C#:.NET 類庫提供的主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

以下是 .NET 類庫提供的主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分類列表（基于最新穩(wěn)定版本），涵蓋集合、線性結(jié)構(gòu)、樹形結(jié)構(gòu)、圖結(jié)構(gòu)等：

一、線性集合（順序存儲）

類型 描述 時間復雜度
List<T> 動態(tài)數(shù)組，自動擴容 訪問: O(1) 插入/刪除: O(n)
LinkedList<T> 雙向鏈表 插入/刪除: O(1) 訪問: O(n)
Queue<T> 先進先出(FIFO)隊列 入隊/出隊: O(1)
Stack<T> 后進先出(LIFO)棧 入棧/出棧: O(1)
ImmutableList<T> 不可變列表 修改操作返回新實例

二、鍵值對集合（關(guān)聯(lián)存儲）

類型 描述 實現(xiàn)方式
Dictionary<TKey, TValue> 哈希表實現(xiàn)的鍵值對 哈希表
SortedDictionary<TKey, TValue> 基于二叉搜索樹的有序字典 紅黑樹
ConcurrentDictionary<TKey, TValue> 線程安全的字典 分段鎖哈希表
ImmutableDictionary<TKey, TValue> 不可變字典 哈希樹
Hashtable (非泛型) 早期非泛型鍵值集合 哈希表
HybridDictionary 小數(shù)據(jù)用List，大數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)Hashtable 混合實現(xiàn)

三、特殊集合

類型 描述 典型用途
HashSet<T> 不重復值的哈希集合 去重/集合運算
SortedSet<T> 有序不重復集合 范圍查詢
BitArray 位操作集合 緊湊存儲布爾值
ObservableCollection<T> 可通知變化的集合 WPF數(shù)據(jù)綁定
BlockingCollection<T> 線程安全的生產(chǎn)者-消費者模型 并發(fā)隊列

四、多維/復雜結(jié)構(gòu)

類型 描述
Array (所有數(shù)組) 基礎(chǔ)的多維數(shù)組
ArraySegment<T> 數(shù)組片段
Memory<T>/Span<T> 高性能內(nèi)存視圖
DataTable 內(nèi)存關(guān)系表(ADO.NET)

五、并發(fā)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（System.Collections.Concurrent）

類型 描述
ConcurrentQueue<T> 線程安全隊列
ConcurrentStack<T> 線程安全棧
ConcurrentBag<T> 無序線程安全集合
Partitioner<T> 并行任務(wù)數(shù)據(jù)分區(qū)工具

六、不可變集合（System.Collections.Immutable）

類型 描述
ImmutableArray<T> 高性能不可變數(shù)組
ImmutableQueue<T> 不可變隊列
ImmutableStack<T> 不可變棧
ImmutableHashSet<T> 不可變哈希集合

七、遺留集合（非泛型，不推薦新項目使用）

類型 替代方案
ArrayList List<T>
Queue Queue<T>
Stack Stack<T>
SortedList SortedDictionary<TKey,TValue>

八、選擇指南

  1. 需要快速查找 → Dictionary<TKey, TValue>
  2. 需要有序遍歷 → SortedDictionary<TKey, TValue>
  3. 線程安全需求 → ConcurrentDictionary<TKey, TValue>
  4. 高性能只讀場景 → ImmutableArray<T>
  5. 先進先出處理 → Queue<T> 或 ConcurrentQueue<T>

九、性能關(guān)鍵點

  • 內(nèi)存連續(xù)性：List<T> 和 Array 對CPU緩存友好
  • 哈希沖突：Dictionary 的擴容開銷（默認容量為素數(shù)）
  • 樹結(jié)構(gòu)平衡：SortedDictionary 使用紅黑樹保證操作穩(wěn)定在 O(log n)

所有類型均位于 System.Collections 或 System.Collections.Generic 命名空間，需要時添加對應(yīng) using 指令。

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