十五、C# 使用查询表达式的LINQ

使用查询表达式的LINQ

 

本章介绍了一种新的语法，查询表达式。

 

1、查询表达式概述

2、特点：投射  筛选  排序   Let  分组

3、作为方法调用

 

标准查询运算符所实现的查询在功能上与SQL中实现的查询非常相似

 

C#3.0中添加了一个新的语法：查询表达式。

 

本章将介绍新的查询表达式语法，并利用这个语法对上一章的许多查询进行表示。

 

一、查询表达式概述

除了遍历集合中的所有项之外，开发者经常要执行的另一个操作是对集合进行筛选，目的是

最终只需要遍历数量较少的项，或者对集合进行投射，使其中的项变成另一个形式。

如：

有一个文件集合，可以在垂直方向上筛选它，使结果集合仅包含.cs文件，或者仅包含10个最大的文件。

除此之外，还可以在“水平”方向对文件集合进行“投射”，使新集合只包含两项数据：文件的目录路径以及目录的大小。

 

查询表达式一般以一个"from子句"开始，以及一个"select子句"或者"groupby子句"结束。

每个子句都分别用上下文关键字from、select或group来标识。

             string[] KeyWords = { "", "c*d", "xxm","2*","ab" };

             IEnumerable<string> selection = from word in KeyWords
                                             where !word.Contains('*')
                                             select word;

             foreach (string word in selection)
             {
                 Console.WriteLine(word);
             }

 

在这个查询表达式中，我们将一个C#关键字集合赋给selection，集合中排除了上下文关键字(含有*的关键字）

 

C#查询表达式以上下文关键字from开始。

之所以要采用这个设计，目的是为了方便实现智能感知功能。

如以上的代码：由于最开始出现的是from，并将字符串数组KeyWords指定为数据源，所以代码编辑器知道wrod是string类型。

这样一来，IDE的智能感知功能就可以立即发挥作用----在word之后输入一个成员访问运算符，将只显示出string的成员。

相反，如果from子句出现在select之后，那么from子句之前的任何加点运算符都无法确定word的数据类型是什么。

所以就无法显式word的成员列表。

这里的wrod称为范围变量，它代表集合中的每一项。

 

1、投射

查询表达式输出的是一个IEnumerable<T>或IQuerable<T>集合。T的数据类型是从select或groupby子句推导的。

 

用表达式来一个特定类型的集合时，结果并非一定是原始类型。

而select子句允许将数据投射成一个完全不同的类型。

             IEnumerable<FileInfo> files = from fileName in Directory.GetFiles("D:\\")
                                           select new FileInfo(fileName);

             foreach (FileInfo file in files)
             {
                 Console.WriteLine("{0}({1})", file.Name, file.LastWriteTime);
             }

输出：

bssndrpt.lg(2014/10/8 23:06:06)

cache_index.db(2015/1/18 18:13:10)

league of legends.lg(2014/11/30 21:05:52)

QQ图片20140919173746.jpg(2014/9/19 17:37:50)

 

注：

本身fileName是一个string类型，但是经过处理，返回的是FileInfo类型。

最后返回的是一个IEnumerable<FileInfo>，而不是IEnumerable<string>数据类型。

 

事实上,C#3.0之所以要引入匿名类型，在很大程序上就是为了利用像这样的"投射"功能。

通过匿名类型，可以在不定义一个显式类型的前提下选择符合自己要求的数据。

 

             var files = from fileName in Directory.GetFiles("D:\\")
                         select new
                         {
                             Name = fileName,
                             LastWriteTime = new FileInfo(fileName).LastAccessTime
                         };

             foreach (var file in files)
             {
                 Console.WriteLine("{0}({1})", file.Name, file.LastWriteTime);
             }

假如数据量非常大，而且检索这些数据的代价非常高，那么像这样在"水平"方向上进行投射，

从而减少与集合中的每一项关联的的数据量，就可以发挥非常积极的作用。

执行一个查询时，不是获取全部数据，而是通过匿名类型，只在集合中存储或获取需要的数据。

如果没有匿名类型，开发人员要么使用含有不需要的信息的对象，要么定义一些小的、特定的类，

这些类只用于存储需要的特定数据。

而匿名类型允许由编译器（动态)定义类型。在这种类型中，只包含当前情况所需要的数据。

在其他情况下，则可以采用不同的方式进行投射。

 

"推迟执行"同样适用于查询表达式。

赋值本身不会执行查询表达式。

from子句会在赋值时执行，但是，除非代码开始遍历selection的值，否则，无论投射、筛选，还是from子句之后的一切都不会执行。

 

selection同时扮演了查询和集合两个角色。

更多，待查。

 

2、筛选

 

使用where 子句在"垂直"方向上筛选集合，结果集合中将包含较少的项(每个数据项都相当于数据表中的一行记录)。

筛选条件(filter criteria0是用一个断言来表示的。

所谓断言，本质上就是返回布尔值的一个Lambda表达式。比如word.Contains()

            var files = from fileName in Directory.GetFiles("D:\\")
                         where File.GetLastWriteTime(fileName).Year<
                         select new
                         {
                             Name = fileName,
                             LastWriteTime = new FileInfo(fileName).LastAccessTime
                         };

             foreach (var file in files)
             {
                 Console.WriteLine("{0}({1})", file.Name, file.LastWriteTime);
             }

 

3、排序

在查询表达式中对数据项进行排序的是orderby子句。

             var files = from fileName in Directory.GetFiles("D:\\")
                         where File.GetLastWriteTime(fileName).Year<
                         orderby (new FileInfo(fileName)).Length descending,fileName
                         select new
                         {
                             Name = fileName,
                             LastWriteTime = new FileInfo(fileName).LastAccessTime
                         };

             foreach (var file in files)
             {
                 Console.WriteLine("{0}({1})", file.Name, file.LastWriteTime);
             }

 

首先按文件长度降序排序，然后按文件名升序排序。多个排序条件以逗号分隔。

 

4、let子句

上一个问题大于，为了求值文件升序，在orderby子句和select子句中都要有FileInfo的一个实例。

             var files = from fileName in Directory.GetFiles("D:\\")
                         where File.GetLastWriteTime(fileName).Year <
                         let file = new FileInfo(fileName)
                         orderby file.Length descending, fileName
                         select new
                         {
                             Name = fileName,
                             LastWriteTime = file.LastAccessTime
                         };

用let子句添加的表达式可以在整个查询表达式的范围内使用，为了添加第二个let表达式，只需把它作为一个附加的子句，

放在第一个from之后和最后一个select/groupby子句之前便可。无需要任何分隔符来分隔表达式。

 

5、分组

 

在SQL中，这通常涉及将数据项聚合成一个汇总的header或total---称为一个聚合值。

然而，C#的表达力更强一些。

除了提供与每个分组有关的聚合信息，查询表达式还允许组内单独的项构成一系列子集合，父

列表中的每个项都对应这样的一个子集合。

             string[] KeyWords = { "", "c*d", "xxm", "2*", "ab" };

             IEnumerable<IGrouping<bool, string>> selection =
                 from word in KeyWords
                 group word by word.Contains('*');

             //分成了两组，每一组都是一个 IGrouping<bool, string> 类型
             foreach (IGrouping<bool, string> wordGroup in selection)
             {
                 Console.WriteLine(Environment.NewLine + "{0}", wordGroup.Key ? "关键字" : "非关键字");

                 foreach (string word in wordGroup)
                 {
                     Console.WriteLine(word);
                 }
             }

输出：

 

非关键字

12

xxm

ab

 

关键字

c*d

2*

 

 

 

首先，列表中的每一项都是IGrouping<bool,string>类型。

IGrouping<TKey,TElement>的类型是由group和by后面的数据类型分别决定的。

也就是说TElement之所以是string，是因为word是一个string。TKey的类型则是由by后面的

数据类型来决定的。在本例中，word.Contains()返回一个Boolean，所以TKey是一个bool。

 

group by子句的第二个特点在于，它允许我们使用一个嵌套的foreach循环，以便遍历前面提到的集合。

如上例，行打印关键字的类型作为标题，再循环打印出其中分组中的每个关键字。

 

第三，可以在group by子句的末尾附加一个select子句，从而实现"投射"功能。

从广义上说，select子句是通过"查询延续"机制来附加的---任何查询主体都可以附加到其他查询主体

的后面，这称为"查询延续"(query continuation)。

 

             string[] KeyWords = { "", "c*d", "xxm", "2*", "ab" };

             IEnumerable<IGrouping<bool, string>> keywordGroups =
                 from word in KeyWords
                 group word by word.Contains('*');

             var selection = from groups in keywordGroups
                             select new
                             {
                                 IsContextualKeyword = groups.Key,
                                 Items = groups
                             };

             //分成了两组，每一组都是一个
             //{
             //    IsContextualKeyword = groups.Key,
             //    Items = groups
             //};类型
             foreach (var wordGroup in selection)
             {
                 Console.WriteLine(Environment.NewLine + "{0}", wordGroup.IsContextualKeyword ? "关键字" : "非关键字");

                 foreach (string word in wordGroup.Items)
                 {
                     Console.WriteLine(word);
                 }
             }

 

输出：

 

非关键字

12

xxm

ab

 

关键字

c*d

2*

 

 

group by 子返回由IGrouping<TKey,TElement>对象构成的一个集合---这和14章讲过的标准查询运算符GroupBy()是一样的。

 

 

6、使用into进行查询延续

 

group by 查询后面是第二个从分组中投射出一个匿名类型的查询。

此时不是写一个额外的查询，而是直接使用上下文关键字into，通过一个查询延

续子句来扩展查询。

into允许用一个范围变量来命名group by子句返回的每个数据项。

into子句是作为附加查询命令的一个生成器来使用的。

             string[] KeyWords = { "", "c*d", "xxm", "2*", "ab" };

             var selection =
                 from word in KeyWords
                 group word by word.Contains('*')
                     into groups//范围变量，代表group by子句返回的每个数据项
                     select new
                     {
                         IsContextualKeyword = groups.Key,
                         Items = groups
                     };

             //分成了两组，每一组都是一个
             //{
             //    IsContextualKeyword = groups.Key,
             //    Items = groups
             //};类型
             foreach (var wordGroup in selection)
             {
                 Console.WriteLine(Environment.NewLine + "{0}", wordGroup.IsContextualKeyword ? "关键字" : "非关键字");

                 foreach (string word in wordGroup.Items)
                 {
                     Console.WriteLine(word);
                 }
             }
  

使用into 在现有查询结果上运行附加的查询，这不是group by子句特有的一个功能，

而是所有查询表达式的一个功能。查询延续提供了一种简化的编程手段，它替代了写多个单独

的查询表达式的形式。

into避免了利用第一个查询的结果来写第二个查询，它可作为一个管道运算符使用，将第一个查询的结果同

第二个查询的结果合并到一起。

 

不重复的成员：

查询表达式没有专门为不重复的成员规定一个语法，但是可以通过查询运算符Distinct()来实现。

             var selection = (
                 from word in KeyWords
                 select word
                     ).Distinct();

 

查询表达式的编译：

查询表达式其实是对底层API的一系列方法调用。

如where 表达式会转换成对System.Linq.Enumerable的 Where()扩展方法的调用。

where子句指定的条件就像14章描述的那样，成为由Where() 方法指定的条件。

 

实现隐式执行：

将选择条件保存到selection中，而不在赋值的时候就执行查询，这个功能是通过委托来实现的。

编译器将查询表达式转换成在目标上调用的方法，它获取委托作为参数。

委托是一种特殊的对象，它保存的信息规定了在委托被调用时要执行什么代码。

由于委托只包含与要执行的东西有关的数据，所以可以保存下来，直到以后执行时才拿出来使用。

 

如果集合实现了IQueryable<T>(LINQ providers)，Lambda表达式会转换成表达式树。

表达式树是一种层次化的数据结构，它递归地分解成子表达式。

表达式树通常可以被枚举，然后在另一种语言(比如SQL)中重建为原始的表达式树。

 

二、查询表达式作为方法调用

 

CLR和IL并不需要对查询表达式进行任何实现。相反，是由C#编译器将查询表达式转换成方法调用。

 

扩展方法和Lambda表达式的组合，构成了查询表达式提供的功能的一个超集。

所有查询表达式都能转换成方法调用。而方法表达式并非问题能转换成查询表达式。

平时应该尽可能地使用查询表达式，但偶尔也要依赖于方法调用。

无论如何，一个复杂的查询通常都有必要分解成多个语句，甚至分解成多个方法。