心程式被呼叫時，需考慮傳入的資料 型別，只要專心開發功能。 若用型別參數T寫一個名稱為 List1<T> 的 List串列集合類別  可用List1<int>、List1<string>、List1<myClass>  可避免進行型別轉換或裝箱(Boxing) 操作的代價和風險。

16 8.3 泛型與非泛型集合類別實作 Continue…
泛型類別和泛型方法具重複性、型別安全和高效率， 不是非泛型集合類別所能及。 泛型廣泛應用於集合和對集合操作的方法中。 泛型和非泛型集合類別在觀念和功能上差異  非泛型集合類別在取值時需做型別轉換工作， 當集合的元素為實值型別會引起 Boxing 和 Unboxing 動作  使用泛型集合可得到型別安全的好處， 不需衍生自基底集合型別及實作型別特定的成員。 Boxing 處理 是將實值型別轉換成 object 型別，或任何由這個 實值型別實作的介面型別。 Unboxing 處理：會從物件擷取實值型別。

17 8.3 泛型與非泛型集合類別實作 Continue…
當集合內的元素為實值型別時  泛型集合型別比非泛型集合型別有較理想效能，  也優於衍生自非泛型基底集合型別的型別  泛型不需將這些元素進行 Boxing 處理。 泛型類別和方法將 重複使用性、型別安全 和 高效率 結合一起，發揮非泛型類別和方法無法 提供的功能。 泛型最常搭配在某種指定型別上操作的集合和 方法使用。 VS 2005 開始使用 C# 2. 0版，C# 提供泛型新功能，

18 8.3 泛型與非泛型集合類別實作 Continue…
在 .NET Framework 2.0 類別庫中的 System. Collections.Generic 命名空間 才支援 泛型 功能。 該命名空間包含多個以泛型為基礎的新集合類別， 該命名空間包含會定義泛型集合的介面和類別 讓使用者建立 強化型別(Stronged Type)的集合， 提供比非泛型強化型別集合使用的命名空間 System.Collections 有更佳的型別安全和效能。

19 8.3 泛型與非泛型集合類別實作 Continue…
.NET Framework 內提供用於存取資料的特製化類別  這些類別可支援堆疊、佇列、清單和雜湊資料表)。 大部分的 Collection類別都會實作相同的介面，  這些介面可加以繼承來建立新的Collection類別，符合進 一步的特定資料儲存需求。 非泛型集合類別定義於 System.Collections 命名空間包括： ArrayList、Stack、Queue、Hashtable、 SortedList 。 泛型集合主要定義於 System. Collections.Generic 命名空間 包括： List<T>、LinkedList<T>、Stack<T>、Queue<T>、 Dictionary<TKey，TValue>、SortedList<TKey，TValue>等 集合類別。

20

21 8.3 泛型與非泛型集合類別實作 Continue…
目前 Visual Studio 已升級至VS 2013，提供的 .NET Framework 升級到4.5.1版，C# 到5.0版。 若使用 .NET Framework 2.0 (含)以後版本來開發 應用程式，建議使用System.Collections.Generic 命名空間中 的泛型集合類別比使用System. Collections 命名空間中的非泛 型的對應的集合類別有更好的型別安全和效率。 大部分集合類別都衍生自 ICollection、IComparer、 IEnumerable、IList、IDictionary 和 IDictionary Enumerator 等介面及其泛型對等用法。 泛型集合類別除提供更高型別安全外，且在某些情況， 尤其在儲存實值型別時，可提供更佳效能。

22 一. ArrayList 與 List<T> 集合類別實作
可解決上述一般陣列插入、刪除、複製元素 所發生的問題。 兩者 Collection 類別提供下列屬性方法 讓你能靈活操作串列：

23

24

25

26 常用屬性與方法完整範例程式檔名：  c08/aryList1/aryList1. sln  ch08/aryList2/aryList2
常用屬性與方法完整範例程式檔名：  c08/aryList1/aryList1.sln  ch08/aryList2/aryList2.sln。 輸出結果：

27

28 一. ArrayList 與 List<T> 集合類別實作 Contiune…
陣列內的所有陣列元素的資料型別要相同。 ArrayList 和 List都屬串列，串列內允許存放 不同資料型別的元素。 串列可用註標，指向串列中某個元素。 透過 foreach 反複運算來走訪列內所有元素。 若串列內元素的資料型別不一致，foreach 內的 資料型別必須設為 Object 若串列內都是字串，設為 string 若串列內都是整數，設為int … 以此類推。

29 一. ArrayList 與 List<T> 集合類別實作 Contiune…
ArrayList 串列集合類別的定義和宣告置於 System.Collections 命名空間內 List串列集合類別的定義和宣告置於 System.Collections.Generic 命名空間內 寫法： using System.Collections ;  使用ArrayList 串列 using System.Collections.Generic  使用List<T> 串列

30

31

32

33

34 二. Stack 與 Stack<T>集合類別
採後進先出(Last In First Out : LIFO)的機制。 串列加入資料(Push) 和移出資料(Pop)都從堆疊 最上面，像廚房裡成疊盤子。 堆疊如一個有底袋子，元素存取只有最上面一個 開口。

35 二. Stack 與 Stack<T>集合類別 Continue…
製作非泛型堆疊集合類別和泛型堆疊集合類別的 定義和宣告分別置於 System. Collections 命名空間 和 System.Collections.Generic命名空間內 程式有使用到該類別，須在程式開頭用 using 引用 對應的命名空間：  使用Stack 非泛型堆疊 using System.Collections ;  使用Stack<T> 泛型堆疊 using System.Collections.Generic ;

36

37 常用屬性與方法完整範例程式檔名： ch08/Stack0/Stack0.sln

38

39

40

41 三. Queue與Queue<T>集合類別
採先進先出(First In First Out : FIFO)的機制。 加入資料(EnQueue) 從串列的最後面 取出資料(DeQueue) 從串列另一端最前開始移出。 佇列如兩邊都有開口的袋子，最早置入的資料， 最早移出；最晚置入的資料，最晚移出。

42 三. Queue與Queue<T>集合類別 Continue…
製作非泛型佇列集合類別和泛型佇列集合類別 的定義和宣告分別置於 System. Collections 命名空間 和 System.Collections.Generic命名空間內， 程式有使用到該類別，分別在程式開頭用 using 來引用對應的命名空間：  使用Queue 非泛型佇列 using System.Collections ;  使用Queue<T> 泛型佇列 using System.Collections.Generic

43

44

45

46

47

48 四. Hashtable與Dictionary<TKey, TValue>集合類別
陣列 和 ArrayList 串列 把整數註標值置於中括號內來存取對應的一個元素。 關聯陣列(Associative Array) 需用整數以外的資料型別來當註標值。 Hashtable(雜湊表)類別屬非泛型類別 是 System.Collections 命名空間提供的一個容器， 在 Hashtable 內含兩個物件陣列：  一個含有對應索引鍵(Key)當註標  一個含有對應值(Value) 將Key & Value(鍵/值對)置入 Hashtable內會自動維護 以Key & Value 對應關係，使得 Hashtable 具有以 key 直接走訪 Value 的索引方式，加快尋找的速度。

49 四. Hashtable與Dictionary<TKey, TValue>集合類別
Hashtable 的 key/value 均為 object，  Hashtable 可支援任何類型的 Key & Value。 程式中用到此類別須在程式開頭  用using 引用 System.Collections 命名空間 Dictionary 屬泛型類別，型式為 Dictionary<TKey, TValue>， 含有TKey、TValue 兩個具任何資料型別型別引數。 Dictionary 和ＨashTable類別一樣提供一組索引鍵(key) 和一組值(value) 加入 Dictionary類別物件中的每個項目都是由其關聯索引鍵 和值所組成。使用其索引鍵擷取值的速度快。

50 四. Hashtable與Dictionary<TKey, TValue>集合類別
Dictionary <TKey, TValue> 中每個索引鍵都必須是唯一 且也不能是 null。 Dictionary 泛型類別物件的屬性及方法使用方式和 Hashtable雜湊表集合類別物件相近。 Dictionary<TKey,TValue>類與 Hashtable 類別的功能相同。 由於 Hashtable 的元素屬 Obhject 類型，在儲存或檢索值 類型時通常發生裝箱和取消裝箱操作。 大量資料插入時需花比Dictionary多時間， 以for 迴圈方式可快速走訪 Hashtable 和 Dictionary。 以 foreach 方式走訪，Dictionary走訪速度會更快。

51 四. Hashtable與Dictionary<TKey, TValue>集合類別
製作非泛型 Hashtable 集合類別和泛型 Dictionary 集合類別的定義和宣告分別置於 System.Collections 命名空間和 System.Collections.Generic命名空間內， 程式中若有使用到該類別，必須分別在程式開頭使 用using 來引用對應的命名空間：  使用Hashtable 非泛型雜湊表 using System.Collections ;  使用Dictionary<T> 泛型字典 using System.Collections.Generic

52

53

54

55

56

57

58 五. SortedList 與 SortedList<TKey, TValue>集合類別
SortedList串列和Hashtable都屬Key&Value(鍵-值)組合。 Hashtable 介紹的屬性和方法都可在 SortList 串列中使用， 走訪 SortedList 串列內的元素需指定對應索引鍵 ， 兩者主要差異在將 Key&Value 組合置入 SortedList串列， 會先排序對應索引鍵，在對應鍵陣列中找到正確位置後， 才將對應值置入對應值陣列中相同對應位置。 對 SortedList 串列做新增或移除動作，鍵-值組合都會保持 同步。 要注意 SortedList串列和Hashtable 都不允許有重複對應 索引鍵。 使用 foreach重複操作同樣會得到 DictionaryEntry物件， 且DictionaryEntry 的順序是排序後的結果。

59 範例 先建立SortedList非泛型串列，分別對SortedList 串列做新增、查詢和刪除動作，並分別使用for 和 foreach 迴圈操作來顯示目前 SortedList串列內所有 元素。 下表為 Hashtable使用Key&Value 的Apple單價表 ：

60

61

62

63 程式碼 參閱 P 8-26 頁

64 本章結束 …