第5章
集合



数组是用来存储同类型数据的。但是数组有一定的局限，即一旦数组创建了，其容量就限定了。如“string［］ names=new String［5］;” 限制了容量为5个元素，当设置“names［5］="ada";”时就会发生“数组下标越界”异常。而采用集合(collection)相关类就可突破该容量限制，其容量在不够时会自动扩充。
集合类可以看成一种特殊的数组，也用以存储多个数据。C#提供了对栈(stack)、队列(queue)、列表(list)和哈希表(hash table)等不同类型的支持。
C#中集合类又分为非泛型集合类和泛型集合类两种。非泛型集合类可以存储各类对象，常用类为ArrayList和Hashtable；  而泛型集合类用以保存指定类型对象，常用类为List<T>和Dictionary<K,V>。泛型集合类在代码上消除了强制类型转换语句，在减少转换出错概率的同时，提高了代码的可读性。因此，在实际项目中，一般使用泛型集合类。
5.1非泛型集合类
非泛型集合类定义在System.Collections名称空间中，常用的类有ArrayList(数组列表)和 Hashtable (哈希表)。
5.1.1ArrayList
ArrayList常作为传统数组的替代，提供了常用属性（如Count、Capability）和常用方法（如Add()、AddRange()、Insert()、Remove()、RemoveAt()、Clear()、Contains()、IndexOf()、LastIndexOf()、Sort()、Reverse()等）。
1. 添加元素，判断元素个数与容量
在ArrayList中添加元素，可通过Add()、AddRange()、Insert()三个方法实现。判断ArrayList中元素个数用Count属性，判断容量则用Capacity属性。
【例51】在ArrayList中添加元素，判断元素个数与容量。



using System;

using System.Collections;

...

ArrayList aryLst = new ArrayList();

aryLst.Add("Ada"); //添加string元素

aryLst.Add(46);  //添加int元素

aryLst.AddRange(new ArrayList(){ 119, 143, 132 });   //添加范围元素  

aryLst.Insert(1, 'F'); //在下标1处插入char元素






foreach(object ele in aryLst)

Console.Write(ele + "＼t"); //Ada  F  46  119  143  132

Console.WriteLine( //元素有6个，容量为8

"元素有{0}个，容量为{1}", aryLst.Count, aryLst.Capacity);




2. 删除元素
删除元素可通过Remove()、RemoveAt()、Clear()三个方法实现。
【例52】删除ArrayList中的元素。



using System;

using System.Collections;

...

ArrayList scores = new ArrayList() { 119, 143, 132, 119 };

scores.Remove(119); //删除第一个值为119的元素

foreach (object score in scores)

Console.Write(score + "＼t"); //143  132  119

scores.RemoveAt(0);   //删除下标为0的元素

foreach (object score in scores)

Console.Write(score + "＼t"); //132  119

scores.Clear();//清空元素

foreach (object score in scores)

Console.Write(score + "＼t"); //无显示




3. 修改元素  
修改元素可通过下标方式进行。
【例53】修改ArrayList中元素的值。



using System;

using System.Collections;

...

ArrayList scores = new ArrayList() { "A+", "B+", "A+" }; 

scores［0］ = 70;

scores［1］ = 64;

scores［2］ = 70;

foreach (object score in scores)

Console.Write(score + "＼t"); //70, 64, 70




4. 查询元素  
查询元素可通过Contains()、IndexOf()、LastIndexOf()三个方法实现。
【例54】查询ArrayList中的元素。



using System;

using System.Collections;

...

ArrayList scores = new ArrayList() { 70, 64, 70, 61, 64 };

int idx1 = scores.IndexOf(70); //0,从首部查找元素，返回找到的第一个元素所在下标，
//若找不到则返回-1

int idx2 = scores.IndexOf(70,1);  //2，从特定下标往后寻找元素，返回找到的第一个元素
//所在下标，若找不到则返回-1






int idx3 = scores.LastIndexOf(70); //2，从尾部查找元素，返回找到的第一个元素所在下标，
//若找不到则返回-1

int idx4 = scores.LastIndexOf(70,1); //0，从特定下标往前寻找元素，返回找到的第一个元素
//所在下标，若找不到则返回-1

bool b=scores.Contains(70);    //true，判断是否包含元素




5. 元素排序
对元素排序，可通过Sort()方法实现，倒序则用Reverse()方法实现。
【例55】ArrayList中元素的排序。



using System;

using System.Collections;

...

ArrayList scores = new ArrayList() { 70, 64, 70, 61, 64 };

scores.Sort();

foreach (object score in scores)

Console.Write(score + "＼t"); //61  64  64  70  70

scores.Reverse();

foreach (object score in scores)

Console.Write(score + "＼t"); //70  70  64  64  61




5.1.2Hashtable
Hashtable类似字典，以键值对保存元素。其中，键必须是唯一的,而值不需要唯一。通过唯一的键值就可找到对应的元素值。Hashtable提供了常用属性（如Count、Keys、Values）和常用方法（如Add()、Remove()、Clear()、ContainsKey()、ContainsValue()等）。
1. 添加元素、判断元素个数
添加元素可通过Add()方法，判断元素个数可通过Count属性。
【例56】添加Hashtable元素。



using System;

using System.Collections;

...

Hashtable ht = new Hashtable();

ht.Add(1, "Ada"); //添加元素

ht.Add("two", "Bob");   //添加元素

foreach (Object key in ht.Keys)

Console.Write(ht［key］+"＼t"); //Bob Ada

int cnt = ht.Count;  //2，元素个数 




2. 修改、删除元素  
删除元素可通过Remove()、Clear()方法，修改元素可通过key下标方式。
【例57】删除Hashtable元素。



using System;

using System.Collections;






...

Hashtable ht = new Hashtable();

ht.Add(1, "Ada");

ht.Add("two", "Bob");

ht.Remove("two");//删除key对应的元素

int cnt = ht.Count;  //1，元素个数

ht［1］ = "Amanda";  //通过key下标修改元素

foreach (object val in ht.Values)

Console.Write(val + "＼t"); //Bob Amanda,已修改




3. 查询元素
查询元素可通过ContainsKey()、ContainsValue()方法。
【例58】查询Hashtable元素。



using System.Collections;

...

Hashtable ht = new Hashtable();

ht.Add(1, "Ada");       

ht.Add("two", "Bob"); 

bool b2 = ht.ContainsKey("two"); 

bool b3 = ht.ContainsValue("Bob"); //true，判断value是否存在




5.2泛型集合类
泛型集合类定义在System.Collections.Generic名称空间中。常用类为List<T>和Dictionary<K,V>。项目实践中泛型集合类使用频繁，应该重点掌握。
5.2.1List<T>
List<T>不仅具有ArrayList集合类功能，通过泛型还能指定操作元素的类型。常用的方法有Add()、AddRange()、Insert()、Remove()、RemoveAt()、Sort()、Reverse()、Clear()，常用的属性有Count。
【例59】List<T>元素的添加、插入、删除、排序、遍历和获取元素个数等。



using System;

using System.Collections.Generic;

...

List<int> list = new List<int>();

list.Add(70); //添加int元素，成功

//list.Add("A+"); //编译出错"无法从string转换为int"

//new List<T> (IEnumerable<T> collection)： 以集合参数创建List<T>，如下

List<String> names //泛型指定<String>,所以list中只能放置String元素

= new List<String>(new String［］{ "Bob", "Ada","Carl" });

//添加、删除、修改元素






//names.Add(70); //编译出错"无法从int转换为string"

names.Add("Daniel");   //添加元素，names为Bob、Ada、Carl、Daniel

names.AddRange(new string［］ { "Fanny","Edwin" }); //添加范围元素，names为Bob、Ada、Carl
//Daniel、Fanny、Edwin

names.Insert(3, "Amanda"); //在下标3位置插入元素Amanda，names为Bob、Ada、Carl
//Amanda、Daniel、Fanny、Edwin

bool op1 = names.Remove("Edwin"); //true，删除成功则返回true，否则返回false。names为
//Bob、Ada、Carl、Amanda、Daniel、Fanny

names.RemoveAt(2); //删除下标2位置元素Ada，names为Bob、Ada、Amanda
//Daniel、Fanny 

int cnt1 = names.Count;  //5，元素个数

//排序、倒序

names.Sort(); //排序，names为Ada、Amanda、Bob、Daniel、Fann

names.Reverse();   //倒序，names为Fanny、Daniel、Bob、Amanda、Ada

foreach (string name in names)  //遍历元素

Console.Write(name + "＼t"); //Fanny、Daniel、Bob、Amanda、Ada 

names.Clear();   //清空元素

int cnt2 = names.Count; //0，元素个数




5.2.2Dictionary<K,T>
Dictionary<K,T>是存放与操作键值对的集合类，它不仅具有Hashtable集合类功能，通过泛型还能指定键与值的类型。常用的方法有Add()、Remove()、Clear()、 ContainsKey()、ContainsValue()，常用的属性有Count、Keys、Values。
【例510】Dictionary<K,T>元素的添加、遍历、删除，获取元素个数、修改元素值、判断元素是否存在等。



Dictionary<int,string> dic = new Dictionary<int, string>();

dic.Add(1, "Ada"); //添加元素成功, 键值对类型正确

//dic.Add("two", "Bob");   //添加元素失败, 键值对类型错误

dic.Add(2, "Bob"); 

foreach (int key in dic.Keys)

Console.Write(dic［key］ + "＼t"); //Ada  Bob

int cnt1 = dic.Count;  //2，元素个数

dic.Remove(2);   //删除key=2对应的元素Bob

int cnt2 = dic.Count;  //1，元素个数

dic［1］ = "Amanda";  //通过下标key修改元素

foreach (string val in dic.Values)

Console.Write(val + "＼t"); ;  //Amanda，修改了

bool b2 = dic.ContainsKey(1)//true，判断key是否存在

bool b3 = dic.ContainsValue("Bob"); //false，判断value是否存在

dic.Clear(); //清除元素

int cnt3 = dic.Count; //0，元素个数




5.2.3List<T>类型与数组类型的转换
很多场合下，有List<T>类型和数组类型进行互转的需要。
数组类型转换为List类型，使用数组实例的ToList()方法；  List类型转换为数组类型，使用List实例的ToArray()方法。
【例511】Emp数组转换为List<Emp>。



class Emp//定义一个类

{

public int id;

public String name;

public Emp(int id, string name)

{

this.id = id; this.name = name;

}

}




测试： 



Emp［］ empAry = { new Emp(1,"Ada"), new Emp(2,"Bob") };//创建对象数组

List<Emp> list = empAry.ToList<Emp>();//转换为List，注意先用using System.Linq




【例512】List<Emp>转换为Emp数组。



List<Emp> list = new List<Emp>();  //创建List对象

list.Add(new Emp(1, "Ada"));

list.Add(new Emp(2, "Bob"));

Emp［］ empAry = list.ToArray();   //转换为数组




5.3项目案例——中国当代著名科学家，
华夏真脊梁2 

第4章的项目案例中，选择创建了5位当代中国科学家，他们都有着科学家崇高的情操、爱国的情怀、执着的追求和忘我的精神。
除了上述5位伟大的科学家，中国还有很多很多非常优秀的科学家。他们都是我国的骄傲，值得每一个人发自内心的尊重。此时如果想在原来系统中加入其他科学家，例如“杨振宁”和“竺可桢”，怎么操作呢？
显然，原有的数组方式存放科学家信息，扩充性太差，不再适合，那么可考虑采用本章所学的泛型集合类来存储；  另外，可增补一个“添加科学家信息”功能，既可验证泛型集合类的可扩充性，同时也让系统更完善。
请改造原来的“中国当代著名科学家推荐系统”。
具体设计要求和步骤如下。
5.3.1设计一： 优化科学家信息的存储设计
设计说明： 科学家信息原来是放置在数组中的，但数组无法直接扩充，操作不当还会造成下标越界异常。为此，考虑将数组方式存放改为集合类List<T>方式存放，即采用List<Scientist>变量存储可变个数的科学家信息。
设计实现步骤： 
(1) 在“解决方案资源管理器”窗口中，打开第4章案例项目WinFormScientists，单击FormScientists.cs窗体文件，进入代码设计窗体。
(2) 在Scientist［］ scientists定义的下方，加入数组转换为List的代码： 



public static List<Scientist> listScientist //"添加窗体"调用，设为public

= scientists.ToList<Scientist>();   //需要用using System.Linq;




(3) 在FormScientists_Load()方法中，改写数组操作为List操作。
将如下代码： 



int idx = rand.Next(scientists.Length);  //获得随机下标值

Scientist scientist = scientists［idx］;




修改为： 	



int idx = rand.Next(listScientist.Count);  //获得随机下标值

Scientist scientist = listScientist［idx］;




(4) 单击“启动”按钮或按F5键，启动应用，效果与原系统一致。
5.3.2设计二： “添加科学家信息”功能 
设计说明： 为实现“添加科学家信息”功能，应该增加一个窗体。窗体上应含有针对科学家图片文件上传及显示的相关控件；  针对科学家姓名、简介文字信息输入所需的控件；  针对生日，能输入日期的控件；  另外，需加一个“添加”按钮控件，在其Click事件处理方法中编写具体的“添加科学家信息”功能代码。
设计实现步骤： 
(1) 提示“添加图片”文件的准备及设置。
① 准备一个图片文件，用以提示添加科学家图片，如图51所示。
② 将图片文件加入项目Images目录中，如图52所示。



图51提示“添加图片”文件



图52将图片文件加入项目



③ 设置该图片文件属性“复制到输出目录”值为“始终复制”，如图53所示。


图53图片文件设置为复制到

输出目录


(2) “添加”窗体设计。
① 在“解决方案资源管理器”窗口中，右击项目WinFormScientists，在弹出的快捷菜单中选择“添加”→“窗体”选项，在弹出的对话框中设置名称为FormAdd.cs，单击“添加”按钮，弹出FormAdd窗体。
② 单击左侧“工具箱”，打开“所有Windows窗体”选项卡，拖曳3个Label控件、1个PictureBox控件、2个TextBox控件、1个DateTimePicker控件和1个Button控件，放置到窗体中。
对相关控件设置属性、调整尺寸，如下： 



Label3： Name="LabelDesc";Font="楷体, 15pt"；  AutoSize=False（再用鼠标拖拉调整尺寸值）

Form： Name="FormAdd";Text="中国当代著名科学家";设置Size值同主窗体尺寸一致

PictureBox： Name="pictureBoxImg";SizeMode="Zoom"(图像伸缩以适应)

TextBox： Name="textBoxName";Font="楷体, 15pt, style=Bold"

DateTimePicker： Name="dateTimePickerBirth";Font="楷体, 10pt" 

TextBox： Name="textBoxDesc";Multiline=True;Font="楷体, 15pt"（Size值则可按需自行调整）

button1： Name="buttonAdd";Text="添加科学家"




“添加”窗体的效果如图54所示。


图54“添加”窗体的效果


(3) 弹出“添加”窗体。
① 在主窗体中加“添加”(+)按钮。
在主窗体FormScientists设计界面下，单击左侧“工具箱”，打开“所有Windows窗体”选项卡，拖曳Button控件到主窗体FormScientists右上角，右击按钮控件，在弹出的快捷菜单中选择“属性”选项，在属性框中，设置Name属性值为buttonAdd、Text属性值为+，如图55所示。


图55在主窗体中加“添加”(+)按钮


② 在主窗体中，双击右上角的“添加”(+)按钮生成按钮Click事件处理方法，在方法中编写如下代码，用以弹出“添加”窗体。



using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Windows.Forms;

using System.Linq; 

namespace WinFormScientists

{

public partial class FormScientists : Form

{

...

private void buttonAdd_Click(object sender, EventArgs e)

{

//打开"添加"窗体

new FormAdd().ShowDialog();

}

}

}




③ 单击“启动”按钮或按F5键，启动应用，弹出主窗体，如图56所示。


图56启动应用，弹出主窗体


单击主窗体右上角的“添加”(+)按钮，弹出“添加”窗体，如图57所示。


图57弹出“添加”窗体


(4) 实现“添加”功能。
① 初始化“添加图片”。
双击“添加”窗体空白处，生成窗体Load事件处理方法，在方法中编写如下代码，用以显示“添加图片”文件。



using System; 

using System.Windows.Forms;

namespace WinFormScientists

{

public partial class FormAdd : Form

{

public FormAdd()

{

InitializeComponent();

}

private void FormAdd_Load(object sender, EventArgs e)

{

pictureBoxImg.ImageLocation //初始化显示"添加图片"

= Application.StartupPath + @"＼Images＼plus.png";

}

}

}




② 单击“启动”按钮或按F5键，启动应用。在弹出的主窗体右上角单击“添加”(+)按钮，出现如图58所示的效果，可看到图片初始化了。


图58“添加”窗体运行效果


③ 选择图片文件。
在“添加”窗体中，双击PictureBoxImg控件，会生成Click事件处理方法，在方法中编写如下代码，用于选择、显示和保存科学家图片文件。



string imgUrl = null;   //上传照片位置，设为成员变量，便于buttonAdd_Click()调用

private void pictureBoxImg_Click(object sender, EventArgs e)

{

string scientistName = textBoxName.Text; //用以为上传图片文件起名

if (string.IsNullOrWhiteSpace(scientistName))

{

MessageBox.Show("姓名不能为空，请先填写");

textBoxName.Focus(); //光标回到姓名输入框，等待输入

return;  //返回，先修正，方可处理下方代码

}

OpenFileDialog fileDialog = new OpenFileDialog();

fileDialog.Title = "选择要上传的图片";

fileDialog.Filter = "图片文件|*.bmp;*.jpg;*.jpeg;*.gif;*.png"; 

DialogResult dr = fileDialog.ShowDialog();

if (!File.Exists(fileDialog.FileName))//using System.IO;

{

MessageBox.Show("照片为空，请选择图片文件");

return;

}

if (dr == DialogResult.OK)

{

string image = fileDialog.FileName;	

string ext = Path.GetExtension(fileDialog.FileName); //System.IO.Path

pictureBoxImg.Image = Image.FromFile(image); //System.Drawing.Image

imgUrl = Application.StartupPath + @"＼Images＼" + scientistName + ext;

File.Copy(fileDialog.FileName, imgUrl); //保存图片文件到项目目录中

}

 }




注意，Application.StartupPath + @"＼Images＼" + scientistName + ext代码是将图片文件的存放路径设置到项目目录下。
④ 实现添加科学家。
双击“添加科学家”按钮生成Click事件处理方法，在方法中编写如下代码，用以添加科学家。



private void buttonAdd_Click(object sender, EventArgs e)

{

//获取输入参数： 姓名、生日、简介、(上传)图片文件

String name = textBoxName.Text;

if (String.IsNullOrWhiteSpace(name))

{

MessageBox.Show("姓名不能为空");

textBoxName.Focus(); //光标回到姓名输入框，等待输入

return;  //返回，先修正，再处理下方代码

}

DateTime birth = dateTimePickerBirth.Value;

String desc = textBoxDesc.Text;

if (String.IsNullOrWhiteSpace(desc))

{

MessageBox.Show("简介不能为空");

textBoxDesc.Focus();

return;  //返回，先修正，再处理下方代码

}

if (imgUrl == null) //图片文件没选择过

{

MessageBox.Show("照片必须选择，请在图片位置单击。");

return;  //返回，先修正，再处理下方代码

}

//创建科学家scientist对象，放入主窗体科学家集合listScientist中

Scientist scientist = new Scientist();

scientist.Name = name;

scientist.Birthday = birth;

scientist.Description = desc;

scientist.ImageURL = imgUrl;

FormScientists.listScientist.Add(scientist);

MessageBox.Show("添加成功");

this.Close();

}




⑤ 单击“启动”按钮或按F5键，启动应用。
启动应用后弹出主窗体，单击其右上角的“添加”(+)按钮，如图59所示。


图59单击主窗体右上角的“添加”(+)按钮 


⑥ 添加科学家信息。
在弹出的“添加”窗体中，进行添加科学家各项信息的操作： 输入姓名→设置生日→加入简介→单击图片弹出文件选择对话框→选择科学家的照片→单击“打开”按钮，如图510所示。


图510添加科学家各项信息


照片正常显示后，单击“添加科学家”按钮，在弹出的对话框中单击“确定”按钮，完成添加操作，如图511所示。


图511单击“添加科学家”按钮完成添加操作


回到主窗体，单击“随机再推荐”按钮，会切换科学家的信息，如图512所示。


图512单击“随机再推荐”按钮切换科学家信息


项目小结： 
(1) 用集合类List<Scientist>变量存放科学家数据。在添加新的科学家信息时，可不用考虑因为采用数组而引起下标越界的问题。因此，在项目实践中一般采用集合类，而不使用数组。
(2) “添加”窗体上，为了添加科学家信息，需要选用各类合适控件。例如，为了便于输入生日，选用了DateTimePicker控件。
(3) 图片文件的上传功能： 在弹出的文件选择对话框中选择图片文件并确认，将文件保存到适当文件夹中。
核心代码如下： 



OpenFileDialog fileDialog = new OpenFileDialog();

if (fileDialog.ShowDialog() == DialogResult.OK)

{

string imgUrl = Application.StartupPath + @"＼Images＼" 

+ scientistName + Path.GetExtension(fileDialog.FileName);

File.Copy(fileDialog.FileName, imgUrl);

}