C# LINQ 快速入门实战指南，建议收藏学习！

## 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 ```csharp 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。 ```csharp       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 ``` ### 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。 ```csharp 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。 ```csharp 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。 ```csharp 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。 ```csharp 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）。 ```csharp 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。 ```csharp           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。 ```csharp             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。 ```csharp 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 - https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/linq/get-started/introduction-to-linq-queries#classification-table  ## 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。 ```csharp 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($"{student.StudentName}, ClassID: {student.ClassID}"); } ``` **查询关键字：** - **from：** 指定数据源和范围变量（类似于迭代变量）。 - **where：** 基于由逻辑 AND 和 OR 运算符（&& 或 ||）分隔的一个或多个布尔表达式筛选源元素。 - **select：** 指定执行查询时，所返回序列中元素的类型和形状。 - **group：** 根据指定的密钥值对查询结果分组。 - **into：** 提供可作为对 join、group 或 select 子句结果引用的标识符（简单理解用于将配对的结果收集到一个临时序列）。 - **orderby：** 根据元素类型的默认比较器对查询结果进行升序或降序排序。 - **join：** 基于两个指定匹配条件间的相等比较而联接两个数据源（简单理解根据指定的键将两个序列中的元素配对）。 - **let：** 引入范围变量，在查询表达式中存储子表达式结果。 - **in：** join子句中的上下文关键字。 - **on：** join子句中的上下文关键字。 - **equals：** join子句中的上下文关键字。 - **by：** group 子句中的上下文关键字。 - **ascending：** orderby子句中的上下文关键字。 - **descending：** orderby子句中的上下文关键字。 ## 方法语法 方法语法也称为扩展方法语法，使用点号“.”和一系列扩展方法来构建查询。 ```csharp var methodSyntaxResult = students .Where(student => student.ClassID == 101) .OrderBy(student => student.StudentName) .ToList(); Console.WriteLine("方法语法结果:"); foreach (var student in methodSyntaxResult) { Console.WriteLine($"{student.StudentName}, ClassID: {student.ClassID}"); } ``` ## 混合查询和方法语法 ```csharp             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}");  } ``` ## 参考文章 - https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/linq - https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/language-reference/keywords/query-keywords