遍歷 Dictionary，你會幾種方式？
一：背景
1. 講故事
昨天在 StackOverflow 上看到一個很有趣的問題，說: 你會幾種遍歷字典的方式，然后跟帖就是各種奇葩的回答，挺有意思，馬上就要國慶了，娛樂娛樂吧，說說這種挺無聊的問題。
二： 使用 foreach 遍歷
為了方便演示，先上一段測試代碼：
- var dict = new Dictionary<int, string>()
- { [10] = "A10",
- [20] = "A20",
- [30] = "A30",
- [40] = "A40",
- [50] = "A50"
- };
1. 直接 foreach dict
如果要拿百分比說話，估計有 50%+ 的小伙伴用這種方式，為啥，簡單粗暴唄，其他沒什么好說的，直接上代碼：
- foreach (var item in dict)
- { Console.WriteLine($"key={item.Key},value={item.Value}");
- }
這里的 item 是底層在 MoveNext 的過程中用 KeyValuePair 包裝出來的，如果你不信的話，看下源碼唄：
- public bool MoveNext()
- { while ((uint)_index < (uint)_dictionary._count)
- { ref Entry reference = ref _dictionary._entries[_index++];
- if (reference.next >= -1)
- { _current = new KeyValuePair<TKey, TValue>(reference.key, reference.value);
- return true;
- } } }
2. foreach 中 使用 KeyPairValue 解構
剛才你也看到了 item 是 KeyValuePair 類型，不過的是 netcore 對 KeyValuePair 進行了增強，增加了 Deconstruct 函數用來解構 KeyValuePair，代碼如下：
- public readonly struct KeyValuePair<TKey, TValue>
- { private readonly TKey key;
- private readonly TValue value;
- public TKey Key => key;
- public TValue Value => value;
- public KeyValuePair(TKey key, TValue value)
- { this.key = key;
- this.value = value;
- } public void Deconstruct(out TKey key, out TValue value)
- { key = Key; value = Value;
- } }
有了這個解構函數，你就可以在遍歷的過程中直接拿到 key，value，而不是包裝的 KeyValuePair，這在 netframework 中可是不行的哈，實現代碼如下：
- foreach ((int key, string value) in dict)
- { Console.WriteLine($"key={key},value={value}");
- }
3. foreach keys
前面的例子都是直接對 dict 進行 foreach，其實你還可以對 dict.keys 進行 foreach 遍歷，然后通過遍歷出的 key 對 dict 進行類索引器讀取，代碼如下：
- foreach (var key in dict.Keys)
- { Console.WriteLine($"key={key},value={dict[key]}");
- }
說到這里，不知道你是否有一個潛意識，那就是 dict 只能通過 foreach 進行遍歷，真相是不是這樣的呢? 要尋找答案，還是回頭看一下 foreach 是如何進行遍歷的。
- public struct Enumerator : IEnumerator<KeyValuePair<TKey, TValue>>, IDisposable, IEnumerator, IDictionaryEnumerator
- { public bool MoveNext()
- { while ((uint)_index < (uint)_dictionary._count)
- { ref Entry reference = ref _dictionary._entries[_index++];
- if (reference.next >= -1)
- { _current = new KeyValuePair<TKey, TValue>(reference.key, reference.value);
- return true;
- } } _index = _dictionary._count + 1;
- _current = default(KeyValuePair<TKey, TValue>);
- return false;
- }}
仔細看這個 while 循環，你就應該明白，本質上它也是對 entries 數組進行遍歷，那底層都用了 while，我是不是可以用 for 來替換然后循環 dict 呢?哈哈，反正就是模仿唄。
三：使用 for 遍歷
為了把 MoveNext 中的代碼模擬出來，重點在于這條語句： ref Entry reference = ref _dictionary._entries[_index++];, 其實很簡單，_entries 數組內容的提取可以用 Linq 的 ElementAt 方法，是不是~ ，改造后的代碼如下：
- for (int i = 0; i < dict.Count; i++)
- { (int key, string value) = dict.ElementAt(i);
- Console.WriteLine($"key={key},value={dict[key]}");
- }
接下來是不是很好奇這個 ElementAt 擴展方法是如何實現的，一起看看源碼吧。
- public static TSource ElementAt<TSource>(this IEnumerable<TSource> source, int index)
- { IList<TSource> list = source as IList<TSource>;
- if (list != null)
- { return list[index];
- } if (index >= 0)
- { using (IEnumerator<TSource> enumerator = source.GetEnumerator())
- { while (enumerator.MoveNext())
- { if (index == 0)
- { return enumerator.Current;
- } index--; } } } }
從上面代碼可以看到，如果當前的 source 沒有實現 IList 接口的話，那就是一個巨大的坑，每一次執行 ElementAt 方法，最壞時間復雜度都是 O(N)，就拿剛才的 for循環來說，它的最壞時間復雜度就是 O(n!) ，是不是比你想象的要恐怖的多，教訓就是多實踐，多看看源碼~
四：總結
這篇列舉了 4 種遍歷 dict 的方式，不知你會用到哪幾種? 要注意的是最后 ElementAt 對 Source 判別上的大坑一定要明白，不要想當然的以為就是 O(N) ，好了，更多的 遍歷方式 歡迎補充!
