.NET框架下的C#数据结构与算法

数据结构

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"数据结构(C#语言版) 是一本专门探讨数据结构理论与实践结合的书籍，作者在编写过程中面临了C#语言和.NET Framework快速发展的问题，但仍坚持完成，旨在填补国内C#语言讲解数据结构教材的空白。本书以C#语言和.NET Framework 2.0为基础，虽然部分内容可能不涉及最新技术，但仍然具有很高的学习价值。全书共分为8章，首先在第1章，作者介绍了数据结构和算法的基础概念，包括它们在计算机科学中的重要性，并为后续章节的学习铺垫了必要的数学基础和C#语言知识。对于初学者来说，这一部分提供了进入数据结构领域的入门指引。第2章至第6章是本书的核心，详细阐述了各种常用的数据结构。线性表、栈和队列是基础的数据结构，它们在各种应用中都有广泛使用。栈的后进先出（LIFO）特性在表达式求值、递归等方面发挥着重要作用，而队列的先进先出（FIFO）特性则常见于任务调度和消息处理。串和数组是存储字符和元素序列的重要手段，它们的实现和操作方式各有特点。接着，作者深入探讨了树型结构，包括二叉树、平衡树等，这些结构在搜索、排序等领域不可或缺。最后，图结构的讨论涵盖了图的基本概念、遍历算法以及图的应用，如网络路由、社交网络分析等。第7、8两章转向算法的讨论，主要关注排序和查找。排序算法如冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序、归并排序等，它们的效率和适用场景各有不同，是编程实践中经常遇到的问题。查找算法包括顺序查找、二分查找、哈希查找等，它们在数据检索和信息定位方面扮演着关键角色。书中还会介绍这些算法在.NET框架中的实现，使读者能够将理论知识应用于实际开发环境。本书的特点在于将数据结构理论与C#语言的实践相结合，借助.NET Framework，让读者能够在实际的开发环境中理解和应用数据结构。此外，尽管技术在不断更新，但数据结构和算法的基本原理是不变的，因此本书对于学习C#语言的开发者来说，依然是一本有价值的参考书。"

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须实现 IComparable 接口。由可以排序的类型，例如值类型实现以创建适合排序

等目的类型特定的比较方法。

(2) IEnumerable 接口

IEnumerable 接口公开枚举数，该枚举数支持在集合上进行简单迭代。

IEnumerable 接口可由支持迭代内容对象的类实现。

(3) IEnumerator 接口

IEnumerator 接口支持在集合上进行简单迭代。是所有枚举数的基接口。

枚举数只允许读取集合中的数据，枚举数无法用于修改基础集合。

(4) ICollection 接口

ICollection 接口定义所有集合的大小、枚举数和同步方法。ICollection

接口是 System.Collections 命名空间中类的基接口。

(5) IDictionary 接口

IDictionary 接口是基于 ICollection 接口的更专用的接口。IDictionary 实现

是键/值对的集合，如 Hashtable 类。

(6) IList 接口

IList接口实现是可被排序且可按照索引访问其成员的值的集合，如ArrayList

类。

.NET Framework 2.0 提供了泛型的接口，如 IComparable<T> 、

IEnumerable<T> 、 IEnumerator<T> 、 ICollection<T> 、 IDictionary<T> 和

IList<T>等。泛型接口的功能与非泛型接口的功能一样，只不过适用于更多的类。

关于泛型的介绍见下一小节。

说到接口，这里要提及 1.1.2 小节讲到的 4 类数据结构中的集合。从集合的

定义中，我们知道，集合中的数据元素除了有“同属于一个集合”的关系外，没

有任何其它的关系。.NET 框架中的集合概念和数据结构中的集合概念不尽相

同。.NET 框架中集合（Collection）定义如下：

从.NET 的角度看，所谓的集合可以定义为一种对象，这种对象提供了一种

结构化组织任意对象的方式，并且实现一个或者多个 ICollection、IDictionary

和 System.Collections.IList 接口。这一定义把 System.Collections 名称空间

中的“内置”集合划分成了三种类别：

(1) 有序集合：仅仅实现 ICollection 接口的集合，在通常情况下，其数据项的

插入顺序控制着从集合中取出对象的顺序。System.Collections.Stack 和

System.Collections.Queue 类都是 ICollection 集合的典型例子。关于 Stack

和 Queue 将在第三章详细介绍。

(2) 索引集合：实现 Ilist 的集合，其内容能经由从零开始的数字检索取出，就

象数组一样。System.Collections.ArrayList 类是索引集合的一个例子。关于

ArrayList 将在第二章详细介绍。

(3) 键式集合：实现 IDictionary 接口的集合，其中包含了能被某些类型的键值

检索的项。IDictionary 集合的内容通常按键值方式存储，可以用枚举的方式排

序检索。System.Collections.Hashtable 类实现了 IDictionary 接口。关于将

Hashtable 在第八章详细介绍。

给定集合的功能在很大程度上受到特定接口或其实现接口的控制。如果对面

向对象编程缺乏了解，那么可能对上面说的这些话感到难以理解。不过，至少应

该知道，用接口构造的对象不但具有整套类似方法的对象族，而且这些对象在必

要的情况下可以被当作同类，这就是多态性(Polymorphism)。

数据结构（C#语言版）

1.4 C#预备知识 12

同样，在.NET Framework 2.0 的 System.Collections.Generic 名称空间中

提供了泛型的集合类。泛型集合类的功能与非泛型集合类的功能一样，只不过适

用于更多的类。关于泛型的介绍见下一小节。

2、接口与抽象类

抽象类(Abstract Class)和接口在定义与功能上有很多相似的地方，在程序

中选择使用抽象类还是接口需要比较抽象类和接口之间的具体差别。

抽象类是一种不能实例化而必须从中继承的类，抽象类可以提供实现，也可

以不提供实现。子类只能从一个抽象类继承。抽象类应主要用于关系密切的对象。

如果要设计大的功能单元或创建组件的多个版本，则使用抽象类。

接口是完全抽象的成员集合，不提供实现。类或者结构可以继承多个接口。

接口最适合为不相关的类提供通用功能。如果要设计小而简练的功能块，则使用

接口。接口一旦创建就不能更改，如果需要接口的新版本，必须创建一个全新的

接口。

3、接口的实现

接口的实现分为隐式实现(Implicit Implementation) 和显式实现

(Explicit Implementaton)。如果类或者结构要实现的是单个接口，可以使用隐

式实现，如果类或者结构继承了多个接口,那么接口中相同名称成员就要显式实

现。显式实现是通过使用接口的完全限定名来实现接口成员的。

接口及该接口的 C#实现如下：

using System;

using System.Collections;

public interface IBook {

void ShowBook();

string GetTitle();

int GetPages();

void SetPages(int pages);

}

public class NewBook : IBook

{

public string title;

public int pages;

public string author;

public NewBook(string title, string author, int pages)

{

this.title = title;

this.author = author;

this.pages = pages;

}

public string GetTitle()

{

数据结构（C#语言版）

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