Datenstrukturen

1. Datenstrukturen Das Framework der Jäger und Sammler Marcel Gnoth, NTeam GmbH No. 239

2. Zur Person • Dipl. Inf. Marcel Gnoth, MCSD • www.gnoth.net • NTeam GmbH, Berlin • www.nteam.de • Senior Consultant, Trainer • VB6, COM, Datenbanken • Verteilte Informationssysteme • Und .....Net

3. Inhalt • Einführung • Interfaces – der Collections • Collections – Klassen im Framework • Collections – selbstgemacht • Sortieren – im Framework • Alternativen • Zusammenfassung

4. Einführung Für Jäger und Sammler

5. Die gute alte Zeit ........ • VB 6 • Arrays • VB - Collection • Scripting Runtime • Dictionary

6. .......und Heute ? Array System.Array Collection Dictionary System.Collections... Microsoft.VisualBasic.Collection

7. Collection – Klassen in .Net • Eine Menge von Klassen, die verschiedene Interfaces implementieren • Namespaces • System.Collections • System.Collections.Specialized • Microsoft.VisualBasic.Collection

8. Interfaces Was müssen Collections bieten?

9. Interfaces Übersicht • IEnumerable, IEnumerator • ICollection • IList • IDictionary • IComparable • IComparer IEnumerable • For Each Support ICollection • Count, CopyTo IList IDictionary • Index • Key

10. Interfaces I • IEnumerable • For Each Support • GetEnumerator() • ICollection InheritsIEnumerable • Abzählen, Synchronisation, in Array kopieren • CopyTo(), Count, IsSynchronized, SyncRoot

11. Interfaces II • IList Inherits ICollection, IEnumerable • Menge von Elementen, • Zugriff über Index • IsReadOnly, IsFixedSize • Add( ), Insert( ) • Contains(), IndexOf() • Clear( ), Remove( ), RemoveAt( )

12. Interfaces III • IDictionary Inherits ICollection, IEnumerable • Enthält DictionaryEntry – Elemente • Zugriff über Schlüssel • IsFixedSize, IsReadOnly • Keys, Values • Add( ), Remove( ) • Clear( ), Contains( )

13. Interfaces IV • IComparable, IComparer • Sortieren von Objekten • Später....

14. Collections Wir schreiten zur Tat...

15. Übersicht Collections • 0 - basiert • Viele haben: • Constructor der ICollection akzeptiert • AddRange, RemoveRange • DataSource • Indexer • VB: myObj = Col.Item( 7 ) • C#: myObj = Col [ 7 ]

16. Übersicht I – Klassisch

17. Übersicht II – Die Exoten

18. Array • System.Array • Rank: Anzahl der Dimensionen • Length: Anzahl Elemente absolut • GetLength(n): Anzahl Elemente einer Dimension • Clone, Reverse • Kann Inhalt sortieren • Binäre Suche auf sortierten Elementen • Größe kann nicht verändert werden • Implementiert IList

19. Array • Erzeugen... • VB • C# • foreach (C#) Dim row()As Integer = {0,1,2,3} Dim row(4)As Integer long[]row = {0,1,2,3}; long[]row = new long[4]; long[]row = new long[]{0,1,2,3}; foreach (int ID in colArr){ ID=4;}

20. ArrayList I • Eindimensionales Array • Kann wachsen und schrumpfen • Capacity,TrimToSize • Add,AddRange,Insert,InsertRange • Remove,RemoveAt,RemoveRange • Kann Elemente sortieren, suchen • Zugriff über Index

21. ArrayList II • ArrayList.Adapter generiert Wrapper für IList Objekte • Nutzen der ArrayList Methoden • Einsatz: • Schnell, effizient, nur Index • So oft wie möglich DemoArrayList.Adapter

22. HashTable • Properties • Count • Keys, Values • Methoden • Add, Remove • ContainsKey, ContainsValue • Standard IDictionary Implementierung • Keine Sortierung

23. Hashtable • Hashcode • Für jeden Eintrag wird Hashcode berechnet • Anhand des Hashcodes werden Objekte einsortiert • Elemente sind nicht in Reihenfolge ihres Einfügens angeordnet • Durch Hashcode schnelles Suchen

24. Hashtable • DictionaryEntry • Values foreach (DictionaryEntry e in colDic) { Console.Write("{0}/{1} ", e.Key,e.Value); } foreach (CCustomer c in colCustDB.Values){ Console.Write(c.Caption); }

25. HashTable • Einsatz: • Viele Objekte • Zufällige / ungeordnete Zugriffe • Zugriff über eindeutigen Key • Langsamer als ArrayList

26. ListDictionary • Einfache Implementierung von IDictionary • verkettete Liste • Wenig Overhead • Empfohlen für kleine Collections (<11) • Sehr langsam bei Count > 1000 • Hashtable benutzen!! • System.Collections.Specialized

27. HybridDictionary • Verwaltet kleine Mengen in ListDictionary • Wechselt automatisch zu Hashtable wenn Collection zu groß wird • System.Collections.Specialized

28. SortedList • Kreuzung aus Hashtable und Array • IList und IDictionary • Sortiert nach den Keys • Zugriff über Key und Index • Intern zwei Arrays für Keys und Values • Bisschen langsamer als Hashtable • Sehr vielseitig

29. SortedList • Properties • Item (Index / Key) • Capacity • Keys, Values • Methoden • Add, Remove, RemoveAt • ContainsKey, ContainsValue • IndexOfKey, IndexOfValue

30. VisualBasic.Collection • In C# Referenz auf „Microsoft.VisualBasic“ setzen • In VB: • Verhält sich wie die gute alte VB Collection • Zugriff über Index oder Key • Achtung !!! 1 – basiert !!! private Microsoft.VisualBasic.Collection colVB; Dim colVB As Collection = New Collection()

31. VisualBasic.Collection • Kompatibilitätsgründe • Langsamer als ArrayList und Hashtable

32. String Dictionary / Collection • System.Collections.Specialized • StringCollection • Collection für Strings • StringDictionary • Hashtable für Strings

33. Queue / Stack • Queue • First In First Out • Enqueue( ) / Dequeue( ) • Stack • Last In First Out • Push( ), Pop( ) • Gemeinsame Eigenschaften / Methoden • Peek( ), Contains( ) • ToArray( ), Count • Können mit foreach durchlaufen werden

34. BitArray / BitVektor • Verwalten Bitfelder • BitVektor • Struktur, auf dem Stack (Wert-Typ) • 32 Bits • Effizienter 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)

35. NameValueCollection • Keys und Values sind Strings • Zugriff über Key oder Index • Mehrere Values können den gleichen Key haben • Key nicht eindeutig! • Gruppiert nach Keys foreach (string k in nv.AllKeys) Debug.WriteLine(k + ": " + nv[k]); Key1: Anna,Barbara,Claudia Key2: Doris,Erna Key3: Frida,Gabi,Helga,Inga Key4: Karla DemoNameValueCol.

36. Collections – selbstgemacht So schmeckt es immer noch am besten!

37. Eigene Collection-Klassen • Abstrakte Klassen im Framework • ReadOnlyCollectionBase • CollectionBase • DictionaryBase • NameObjectCollectionBase • Eigene Klassen davon ableiten (Vererbung) • Keine Aggregation mehr wie in VB6 • oder alles selber machen

38. CollectionBase • ArrayList für eigene typisierte Collections • Über InnerList Property Zugriff auf ArrayList Member • Zugriff über Index

39. 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"; }

40. DictionaryBase • Hashtable für eigene typisierte Collections • InnerHashtable • Zugriff über Key

41. DictionaryBase Implementierung public 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];} } }

42. DictionaryBase Zugriff • DictionaryEntry • ICollection Values foreach (DictionaryEntry d in colCustDB){ Console.Write (d.Key + d.Value); } foreach (CCustomer c in colCustDB.Values){ Console.Write (c.Caption); }

43. NameObjectCollectionBase DemoNameObjColBase • Intern eine Hashtable • Zugriff über Index oder Key • Gruppiert nach Keys • Keys sind Strings • Keys können mehrfach vorkommen • Haben mehrere Objekte den gleichen Key, dann bei Zugriff über Key nur das erste Objekt • Über Index Zugriff auf alle Objekte

44. 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);} }

45. Indexer in VB.Net Public ReadOnly Property Item(ByVal Index As Integer) _ As CCustomer Get Return CType(Me.InnerList(DBID), CCustomer) End Get End Property Public ReadOnly Property Item(ByVal Key As String) _ As CCustomer Get Return CType(Me.InnerHashtable(Key), CCustomer) End Get End Property

46. Collection – selbstgemacht • Eigene Collection-Klasse definieren • muß 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); } }

47. IEnumerator • IEnumerable.GetEnumerator • muß Enumerator zurückgeben • Kann selbst implementiert werden • Nur in besonderen Anwendungsgebieten • Reihenfolge bei foreach verändern .... • .........

48. 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];} } } DemoTokens-Collection

49. Sortieren im Framework Auf die Reihenfolge kommt es an!

50. Sortieren • Array, ArrayList und andere können Objekte sortieren • Entweder... • die Objekte implementieren selbst Interface IComparable • ...oder... • Extra Klassen für ein Objekt, die IComparer implementieren • Immer wenn es im Framework etwas zu sortieren gibt, werden diese Interfaces benutzt