遍历 Dictionary,你会几种方式?

一:背景

1. 讲故事

昨天在 StackOverflow 上看到一个很有趣的问题,说: 你会几种遍历字典的方式,然后跟帖就是各种奇葩的回答,挺有意思,马上就要国庆了,娱乐娱乐吧,说说这种挺无聊的问题😄😄😄。

二: 使用 foreach 遍历

为了方便演示,先上一段测试代码:


            var dict = new Dictionary<int, string>()
            {
                [10] = "A10",
                [20] = "A20",
                [30] = "A30",
                [40] = "A40",
                [50] = "A50"
            };

1. 直接 foreach dict

如果要拿百分比说话,估计有 50%+ 的小伙伴用这种方式,为啥,简单粗暴呗,其他没什么好说的,直接上代码:


            foreach (var item in dict)
            {
                Console.WriteLine($"key={item.Key},value={item.Value}");
            }

这里的 item 是底层在 MoveNext 的过程中用 KeyValuePair 包装出来的,如果你不信的话,看下源码呗:


	public bool MoveNext()
	{
		while ((uint)_index < (uint)_dictionary._count)
		{
			ref Entry reference = ref _dictionary._entries[_index++];
			if (reference.next >= -1)
			{
				_current = new KeyValuePair<TKey, TValue>(reference.key, reference.value);
				return true;
			}
		}
	}

2. foreach 中 使用 KeyPairValue 解构

刚才你也看到了 item 是 KeyValuePair 类型,不过🐂👃的是 netcore 对 KeyValuePair 进行了增强,增加了 Deconstruct 函数用来解构 KeyValuePair,代码如下:


    public readonly struct KeyValuePair<TKey, TValue>
    {
        private readonly TKey key;

        private readonly TValue value;

        public TKey Key => key;

        public TValue Value => value;

        public KeyValuePair(TKey key, TValue value)
        {
            this.key = key;
            this.value = value;
        }

        public void Deconstruct(out TKey key, out TValue value)
        {
            key = Key;
            value = Value;
        }
    }

有了这个解构函数,你就可以在遍历的过程中直接拿到 key,value,而不是包装的 KeyValuePair,这在 netframework 中可是不行的哈,实现代码如下:


            foreach ((int key, string value) in dict)
            {
                Console.WriteLine($"key={key},value={value}");
            }

3. foreach keys

前面的例子都是直接对 dict 进行 foreach,其实你还可以对 dict.keys 进行 foreach 遍历,然后通过遍历出的 key 对 dict 进行类索引器读取,代码如下:


            foreach (var key in dict.Keys)
            {
                Console.WriteLine($"key={key},value={dict[key]}");
            }

说到这里,不知道你是否有一个潜意识,那就是 dict 只能通过 foreach 进行遍历,真相是不是这样的呢? 要寻找答案,还是回头看一下 foreach 是如何进行遍历的。


public struct Enumerator : IEnumerator<KeyValuePair<TKey, TValue>>, IDisposable, IEnumerator, IDictionaryEnumerator
{
    public bool MoveNext()
	{
		while ((uint)_index < (uint)_dictionary._count)
		{
			ref Entry reference = ref _dictionary._entries[_index++];
			if (reference.next >= -1)
			{
				_current = new KeyValuePair<TKey, TValue>(reference.key, reference.value);
				return true;
			}
		}
		_index = _dictionary._count + 1;
		_current = default(KeyValuePair<TKey, TValue>);
		return false;
	}
}

仔细看这个 while 循环,你就应该明白,本质上它也是对 entries 数组进行遍历,那底层都用了 while,我是不是可以用 for 来替换然后循环 dict 呢?哈哈,反正就是模仿呗。

三:使用 for 遍历

为了把 MoveNext 中的代码模拟出来,重点在于这条语句: ref Entry reference = ref _dictionary._entries[_index++];, 其实很简单,_entries 数组内容的提取可以用 Linq 的 ElementAt 方法,是不是~~~ ,改造后的代码如下:


            for (int i = 0; i < dict.Count; i++)
            {
                (int key, string value) = dict.ElementAt(i);

                Console.WriteLine($"key={key},value={dict[key]}");
            }

接下来是不是很好奇这个 ElementAt 扩展方法是如何实现的,一起看看源码吧。


    public static TSource ElementAt<TSource>(this IEnumerable<TSource> source, int index)
    {
        IList<TSource> list = source as IList<TSource>;
        if (list != null)
        {
            return list[index];
        }
        if (index >= 0)
        {
            using (IEnumerator<TSource> enumerator = source.GetEnumerator())
            {
                while (enumerator.MoveNext())
                {
                    if (index == 0)
                    {
                        return enumerator.Current;
                    }
                    index--;
                }
            }
        }
    }

从上面代码可以看到,如果当前的 source 没有实现 IList 接口的话,那就是一个巨大的坑,每一次执行 ElementAt 方法,最坏时间复杂度都是 O(N),就拿刚才的 for循环来说,它的最坏时间复杂度就是 O(n!) ,是不是比你想象的要恐怖的多,教训就是多实践,多看看源码~

四:总结

这篇列举了 4 种遍历 dict 的方式,不知你会用到哪几种? 要注意的是最后 ElementAt 对 Source 判别上的大坑一定要明白,不要想当然的以为就是 O(N) ,好了,更多的 遍历方式 欢迎补充!

更多高质量干货:参见我的 GitHub: dotnetfly

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posted @ 2020-09-28 09:35  一线码农  阅读(960)  评论(6编辑  收藏