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C# 自定义集合

介绍​

在 C# 中，集合是用于存储和管理一组对象的常用数据结构。虽然 .NET 提供了许多内置的集合类（如 List<T>、Dictionary<TKey, TValue> 等），但在某些情况下，你可能需要创建自定义集合以满足特定需求。自定义集合允许你定义自己的数据结构和操作逻辑，从而更好地控制数据的存储和访问方式。

本文将逐步讲解如何创建自定义集合，并通过实际案例展示其应用场景。

什么是自定义集合？​

自定义集合是指通过继承或实现 .NET 集合接口（如 IEnumerable<T>、ICollection<T> 等）来创建符合特定需求的集合类。通过自定义集合，你可以：

  • 定义特定的数据存储结构。
  • 添加自定义的操作方法。
  • 控制集合的行为（如添加、删除、遍历等）。

创建自定义集合​

1. 实现 IEnumerable<T> 接口​

IEnumerable<T> 是 .NET 中最基本的集合接口，它允许你使用 foreach 循环遍历集合中的元素。要实现自定义集合，首先需要实现这个接口。

csharp
public class CustomCollection<T> : IEnumerable<T>
{
    private List<T> _items = new List<T>();

    public void Add(T item)
    {
        _items.Add(item);
    }

    public IEnumerator<T> GetEnumerator()
    {
        return _items.GetEnumerator();
    }

    IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()
    {
        return GetEnumerator();
    }
}

2. 添加自定义方法​

在自定义集合中，你可以添加任何你需要的方法。例如，以下代码展示了如何添加一个 RemoveAll 方法，用于删除集合中所有满足特定条件的元素。

csharp
public class CustomCollection<T> : IEnumerable<T>
{
    private List<T> _items = new List<T>();

    public void Add(T item)
    {
        _items.Add(item);
    }

    public void RemoveAll(Predicate<T> match)
    {
        _items.RemoveAll(match);
    }

    public IEnumerator<T> GetEnumerator()
    {
        return _items.GetEnumerator();
    }

    IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()
    {
        return GetEnumerator();
    }
}

3. 使用自定义集合​

以下是如何使用自定义集合的示例：

csharp
CustomCollection<int> numbers = new CustomCollection<int>();
numbers.Add(1);
numbers.Add(2);
numbers.Add(3);
numbers.Add(4);

numbers.RemoveAll(x => x % 2 == 0); // 删除所有偶数

foreach (var number in numbers)
{
    Console.WriteLine(number); // 输出: 1, 3
}

实际案例：自定义只读集合​

在某些情况下，你可能需要一个只读集合，即集合中的元素不能被修改。以下是如何实现一个自定义只读集合的示例：

csharp
public class ReadOnlyCollection<T> : IEnumerable<T>
{
    private List<T> _items;

    public ReadOnlyCollection(IEnumerable<T> items)
    {
        _items = new List<T>(items);
    }

    public IEnumerator<T> GetEnumerator()
    {
        return _items.GetEnumerator();
    }

    IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()
    {
        return GetEnumerator();
    }
}

使用示例：

csharp
List<int> originalList = new List<int> { 1, 2, 3, 4 };
ReadOnlyCollection<int> readOnlyNumbers = new ReadOnlyCollection<int>(originalList);

foreach (var number in readOnlyNumbers)
{
    Console.WriteLine(number); // 输出: 1, 2, 3, 4
}

// 以下代码将导致编译错误，因为集合是只读的
// readOnlyNumbers.Add(5);

总结​

自定义集合是 C# 中一个强大的功能，它允许你根据特定需求创建自己的集合类。通过实现 IEnumerable<T> 接口和添加自定义方法，你可以完全控制集合的行为和操作。

在实际开发中，自定义集合可以用于各种场景，如创建只读集合、实现特定的数据存储结构等。掌握自定义集合的实现方法将帮助你更好地理解 .NET 集合框架，并提升你的编程能力。

附加资源与练习​

  • 练习 1：创建一个自定义集合类，实现 ICollection<T> 接口，并添加一个 Find 方法，用于查找集合中满足特定条件的元素。
  • 练习 2：扩展自定义集合类，使其支持线程安全的操作。
  • 资源：阅读 .NET 官方文档 以了解更多关于集合和接口的内容。
提示

在实现自定义集合时，建议先了解 .NET 提供的标准集合接口（如 IEnumerable<T>、ICollection<T>、IList<T> 等），以便更好地设计你的集合类。