LINQ Operators之过滤(Filtering)

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在本系列博客前面的篇章中，已经对LINQ的作用、C# 3.0为LINQ提供的新特性，还有几种典型的LINQ技术：LINQ to Objects、LINQ to SQL、Entity Framework进行了比较详细的介绍，至此，我们应该了解了各种LINQ技术之间的联系和区别。千里之行始于足下，这些基础理论是理解和使用LINQ 的关键。但是我们在前面的文章中对于LINQ查询运算符（LINQ Operators）并没有完整的介绍，这就是接下来这几篇博客中所要做的工作。大家可以按顺序依次对各个LINQ Operators进行学习，也可以把他们看成一个reference，作为参考查询之用。

示例数据

在这几篇讨论LINQ Operators的文章中，所有的示例都会（如果需要）用到下面的names数组：

            string[] names = { "Tom", "Dick", "Harry", "Mary", "Jay" };

所有查询数据库的示例都会假设我们创建了强类型的DataCotnext变量dataContext，如下：

        var dataContext = new LifePoemContext ("connection string...");
        ...
        public class LifePoemContext : DataContext
        {
            public LifePoemContext (string cxString) : base (cxString) {}
            public Table<Customer> Customers { get { return GetTable<Customer>(); } }
            public Table<Purchase> Purchases { get { return GetTable<Purchase>(); } }
        }

        [Table] public class Customer
        {
            [Column(IsPrimaryKey=true)] public int ID;
            [Column] public string Name;

            [Association (OtherKey="CustomerID")]
            public EntitySet<Purchase> Purchases = new EntitySet<Purchase>();
        }

        [Table] public class Purchase
        {
            [Column(IsPrimaryKey=true)] public int ID;
            [Column] public int? CustomerID;
            [Column] public string Description;
            [Column] public decimal Price;

            EntityRef<Customer> custRef;
            [Association (Storage="custRef",ThisKey="CustomerID",IsForeignKey=true)]
            public Customer Customer
            {
                get { return custRef.Entity; } set { custRef.Entity = value; }
            }
        }

上面的DataContext和实体类是LINQ to SQL工具（如通过Visual Studio新增一个”LINQ to SQL Classes” Item）生成的简化版本。其中Customer和Purchase包含了一个简单的1：多关系，下面是对应的SQL表定义：

        create table Customer
        (
                ID int not null primary key,
                Name varchar(30) not null
        )
        create table Purchase
        (
                ID int not null primary key,
                CustomerID int references Customer (ID),
                Description varchar(30) not null,
                Price decimal not null
        )

Filtering Operators

IEnumerable<TSource> → IEnumerable<TSource>

返回输入sequence中元素的一个子集

Operator	说明	SQL语义
Where	返回符合给定条件的elements子集	WHERE
Take	返回开始的N个元素，忽略剩下的元素	WHERE ROW_NUMBER()... 或TOP n 子句
Skip	忽略开始的N歌元素，返回之后的元素	WHERE ROW_NUMBER()... 或NOT IN (SELECT TOP n...)
TakeWhile	返回输入sequence中的元素，直到指定条件为false，然后忽略剩下的元素	Exception thrown
SkipWhile	忽略输入sequence中的元素，直到指定条件为false，然后返回剩下的元素	Exception thrown
Distinct	返回去除重复元素的sequence	SELECT DISTINCT...

对每一个过滤方法而言，总是得到一个少于或等于初始元素个数的序列，而不可能返回更多的元素！并且这些元素不会经过任何改变，而是与原始元素一致。

Where

参数	类型
Source sequence	IEnumerable<TSource>
Predicate/条件	TSource => bool or (TSource,int) => bool^a

^a带索引的lambda表达式在LINQ to SQL和Entity Framework中不可用。

查询表达式语法：where bool-expression

Enumerable.Where实现

Enumerable.Where的内部实现大致如下（略去null引用的检查）：

        public static IEnumerable<TSource> Where<TSource>
        (this IEnumerable<TSource> source, Func<TSource, bool> predicate)
        {
            foreach (TSource element in source)
                if (predicate(element))
                    yield return element;
        }

介绍

Where返回输入sequence中满足指定条件的elements，比如：

            string[] names = { "Tom", "Dick", "Harry", "Mary", "Jay" };
            IEnumerable<string> query = names.Where(name => name.EndsWith("y"));
            // Result: { "Harry", "Mary", "Jay" }

对应的查询表达式语法：

            IEnumerable<string> query = from n in names
                                        where n.EndsWith("y")
                                        select n;

在一个查询中where子句可以出现多次并且可以和let子句搭配使用：

            string[] names = { "Tom", "Dick", "Harry", "Mary", "Jay" };
            IEnumerable<string> query = from n in names
                                        where n.Length > 3
                                        let u = n.ToUpper()
                                        where u.EndsWith("Y")
                                        select u;
            // Result: { "HARRY", "MARY" }

索引过滤

Where的条件支持第二个可选参数，类型为int，它的值等于每个element在输入sequence中的位置，这样我们就可以在lambda表达式中使用这个index信息。比如，下面的例子忽略index为单数的elements:

            IEnumerable<string> query = names.Where((n, i) => i % 2 == 0);
            // Result: { "Tom", "Harry", "Jay" }

如果你在LINQ to SQL或Entity Framework中使用索引参数，将会抛出异常。

LINQ to SQL和EF中的SQL LIKE 比较

下面这些字符串方法会被翻译成SQL的LIKE操作符：Contains、StartsWith、EndsWith。

比如：c.Name.Contains ("abc") 翻译成customer.Name LIKE '%abc%' （或者与之等价的参数版本）。

需要注意的是，在使用Contains时，我们只能用来与本地计算的表达式进行比较，如果要和另外一列进行比较，我们必须借助于SqlMethod.Like方法：

            IQueryable<Purchase> query = purchases
                .Where(p => SqlMethods.Like(p.Description, "%" + p.Customer.Name + "%"))
                .OrderBy(p => p.ID)
                .Select(p => p);

LINQ to SQL和EF中的WHERE x IN (..., ..., ...)

对于LINQ to SQL和EF，我们可以在过滤条件中对一个本地集合应用Contains方法，比如：

            string[] chosenOnes = { "Tom", "Jay" };

            IQueryable<Customer> query =
                from c in dataContext.Customers
                where chosenOnes.Contains(c.Name)
                select c;

这会映射到SQL的IN操作符，即：WHERE customer.Name IN ("Tom", "Jay")。如果本地集合是一个entities数组或其他的非标量类型，LINQ to SQL和EF可能会生成EXISTS子句。

Take和Skips

参数	类型
Source sequence	IEnumerable<TSource>
获取或忽略的elements个数	int

Take返回前面n个元素并丢弃剩下的元素；Skip丢弃前面n个元素并返回剩下的元素。这两个方法通常一起使用以实现web页面的数据分页效果，让用户能在一个大型的结果集上进行导航，比如：

            // 假设用户在一个图书数据库中查找包含"mercury"的所有图书
            // 如果查找结果包含100条记录，下面的查询会返回前面20条
            IQueryable<Book> query = dataContext.Books
                .Where (b => b.Title.Contains ("mercury"))
                .OrderBy (b => b.Title)
                .Take (20);

            // 下面的查询则返回第21到40行数据（第2页）
            IQueryable<Book> query = dataContext.Books
                .Where (b => b.Title.Contains ("mercury"))
                .OrderBy (b => b.Title)
                .Skip (20).Take (20);

对于SQL Server 2005，LINQ to SQL和EF 会把Take和Skip翻译成ROW_NUMBER函数，而对于更早的SQL Server版本，它们会被翻译成Top n子句。

TakeWhile和SkipWhile

参数	类型
Source sequence	IEnumerable<TSource>
Predicate	TSource => bool or (TSource,int) => bool

TakeWhile遍历输入sequence，返回每个element，直到给定的测试条件为false，然后忽略剩下的elements：

            int[] numbers = { 3, 5, 2, 234, 4, 1 };
            var takeWhileSmall = numbers.TakeWhile(n => n < 100); // { 3, 5, 2 }

SkipWhile遍历输入sequence，忽略每个element，直到给定的测试条件为false，然后返回剩下的elements：

            int[] numbers = { 3, 5, 2, 234, 4, 1 };
            var skipWhileSmall = numbers.SkipWhile(n => n < 100); // { 234, 4, 1 }

TakeWhile和SkipWhile没有对应的SQL翻译，如果在LINQ-to-db查询中使用他们会导致运行时错误。

Distinct

Distinct返回去除了重复元素之后的输入sequence，在确定元素是否重复时只能使用默认的相等比较方法：

            // The following returns distinct letters in a string
            char[] distinctLetters = "HelloWorld".Distinct().ToArray();
            string s = new string (distinctLetters); // HeloWrd

我们可以在string变量上直接调用LINQ方法，因为string实现了IEnumerable<char>。

在下一篇博客中，会详细讨论LINQ运算符中的数据转换：Select和SelectMany。