在C#中，Dictionary<TKey, TValue>是一种非常常用的泛型集合类，用于存储键值对（Key-Value Pair）的数据结构。Dictionary<TKey, TValue>可以根据键快速查找对应的值，因此在需要快速查找和检索数据的场景下，特别是在涉及大量数据时，使用字典是非常高效的选择。本文将详细介绍Dictionary<TKey, TValue>的应用，包括创建字典、添加元素、访问元素、删除元素、遍历字典、常用的方法等内容。
1. 创建字典
要使用Dictionary<TKey, TValue>，同样需要引入System.Collections.Generic命名空间。在创建字典时，需要指定键和值的类型，例如，如果我们希望以字符串作为键，以整数作为值，则创建一个Dictionary<string, int>类型的字典。
using System.Collections.Generic;
// 创建一个以字符串作为键，以整数作为值的字典
Dictionary<string, int> ageDict = new Dictionary<string, int>();
在上述代码中，我们创建了一个Dictionary<string, int>类型的字典ageDict，用于存储人名和年龄的对应关系。
2. 添加元素
可以使用Add()方法向字典中添加键值对。如果键已经存在于字典中，则Add()方法将会抛出异常。如果我们希望键可以重复，则可以使用索引符号[]直接给字典赋值，这样如果键已经存在，则会更新对应的值。
// 添加键值对到字典中
ageDict.Add("Alice", 25);
ageDict.Add("Bob", 30);
ageDict.Add("Charlie", 22);
// 直接赋值给字典，如果键已存在，则更新对应的值
ageDict["Alice"] = 26;
在上述代码中，我们向ageDict字典中添加了三个键值对，然后通过ageDict["Alice"] = 26将键"Alice"对应的值从25更新为26。
3. 访问元素
可以通过键访问字典中的值。使用索引符号[]和键来获取对应的值。如果字典中不存在该键，则会抛出异常。为了避免抛出异常，可以使用TryGetValue()方法。
// 通过键访问字典中的值
int aliceAge = ageDict["Alice"]; // 获取"Alice"对应的值，此处为26
// 使用 TryGetValue() 避免抛出异常
if (ageDict.TryGetValue("Bob", out int bobAge))
{
Console.WriteLine($"Bob's age: {bobAge}"); // 输出"Bob's age: 30"
}
else
{
Console.WriteLine("Bob's age not found.");
}
在上述代码中，我们通过ageDict["Alice"]获取键"Alice"对应的值，并使用TryGetValue()方法获取键"Bob"对应的值。如果键"Bob"存在，则将对应的值赋给变量bobAge，否则输出"Bob’s age not found."。
4. 删除元素
可以使用Remove()方法根据键从字典中删除元素。
// 删除字典中的键值对
ageDict.Remove("Charlie");
在上述代码中，我们使用Remove()方法从ageDict字典中删除了键"Charlie"对应的键值对。
5. 遍历字典
可以使用foreach循环遍历字典中的所有键值对，或者分别遍历键和值。
// 遍历键值对
foreach (var kvp in ageDict)
{
Console.WriteLine($"{kvp.Key}: {kvp.Value}");
}
// 遍历键
foreach (var key in ageDict.Keys)
{
Console.WriteLine(key);
}
// 遍历值
foreach (var value in ageDict.Values)
{
Console.WriteLine(value);
}
在上述代码中，我们使用foreach循环遍历了ageDict字典中的所有键值对、所有键和所有值。
6. Dictionary<TKey, TValue>常用方法
除了上述介绍的基本操作外，Dictionary<TKey, TValue>还提供了许多其他常用的方法，方便对字典进行操作。下面列举一些常用的方法：
Count
Count属性用于获取字典中键值对的数量。
int count = ageDict.Count; // 获取键值对的数量，此处为2
在上述代码中，count将会被赋值为2，表示ageDict字典中有两个键和值的键值对。
ContainsKey和ContainsValue
ContainsKey()方法用于判断字典中是否包含指定的键，返回一个布尔值。ContainsValue()方法用于判断字典中是否包含指定的值，返回一个布尔值。
bool hasAlice = ageDict.ContainsKey("Alice"); // 判断字典是否包含键"Alice"
bool hasAge30 = ageDict.ContainsValue(30); // 判断字典是否包含值为30的元素
在上述代码中，hasAlice将会被赋值为true，因为ageDict字典中包含键"Alice"。而hasAge30将会被赋值为false，因为ageDict字典中的值为26和22，没有值为30的元素。
Clear
Clear()方法用于清空整个字典，即删除所有键值对。
ageDict.Clear(); // 清空字典
在上述代码中，Clear()会将ageDict字典中的所有键值对全部删除，字典变为空。
7. 字典的应用场景
字典是一种非常实用的数据结构，适用于许多场景。以下是一些常见的应用场景：
数据索引
字典常用于数据索引，通过唯一的键来快速查找对应的值。例如，可以使用字典将学生的学号作为键，学生的姓名作为值，实现通过学号快速查找学生姓名。
Dictionary<string, string> studentNameDict = new Dictionary<string, string>();
studentNameDict.Add("2021001", "Alice");
studentNameDict.Add("2021002", "Bob");
studentNameDict.Add("2021003", "Charlie");
string name = studentNameDict["2021002"]; // 获取学号为"2021002"的学生姓名，此处为"Bob"
统计频次
字典可以用于统计一组数据中各元素出现的频次。键可以是数据元素，值可以是频次。
List<string> fruitsList = new List<string> { "apple", "orange", "banana", "apple", "orange", "apple" };
Dictionary<string, int> fruitCountDict = new Dictionary<string, int>();
foreach (var fruit in fruitsList)
{
if (fruitCountDict.ContainsKey(fruit))
{
fruitCountDict[fruit]++;
}
else
{
fruitCountDict.Add(fruit, 1);
}
}
foreach (var kvp in fruitCountDict)
{
Console.WriteLine($"{kvp.Key}: {kvp.Value}");
}
在上述代码中，我们使用字典fruitCountDict统计了水果列表fruitsList中各个水果出现的频次，并输出了统计结果。
缓存数据
字典可以用于缓存数据，以提高数据访问的效率。在某些场景下，一些数据可能需要频繁读取，为了避免重复计算或从数据库中读取数据，可以将这些数据缓存到字典中。
Dictionary<string, int> fibCache = new Dictionary<string, int>();
int Fibonacci(int n)
{
if (n <= 1)
{
return n;
}
if (fibCache.ContainsKey(n.ToString()))
{
return fibCache[n.ToString()];
}
int result = Fibonacci(n - 1) + Fibonacci(n - 2);
fibCache.Add(n.ToString(), result);
return result;
}
在上述代码中，我们实现了一个斐波那契数列的函数Fibonacci()，为了避免重复计算，我们将已经计算过的结果缓存到fibCache字典中。
8. 总结
Dictionary<TKey, TValue>是C#中非常常用的泛型集合类，用于存储键值对的数据结构。本文介绍了Dictionary<TKey, TValue>的应用，包括创建字典、添加元素、访问元素、删除元素、遍历字典以及常用的方法。字典是一种高效的数据结构，在需要快速查找和检索数据的场景下特别有用。希望通过本文的介绍，您可以更好地了解和使用Dictionary<TKey, TValue>，从而在C#编程中更加灵活和高效地处理键值对数据。祝您在C#编程中取得更大的成功！
