集合类与泛型编程全面解析

# 集合类与泛型编程全面解析 ## 1. 队列（Queue） 队列是一种按照先进先出（FIFO）顺序返回元素的数据结构，类似于客服台前排的队伍，先到的人先接受服务。以下是队列的一些重要属性和方法： | 属性/方法 | 用途 | | --- | --- | | Clear | 从队列中移除所有元素 | | Contains | 如果队列包含特定对象，则返回 True | | CopyTo | 将队列类的部分或所有对象复制到一维数组中 | | Count | 返回队列中元素的数量 | | Dequeue | 返回队列中最早进入的元素，并将其从队列中移除 | | Enqueue | 将元素添加到队列的末尾 | | Peek | 返回队列中最早进入的元素的引用，但不将其从队列中移除 | | ToArray | 返回一个包含队列中对象引用的一维数组，队列中最早的元素位于数组的首位 | | TrimToSize | 释放队列中的空闲空间，使其容量等于实际包含的元素数量 | 队列在按创建顺序处理元素时特别有用。例如，订单处理应用程序可以将订单存储在队列中，确保先下单的客户先得到满足。 为了更高效地管理内存，队列类提供了四个重载构造函数： 1. 无参数构造函数：分配默认的初始容量，队列满时按默认增长因子扩大。 2. 带初始容量参数的构造函数：可指定初始容量，若知道要添加的元素数量，可节省时间，同样使用默认增长因子。 3. 带实现 ICollection 接口对象参数的构造函数：分配足够的空间来容纳集合中的元素，并将其复制到队列中，使用默认增长因子。 4. 带初始容量和增长因子（1.0 到 10.0 之间）参数的构造函数：增长因子越大，队列调整大小的频率越低，但可能包含大量未使用的空间。 以下是队列操作的示例代码： ```vb Imports System.Collections Module Module1 Sub Main() Dim queue As New Queue() queue.Enqueue("Item1") queue.Enqueue("Item2") queue.Enqueue("Item3") Console.WriteLine("Queue Count: " & queue.Count) Console.WriteLine("Dequeued Item: " & queue.Dequeue()) Console.WriteLine("Peeked Item: " & queue.Peek()) Console.WriteLine("Queue Contains 'Item2': " & queue.Contains("Item2")) Dim array() As Object = queue.ToArray() For Each item In array Console.WriteLine(item) Next queue.Clear() Console.WriteLine("Queue Count after Clear: " & queue.Count) End Sub End Module ``` ## 2. 泛型（Generics） 泛型类将一个或多个数据类型作为参数，其实例会用具体的数据类型填充这些参数。Visual Basic 提供了许多预建的泛型集合类，位于 `System.Collections.Generic` 命名空间中。 ### 2.1 泛型的优势 与非泛型类相比，泛型类具有以下优势： - **强类型**：方法可以接受和返回具有类实例类型的参数和值，减少意外添加错误类型对象的可能性。例如，`List(Of String)` 只能存储字符串，其 `Add` 方法只能添加字符串，`Item` 方法返回字符串值。 - **智能感知**：强类型使得 Visual Studio 能够提供智能感知，帮助开发者更方便地编写代码。 - **无装箱操作**：泛型类直接操作特定数据类型的对象，避免了将对象转换为和从 `Object` 数据类型转换的过程，提高了代码效率。 - **代码复用**：可以使用泛型类处理多种数据类型，减少代码重复。例如，一个泛型 `PriorityQueue` 类可以用于存储 `Employee`、`Customer`、`Order` 或其他对象。 ### 2.2 泛型集合类的使用 以下是使用泛型集合类的示例代码： ```vb Imports System.Collections.Generic Module Module2 Sub Main() Dim places As New List(Of String) places.Add("Chicago") places.Add("New York") For Each place In places Console.WriteLine(place) Next End Sub End Module ``` ### 2.3 扩展泛型类 虽然不能直接修改泛型集合类，但可以为其添加扩展方法。例如，为 `List(Of Person)` 类添加 `AddPerson` 方法： ```vb Imports System.Runtime.CompilerServices Module PersonListExtensions <Extension()> Public Sub AddPerson(person_list As List(Of Person), first_name As String, last_name As String) Dim per As New Person() With {.FirstName = first_name, .LastName = last_name} person_list.Add(per) End Sub End Module Class Person Public Property FirstName As String Public Property LastName As String End Class ``` 还可以从泛型类派生增强的集合类。例如，定义一个继承自 `List(Of Employee)` 的 `EmployeeList` 类，并添加重载的 `Add` 方法： ```vb Imports System.Collections.Generic Public Class EmployeeList Inherits List(Of Employee) Public Overloads Sub Add(first_name As String, last_name As String) Dim emp As New Employee(first_name, last_name) MyBase.Add(emp) End Sub End Class Class Employee Public Sub New(first_name As String, ```