No. 239Marcel Gnoth, NTeam GmbH

DatenstrukturenDas Framework der Jäger und Sammler

Zur Person

Dipl. Inf. Marcel Gnoth, MCSDwww.gnoth.net

NTeam GmbH, Berlinwww.nteam.de

Senior Consultant, TrainerVB6, COM, DatenbankenVerteilte InformationssystemeUnd ....

.Net

Inhalt

EinführungInterfaces – der CollectionsCollections – Klassen im

FrameworkCollections – selbstgemacht Sortieren – im Framework AlternativenZusammenfassung

Einführung

Für Jäger und Sammler

Die gute alte Zeit ........

VB 6ArraysVB - Collection

Scripting RuntimeDictionary

.......und Heute ?

Array System.Array

CollectionDictionary

System.Collections...

Microsoft.VisualBasic.Collection

Collection – Klassen in .NetEine Menge von Klassen, die

verschiedene Interfaces implementieren

NamespacesSystem.CollectionsSystem.Collections.SpecializedMicrosoft.VisualBasic.Collection

Interfaces

Was müssen Collections bieten?

Interfaces ÜbersichtIEnumerable, IEnumeratorICollectionIListIDictionaryIComparableIComparer

IEnumerable

ICollection

IList IDictionary• Index • Key

• For Each Support

• Count, CopyTo

Interfaces I

IEnumerableFor Each SupportGetEnumerator()

ICollection Inherits IEnumerableAbzählen, Synchronisation, in Array

kopierenCopyTo(), Count,

IsSynchronized, SyncRoot

Interfaces IIIList Inherits ICollection,

IEnumerableMenge von Elementen, Zugriff über IndexIsReadOnly, IsFixedSizeAdd( ), Insert( )Contains(), IndexOf()Clear( ), Remove( ), RemoveAt( )

Interfaces IIIIDictionary Inherits ICollection,

IEnumerableEnthält DictionaryEntry – ElementeZugriff über Schlüssel IsFixedSize, IsReadOnly Keys, Values Add( ), Remove( ) Clear( ), Contains( )

Interfaces IV

IComparable, IComparerSortieren von ObjektenSpäter....

Collections

Wir schreiten zur Tat...

Übersicht Collections

0 - basiertViele haben:

Constructor der ICollection akzeptiertAddRange, RemoveRange

DataSourceIndexer

VB: myObj = Col.Item( 7 )C#: myObj = Col [ 7 ]

Übersicht I – Klassisch Name Index /

KeyKey eind.

Typ Bemerkung

Array Index - Object

0 basiert

ArrayList Index - Object

Ändert Größe dynamisch, IList

CollectionBase Index - Typed Selbstgemachte Collections

Hashtable Key Ja Object

IDictionary

DictionaryBase Key Ja Typed Selbstgemachte Dictionaries

ListDictionary Key Ja Object

Verkettete Liste, für Count <11

HybridDictionary Key Ja Object

Mix Hashtable + ListDictionary

SortedList Index + Key Ja Object

Sortiert nach Keys

Collection Index + Key Ja Object

„alte“ VB-Collection

NameValueCollect.

Index + Key Nein String Ein Key für mehrere Strings

NameObject-CollectionBase

Index + Key Nein Typed Eigene NameObjectCollections

StringCollection Index - String

StringDictionary Key Ja String

Übersicht II – Die Exoten

Name Typ Bemerkung

Queue Object First in First out

Stack Object Last in First out

BitArray Bits

BitVektor Bits 32 Bits in einer Struktur, schnell

DataSet Daten Keine Objektreferenzen

XMLDocument Daten Keine Objektreferenzen

ArraySystem.Array

Rank: Anzahl der DimensionenLength: Anzahl Elemente absolutGetLength(n): Anzahl Elemente einer

DimensionClone, Reverse

Kann Inhalt sortierenBinäre Suche auf sortierten ElementenGröße kann nicht verändert werdenImplementiert IList

ArrayErzeugen...

VB

C#

foreach (C#)

long[]row = {0,1,2,3};

long[]row = new long[4];

long[]row = new long[]{0,1,2,3};

Dim row()As Integer = {0,1,2,3}

Dim row(4)As Integer

foreach (int ID in colArr){ID=4;

}

ArrayList I

Eindimensionales ArrayKann wachsen und schrumpfen

Capacity, TrimToSizeAdd, AddRange, Insert, InsertRangeRemove, RemoveAt, RemoveRange

Kann Elemente sortieren, suchenZugriff über Index

ArrayList II

ArrayList.Adapter generiert Wrapper für IList ObjekteNutzen der ArrayList Methoden

Einsatz:Schnell, effizient, nur IndexSo oft wie möglich

DemoArrayList.Adapter

DemoArrayList.Adapter

HashTable

PropertiesCountKeys, Values

MethodenAdd, RemoveContainsKey, ContainsValue

Standard IDictionary Implementierung

Keine Sortierung

Hashtable

HashcodeFür jeden Eintrag wird Hashcode

berechnetAnhand des Hashcodes werden

Objekte einsortiertElemente sind nicht in Reihenfolge

ihres Einfügens angeordnetDurch Hashcode schnelles Suchen

HashtableDictionaryEntry

Values

foreach (DictionaryEntry e in colDic) { Console.Write("{0}/{1} ", e.Key,e.Value); }

foreach (CCustomer c in colCustDB.Values){Console.Write(c.Caption);

}

HashTableEinsatz:

Viele ObjekteZufällige / ungeordnete Zugriffe Zugriff über eindeutigen KeyLangsamer als ArrayList

ListDictionary

Einfache Implementierung von IDictionary

verkettete ListeWenig OverheadEmpfohlen für kleine Collections

(<11)Sehr langsam bei Count > 1000

Hashtable benutzen!!System.Collections.Specialized

HybridDictionary

Verwaltet kleine Mengen in ListDictionary

Wechselt automatisch zu Hashtable wenn Collection zu groß wird

System.Collections.Specialized

SortedList

Kreuzung aus Hashtable und ArrayIList und IDictionary

Sortiert nach den KeysZugriff über Key und IndexIntern zwei Arrays für Keys und

ValuesBisschen langsamer als HashtableSehr vielseitig

SortedList

PropertiesItem (Index / Key)CapacityKeys, Values

MethodenAdd, Remove, RemoveAtContainsKey, ContainsValueIndexOfKey, IndexOfValue

VisualBasic.CollectionIn C# Referenz auf

„Microsoft.VisualBasic“ setzen

In VB:

Verhält sich wie die gute alte VB Collection

Zugriff über Index oder KeyAchtung !!! 1 – basiert !!!

private Microsoft.VisualBasic.Collection colVB;

Dim colVB As Collection = New Collection()

VisualBasic.Collection

KompatibilitätsgründeLangsamer als ArrayList und

Hashtable

String Dictionary / CollectionSystem.Collections.Specialized

StringCollectionCollection für Strings

StringDictionaryHashtable für Strings

Queue / StackQueue

First In First OutEnqueue( ) / Dequeue( )

StackLast In First OutPush( ), Pop( )

Gemeinsame Eigenschaften / MethodenPeek( ), Contains( ) ToArray( ), Count

Können mit foreach durchlaufen werden

BitArray / BitVektor

Verwalten BitfelderBitVektor

Struktur, auf dem Stack (Wert-Typ)32 BitsEffizienter als BitArray

Logische Operationen auf den Bits

Dim myBA2 As New BitArray(5, False)Dim myBytes() As Byte = {1, 2, 3, 4, 5}Dim myBA3 As New BitArray(myBytes)Dim myBools() As Boolean = {True, False, True, True, True}Dim myBA4 As New BitArray(myBools)

NameValueCollectionKeys und Values sind StringsZugriff über Key oder IndexMehrere Values können den

gleichen Key habenKey nicht eindeutig!

Gruppiert nach Keysforeach (string k in nv.AllKeys)

Debug.WriteLine(k + ": " + nv[k]);

Key1: Anna,Barbara,ClaudiaKey2: Doris,ErnaKey3: Frida,Gabi,Helga,IngaKey4: Karla

DemoNameValueCol.

DemoNameValueCol.

Collections – selbstgemacht

So schmeckt es immer noch am besten!

Eigene Collection-KlassenAbstrakte Klassen im Framework

ReadOnlyCollectionBaseCollectionBaseDictionaryBaseNameObjectCollectionBase

Eigene Klassen davon ableiten (Vererbung)

Keine Aggregation mehr wie in VB6

oder alles selber machen

CollectionBaseArrayList für eigene typisierte

CollectionsÜber InnerList Property Zugriff

auf ArrayList MemberZugriff über Index

CollectionBase Implementierung

public class CCustomersColBase: CollectionBase { //Konstruktor der Basisklasse aufrufen public CCustomersColBase() : base() { } public void Add(CCustomer Cu) { this.InnerList.Add(Cu); } public void Remove(int x){ this.InnerList.RemoveAt(x); } public CCustomer this[int x] { //Indexer get {return (CCustomer) InnerList[x];} }}

foreach (CCustomer cu in colCustCB){ cu.Caption = "Hallo";}

DictionaryBase

Hashtable für eigene typisierte Collections

InnerHashtableZugriff über Key

DictionaryBase Implementierungpublic class CCustomersDicBase: DictionaryBase { //Konstruktor der Basisklasse aufrufen public CCustomersDicBase() : base() { } public void Add(CCustomer Cu, string k){ this.InnerHashtable.Add(k,Cu); } public void Remove(string Key){ InnerHashtable.Remove(Key); } //Support für spezielles foreach public System.Collections.ICollection Values { get {return this.InnerHashtable.Values;} } //Indexer public CCustomer this[string Key] { get {return (CCustomer) InnerHashtable[Key];} }}

DictionaryBase Zugriff

DictionaryEntry

ICollection Valuesforeach (CCustomer c in colCustDB.Values){

Console.Write (c.Caption);}

foreach (DictionaryEntry d in colCustDB){Console.Write (d.Key + d.Value);

}

NameObjectCollectionBase

Intern eine HashtableZugriff über Index oder KeyGruppiert nach KeysKeys sind StringsKeys können mehrfach vorkommen

Haben mehrere Objekte den gleichen Key, dann bei Zugriff über Key nur das erste Objekt

Über Index Zugriff auf alle Objekte

DemoNameObjColBase

DemoNameObjColBase

Indexer in C#

public CCustomer this[string Key] { get {return (CCustomer) this.BaseGet(Key);}}

public CCustomer this[int Index] { get {return (CCustomer) this.BaseGet(Index);}}

Indexer in VB.NetPublic ReadOnly Property Item(ByVal Index As Integer) _

As CCustomer Get Return CType(Me.InnerList(DBID), CCustomer) End GetEnd Property

Public ReadOnly Property Item(ByVal Key As String) _As CCustomer

Get Return CType(Me.InnerHashtable(Key), CCustomer) End GetEnd Property

Collection – selbstgemachtEigene Collection-Klasse definierenmuß Interfaces implementieren

Mindestens IEnumerable

public class Tokens : IEnumerable{ private string[] elements; public Tokens(string source, char[] delim){ elements = source.Split(delimiters); } public IEnumerator GetEnumerator() { return new TokenEnumerator(this); }}

IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator

muß Enumerator zurückgeben

Kann selbst implementiert werdenNur in besonderen AnwendungsgebietenReihenfolge bei foreach verändern .............

IEnumerator - Beispiel

private class TokenEnumerator : IEnumerator { private int position = -1; private Tokens t; public TokenEnumerator(Tokens t) { this.t = t; } public bool MoveNext() { if (position < t.elements.Length - 1) { position++; return true;} else {return false;} } public void Reset() { position = -1; } public object Current { get {return t.elements[position];} }} Demo

Tokens-Collection

DemoTokens-Collection

Sortieren im Framework

Auf die Reihenfolge kommt es an!

SortierenArray, ArrayList und andere

können Objekte sortierenEntweder...

die Objekte implementieren selbst Interface IComparable

...oder...Extra Klassen für ein Objekt, die

IComparer implementierenImmer wenn es im Framework

etwas zu sortieren gibt, werden diese Interfaces benutzt

IComparableIn der Klasse selbst, eine Methode

CompareToArray.Sort ( )

public class CCustomer : IComparable {...//IComparable nach Caption int IComparable.CompareTo(object oCu){ CCustomer Cu = (CCustomer) oCu; return String.Compare

(this.Caption,Cu.Caption); }}

IComparerSeparate Klassen, eine Methode:

CompareArray.Sort (new CustSortByName)

DemoSortieren

DemoSortieren

public class CustSortByName : IComparer { public CustSortByName() { } public int Compare(object obj1,object obj2){ CCustomer cu1 = (CCustomer) obj1; CCustomer cu2 = (CCustomer) obj2; return String.Compare

(cu1.Nachname,cu2.Nachname); }}

Alternativen

Der andere Weg zur Sammlung:DataSetXMLDocument

ADO.Net DataSet

Sehr flexible DatenstrukturKann ohne Verbindung zu einer

Datenbank erzeugt werden

Dataset - Füllen

Mehrere Methoden zum Füllendt.Rows.Adddt.LoadDataRow

foreach (CCustomer xc in source_arrL){ dt.LoadDataRow( new object[] {xc.ID, xc.Key, xc.Nachname, xc.Vorname, xc.Land, xc.Alter}, true);}

DataSet - Zugriff

ZugriffDataTable.Rows.Contains;DataTable.Rows[Index]DataRow = DataTale.Rows.FindDataRow[ ] = DataTable.Select

foreach (int ID in Indicies){ cap = dt.Rows[ID].ItemArray[2].ToString();}

DataSet

gut für Relationale Datenkann mehrere Tabellen enthaltenkann Foreign Key und Unique

Constraints verwaltenErzeugen von Views Filtern und Sortierensehr mächtige Funktionen

DemoDataSet

DemoDataSet

XMLDocument

viel XML in .NetXML hat einen gewissen Overheadgut für hierarchische Datenleicht zu erzeugenkann leicht visualisiert werden

XSLTkomplexe Abfragesprache XPath

XMLDocumentErzeugen aus DataSet

Abfrage eines Knotens

Select über alle Knoten

XMLDocument xmlCustomers = new XmlDocument();xmlCustomers.LoadXml(dsCustomers.GetXml());

DemoDataSet

DemoDataSet

s = "Customer[Key = \"K10\"]";XmlNode xn = xmlCustomers.SelectSingleNode(s);

s = "/Customers/Customer[Land ='PERU']";XmlNodeList xl = xmlCustomers.SelectNodes(s);

Schlußfolgerungen

Und nun?

ZusammenfassungDie wichtigsten Typen

Array, ArrayList (Index)Hashtable (Key)SortedList (Index und Key)

Collectionbase, DictionaryBaseString Collection / Dictionary

Nicht vergessenDataSetXML-Document

Performance

Durchschnitt aus 3 TestsWer misst, misst Mist!

Garbage Collection schlägt ab und zu zu

Dadurch schwanken die Werte

Die richtige Auswahl des Collection – Typs ersetzt kein gutes Design!

Laden 10001.000 Objekte laden

0,0020,0040,0060,0080,00

100,00120,00140,00160,00180,00200,00

Arra

yFix

edLe

ngth

Arra

yLis

t

Que

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ck (p

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1.000 Objekte

Laden 30.00030.000 Objekte laden

0,00

500,00

1000,00

1500,00

2000,00

2500,00

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Zufälliger ZugriffZufälliger Zugriff (30.000)

0,00

100,00

200,00

300,00

400,00

500,00

Arr

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Index)

Arr

ayLis

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ndex)

Queue (

Dequeue)

Sta

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Pop)

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ey)

HashT

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Sort

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Index)

Nam

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Key)

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B-C

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Index)

VB

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Key)

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Key)

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Index)

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Index)

Str

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Data

set (R

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s[Index])

Data

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ind)

Data

set (S

ele

ct+

Sort

=#196

XM

LD

ocum

ent

XM

LD

ocum

ent

Tic

ks (

ms)

Zufälliger Zugriff (30.000)

Array (Index) 00,00

ArrayList (Index) 10,00

Queue (Dequeue) 03,33

Stack (Pop) 03,33

HashTable (Key); 43,33

HashTable (ContainsKey) 26,67

SortedList (Key) 387,67

SortedList (GetByIndex) 03,33

SortedList (ContainsKey) 377,33

HybridDictionary (Key) 37,00

HybridDictionary (ContainsKey) 30,00

NameValueCollection (Index) 20,00

NamedValueCollection (Key) 70,00

NameValueCollection (GetKey) 10,00

Zufälliger Zugriff (30.000)VB-Collection (Index) 50,00

VB-Collection (Key) 130,00

CCustomersDicBase (Key) 36,67

CCustomersColBase (Index) 10,00

CCustumersNameObjColBase (Index) 13,33

CCustumersNameObjColBase (Key) 66,67

StringCollection (Index) 10,00

StringDictionary (Key) 73,33

Dataset (Rows[Index]) 104,00

Dataset (Rows.Find) 397,00

Dataset (Select+Sort=#196 Rows) 220,33

XMLDocument (SelSingleNode,#150) 16.066,67

XMLDocument (SelectNodes=#196) 0,00

Links

Code zum Vortraghttp://www.gnoth.net/BASTA/Feb02.ht

m

Dr. GUI von http://msdn.microsoft.com/ In der MSDN nach „Dr. GUI.NET #4“

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