LINQ介绍
LINQ语言集成查询是一系列直接将查询功能集成到 C# 语言的技术统称。数据查询历来都表示为简单的字符串，没有编译时类型检查或 IntelliSense 支持。此外，需要针对每种类型的数据源了解不同的查询语言：SQL 数据库、XML 文档、各种 Web 服务等。然而，LINQ的出现改变了这一现状，它使查询成为了与类、方法和事件同等重要的高级语言构造。通过LINQ，开发者能够以声明性的方式查询和操作数据，极大地提高了开发效率和代码的可维护性。
LINQ具有以下特性
- 强类型：编译时验证查询逻辑，减少运行时错误。
- 延迟执行：LINQ查询通常是延迟执行的，即查询表达式本身不会立即执行，直到实际遍历结果时才触发查询。使用
ToList()、ToArray()、ToDictionary()、FirstOrDefault()等方法可立即执行。 - 支持多种数据源：LINQ可以用于查询多种数据源，如
LINQ to Objects、LINQ to XML、LINQ to SQL、LINQ to Entities（Entity Framework）等。
LINQ中常用方法
操作示例数据
public class StudentInfo
{
public int StudentID { get; set; }
public string StudentName { get; set; }
public DateTime Birthday { get; set; }
public int ClassID { get; set; }
public string Address { get; set; }
public List Courses { get; set; } = new List();
}
public class Course
{
public int CourseID { get; set; }
public string CourseName { get; set; }
}
static List students = new List
{
new StudentInfo
{
StudentID=1,
StudentName="大姚",
Birthday=Convert.ToDateTime("1997-10-25"),
ClassID=101,
Courses = new List
{
new Course { CourseID = 101, CourseName = "语文" },
new Course { CourseID = 102, CourseName = "数学" }
}
},
new StudentInfo
{
StudentID=2,
StudentName="李四",
Birthday=Convert.ToDateTime("1998-10-25"),
ClassID=101,
Courses = new List
{
new Course { CourseID = 101, CourseName = "语文" },
new Course { CourseID = 102, CourseName = "数学" }
}
},
new StudentInfo
{
StudentID=3,
StudentName="王五",
Birthday=Convert.ToDateTime("1999-10-25"),
ClassID=102,
Address="广州",
Courses = new List
{
new Course { CourseID = 101, CourseName = "语文" },
new Course { CourseID = 102, CourseName = "数学" }
}
},
new StudentInfo
{
StudentID=4,
StudentName="时光者",
Birthday=Convert.ToDateTime("1999-11-25"),
ClassID=102,
Address="深圳" ,
Courses = new List
{
new Course { CourseID = 104, CourseName = "历史" },
new Course { CourseID = 103, CourseName = "地理" }
}
}
};
基本查询方法
- Where：用于过滤集合中的元素，通过一个谓词（返回布尔值的条件）筛选集合中的元素，生成一个仅包含满足条件元素的新序列。
- Select：用于将集合中的每个元素投影（转换）为新序列。
- SelectMany：用于将多个集合（嵌套集合，如集合的集合）
展平为一个集合。
var femaleStudents = students.Where(s => s.StudentName == "时光者");
var studentNames = students.Select(s => s.StudentName);
// 使用SelectMany展平所有学生的课程列表
var allCourses = students.SelectMany(student => student.Courses).ToList();
// 输出所有课程的名称
foreach (var course in allCourses)
{
Console.WriteLine(course.CourseName);
}
转换方法
- ToList：将实现了
IEnumerable接口的集合转换为一个List类型的对象，属于将集合转换为特定类型列表的方法。 - ToArray：将一个实现了
IEnumerable接口的集合转换为一个数组，属于将集合转换为数组类型的方法。 - ToDictionary：将一个
IEnumerable集合转换为一个Dictionary键值对集合（字典）的方法，注意 ToDictionary 要求键唯一，否则抛出异常。 - ToLookup：将一个
IEnumerable集合转换为一个泛型Lookup，Lookup一个一对多字典，用于将键映射到值的集合。
var studentList = students.ToList();
var studentArray = students.ToArray();
var studentDictionary = students.ToDictionary(s => s.StudentID, s => s.StudentName);
var studentLookup = students.ToLookup(s => s.ClassID, s => s.StudentName);
元素操作方法
- First：返回集合中的第一个元素。
- FirstOrDefault：返回集合中的第一个元素，如果集合中未找到该元素，则返回默认值。
- Single：返回集合中的单个元素，如果集合中未找到该元素或包含多个元素则抛出异常。
- SingleOrDefault：返回集合中的单个元素，如果集合中未找到该元素，则返回默认值；如果该集合中包含多个元素，此方法将引发异常。
- Last：返回集合中的最后一个元素。
- LastOrDefault：返回集合中的最后一个元素，如果集合中未找到该元素，则返回默认值。
- ElementAt：返回集合中指定索引处的元素。
- ElementAtOrDefault：返回集合中指定索引处的元素，如果索引超出范围则返回默认值。
- DefaultIfEmpty：如果集合为空，则返回一个包含默认值的集合。
var firstStudent = students.First();
var firstAdult = students.FirstOrDefault(s => s.Birthday <= DateTime.Now.AddYears(-18));
var onlyWangWu = students.Single(s => s.StudentName == "王五");
var wangWuOrDefault = students.SingleOrDefault(s => s.StudentName == "王六");
var lastStudent = students.Last();
var lastAdult = students.LastOrDefault(s => s.Birthday <= DateTime.Now.AddYears(-18));
var secondStudent = students.ElementAt(1);
var tenthStudentOrDefault = students.ElementAtOrDefault(9);
var nonEmptyStudents = students.DefaultIfEmpty(new StudentInfo { StudentID = 0, StudentName = "默认Student", Address = "默认" });
排序方法
- OrderBy：用于对集合进行升序排序。
- OrderByDescending：用于对集合进行降序排序。
- ThenBy：按升序对集合中的元素执行后续排序。
- ThenByDescending：按降序对集合中的元素执行后续排序。
var sortedByBirthdayAsc = students.OrderBy(s => s.Birthday);
var sortedByClassIDDesc = students.OrderByDescending(s => s.ClassID);
var sortedByNameThenClassID = students.OrderBy(s => s.StudentName).ThenBy(s => s.ClassID);
var sortedThenByDescending = students.OrderBy(s => s.StudentName).ThenBy(s => s.ClassID).ThenByDescending(x => x.Birthday);
聚合方法
- Count：返回集合中的元素数量。
- Sum：返回集合中数值类型元素的和。
- Average：返回集合中数值类型元素的平均值。
- Min：返回集合中的最小值。
- Max：返回集合中的最大值。
- Aggregate：对集合进行自定义聚合操作。
int studentCount = students.Count();
int totalClassID = students.Sum(s => s.ClassID);
double averageAge = students.Average(s => DateTime.Now.Year - s.Birthday.Year);
int minClassID = students.Min(s => s.ClassID);
int maxClassID = students.Max(s => s.ClassID);
string concatenatedNames = students.Aggregate("", (acc, s) => acc == "" ? s.StudentName : acc + ", " + s.StudentName);
集合操作方法
- Distinct：返回集合中的唯一元素（去除重复项）。
- Union：返回两个集合的并集（合并后去重）。
- Intersect：返回两个集合的交集（共有的唯一元素）。
- Except：返回在第一个集合中存在但不在第二个集合中存在的元素（取集合的差集）。
- Concat：连接两个集合，返回一个新的序列（保留所有元素，包括重复项）。
var uniqueClassIDs = students.Select(s => s.ClassID).Distinct();
var unionClassIDs = uniqueClassIDs.Union(new[] { 103, 104 });
var intersectClassIDs = uniqueClassIDs.Intersect(new[] { 101, 103 });
var exceptClassIDs = uniqueClassIDs.Except(new[] { 101 });
var concatClassIDs = uniqueClassIDs.Concat(new[] { 103, 104 });
分组与连接方法
- GroupBy：对集合中的元素进行分组。
- Join：基于匹配键对两个集合的元素进行关联。
- GroupJoin：基于键值等同性将两个集合的元素进行关联，并对结果进行分组。
var groupedByClassID = students.GroupBy(s => s.ClassID);
foreach (var group in groupedByClassID)
{
Console.WriteLine($"班级ID: {group.Key}");
foreach (var student in group)
{
Console.WriteLine($" 学生姓名: {student.StudentName}");
}
}
// 连接两个集合（内连接查询）
var otherStudent = new List
{
new StudentInfo
{
StudentID=4,
StudentName="摇一摇",
Birthday=Convert.ToDateTime("1997-10-25"),
ClassID=101,
Courses = new List
{
new Course { CourseID = 101, CourseName = "语文" },
new Course { CourseID = 102, CourseName = "数学" }
}
}
};
var listJoin = students.Join(
otherStudent, // 要连接的第二个集合
s1 => s1.StudentID, // 从第一个集合中提取键
s2 => s2.StudentID, // 从第二个集合中提取键
(s1, s2) => new // 结果选择器，指定如何从两个匹配元素创建结果
{
StudentID = s1.StudentID,
StudentName = s1.StudentName,
Birthday = s1.Birthday,
ClassID = s1.ClassID,
Address = s1.Address,
Courses = s1.Courses,
OtherStudentName = s2.StudentName
});
//使用 GroupJoin 方法实现两个集合的左连接（Left Join）
//目标：获取所有课程及选修学生（即使无人选修也要显示课程）
var courseStudentGroups = courses.GroupJoin(
students.SelectMany(
student => student.Courses,
(student, course) => new { Student = student, Course = course }
),
course => course.CourseID,
studentCoursePair => studentCoursePair.Course.CourseID,
// 结果投影：生成课程名称及对应的学生列表
(course, matchedStudents) => new
{
CourseName = course.CourseName,
Students = matchedStudents
.Select(pair => pair.Student.StudentName)
.DefaultIfEmpty("（无学生）")
.ToList()
}
).ToList();
// 输出结果
foreach (var group in courseStudentGroups)
{
Console.WriteLine("-------------------");
Console.WriteLine($"课程：{group.CourseName}");
Console.WriteLine($"选修学生：{string.Join(", ", group.Students)}");
Console.WriteLine("-------------------");
}
跳过与获取指定数量的元素（常用作分页）
- Skip：用于跳过集合中指定数量的元素，并返回剩余的元素序列。
- Take：用于从集合的开头获取指定数量的元素，并返回一个新的序列。
var skippedStudents = students.Skip(1);
var takenStudents = students.Take(2);
//数据分页查询（Skip + Take）
int pageNumber = 2;
int pageSize = 10;
var pagedUsers = skippedStudents
.OrderBy(u => u.ClassID) // 必须排序
.Skip((pageNumber - 1) * pageSize)
.Take(pageSize)
.ToList();
条件判断方法
- All：判断集合中的所有元素是否都满足条件。
- Any：判断集合中是否包含元素或存在元素满足指定条件。
- Contains：用于判断集合中是否包含指定的元素。
bool allAdults = students.All(s => s.Birthday <= DateTime.Now.AddYears(-18));
bool anyAdults = students.Any(s => s.Birthday <= DateTime.Now.AddYears(-18));
bool containsWangWu = students.Contains(students.First(s => s.StudentName == "王五"));
更多方法查询
查询语法
LINQ提供了类似于SQL的查询语法，允许开发者以几乎相同的方式对不同类型的数据源进行查询。查询语法使用from、where、select、orderby等关键字。
var querySyntaxResult = from student in students
where student.ClassID == 101
orderby student.StudentName ascending
select student;
Console.WriteLine("查询语法结果:");
foreach (var student in querySyntaxResult)
{
Console.WriteLine($"{student.StudentName}, ClassID: {student.ClassID}");
}
查询关键字：
- from： 指定数据源和范围变量（类似于迭代变量）。
- where： 基于由逻辑 AND 和 OR 运算符（&& 或 ||）分隔的一个或多个布尔表达式筛选源元素。
- select： 指定执行查询时，所返回序列中元素的类型和形状。
- group： 根据指定的密钥值对查询结果分组。
- into： 提供可作为对 join、group 或 select 子句结果引用的标识符（简单理解用于将配对的结果收集到一个临时序列）。
- orderby： 根据元素类型的默认比较器对查询结果进行升序或降序排序。
- join： 基于两个指定匹配条件间的相等比较而联接两个数据源（简单理解根据指定的键将两个序列中的元素配对）。
- let： 引入范围变量，在查询表达式中存储子表达式结果。
- in： join子句中的上下文关键字。
- on： join子句中的上下文关键字。
- equals： join子句中的上下文关键字。
- by： group 子句中的上下文关键字。
- ascending： orderby子句中的上下文关键字。
- descending： orderby子句中的上下文关键字。
方法语法
方法语法也称为扩展方法语法，使用点号“.”和一系列扩展方法来构建查询。
var methodSyntaxResult = students
.Where(student => student.ClassID == 101)
.OrderBy(student => student.StudentName)
.ToList();
Console.WriteLine("方法语法结果:");
foreach (var student in methodSyntaxResult)
{
Console.WriteLine($"{student.StudentName}, ClassID: {student.ClassID}");
}
混合查询和方法语法
var mixedResult = (from student in students
where student.ClassID == 101
where student.Courses.Any(course => course.CourseName == "数学")
orderby student.StudentName ascending
select student)
.Take(2)
.ToList();
// 输出结果
Console.WriteLine("混合查询结果:");
foreach (var student in mixedResult)
{
Console.WriteLine($"{student.StudentName}, ClassID: {student.ClassID}");
}
