C# Linq语法-马育民老师

# 介绍

Linq(Language Integrated Query)，语言集成查询，是一种使用 **类似SQL语句** 操作多种数据源的功能。

从.net framework3.5中开始引入，能够提升程序数据处理能力和开发效率，具有集成性、统一性、可扩展性、抽象性、说明式编程、可组成型、可转换性等优势。

### 支持的数据源

包括但不限于：

- **内存中的集合**（如 `List`，`Array`，`SortedSet`，`Stack`，`Queue` 等）
- 数据库（如SQL Server）
- XML文档
- Web服务

### 类比 Java 的 stream

类似 Java 的 stream，但功能更强大

### 实现方式

有两种：

- 方法查询。类似 Java 的 stream，通过集合的 **扩展方法** 和 **lambda表达式** 实现

- 查询表达式语法，类似 SQL 语句（某些功能不支持，需要方法查询）

**原理：** 标准查询运算符是一组 **扩展方法**，它们提供了一种 **函数式** 的方式来构建查询。这些方法定义在 `System.Linq.Enumerable` 类中，适用于所有实现了 `IEnumerable<T>` 接口的集合。

### 前提条件

使用 LINQ 方法语法需满足：
- 引用 `System.Linq` 命名空间（默认在 C# 项目中已包含）。
- 数据源需实现 `IEnumerable<T>` 或 `IQueryable<T>` 接口（如 `List<T>`、`Array`、数据库查询结果等）。

# 方法查询

方法语法（也称为流利语法）主要利用 `System.Linq.Enumerable` 类中定义的扩展方法和 `Lambda表达式` 方式进行查询，类似于如何调用任何类的扩展方法

### 例子

以下是一个示例LINQ方法语法的查询，返回数组中的偶数：

```
var nums = new int[] { 56, 97, 98, 57, 74, 86, 31, 90 };

var result = nums.Where(p => p % 2 == 0).ToArray();
```

从上面的示例代码中可以看出：方法语法包括扩展方法和Lambda表达式。 扩展方法 `Where（）`在Enumerable类中定义。

### 准备数据

```csharp
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;

// 定义实体类
public class Student
{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
    public string Major { get; set; }
    public double Score { get; set; }
}

// 数据源：学生列表
List<Student> students = new List<Student>
{
    new Student { Id = 1, Name = "张三", Age = 20, Major = "计算机", Score = 85.5 },
    new Student { Id = 2, Name = "李四", Age = 22, Major = "数学", Score = 92.0 },
    new Student { Id = 3, Name = "王五", Age = 19, Major = "计算机", Score = 78.0 },
    new Student { Id = 4, Name = "赵六", Age = 21, Major = "数学", Score = 88.5 },
    new Student { Id = 5, Name = "钱七", Age = 20, Major = "计算机", Score = 90.0 }
};
```

### 过滤 Where

**作用**：筛选出符合条件的元素，返回 `IEnumerable<T>`。  
**参数**：Lambda 表达式（`Func<TSource, bool>`），定义筛选条件。

```csharp
// 示例：查询“计算机”专业的学生
var csStudents = students.Where(s => s.Major == "计算机");

// 遍历结果
foreach (var s in csStudents)
{
    Console.WriteLine($"{s.Id}: {s.Name} ({s.Major})");
}
// 输出：
// 1: 张三 (计算机)
// 3: 王五 (计算机)
// 5: 钱七 (计算机)
```

### 投影 Select
**作用**：将元素转换为新的形式（如提取部分字段、转换类型），返回 `IEnumerable<TResult>`。  
**参数**：Lambda 表达式（`Func<TSource, TResult>`），定义转换规则。

```csharp
// 示例：提取学生的“姓名”和“分数”，转换为匿名类型
var nameAndScores = students.Select(s => new { s.Name, s.Score });

foreach (var item in nameAndScores)
{
    Console.WriteLine($"{item.Name}: {item.Score}");
}
// 输出：
// 张三: 85.5
// 李四: 92.0
// ...（省略其他）
```

### 排序（`OrderBy` / `OrderByDescending`）

**作用**：对元素按指定字段排序，`OrderBy` 升序，`OrderByDescending` 降序。  
**参数**：Lambda 表达式（`Func<TSource, TKey>`），指定排序字段。

```csharp
// 示例：按分数降序排列所有学生
var sortedByScore = students.OrderByDescending(s => s.Score);

foreach (var s in sortedByScore)
{
    Console.WriteLine($"{s.Name}: {s.Score}");
}
// 输出：
// 李四: 92.0
// 钱七: 90.0
// 张三: 85.5
// 赵六: 88.5（注意：88.5 < 90.0，所以在钱七之后）
// 王五: 78.0
```

### 限制结果（`Take` / `Skip`）

- `Take(n)`：获取前 `n` 个元素。
- `Skip(n)`：跳过前 `n` 个元素，获取剩余元素。

```csharp
// 示例：取分数最高的前2名学生
var top2 = students.OrderByDescending(s => s.Score).Take(2);

foreach (var s in top2)
{
    Console.WriteLine($"{s.Name}: {s.Score}");
}
// 输出：
// 李四: 92.0
// 钱七: 90.0
```

### 聚合（`Count` / `Sum` / `Average` / `Max` / `Min`）

**作用**：对集合进行统计计算（立即执行，非延迟执行）。

```csharp
// 示例：统计计算机专业学生的数量、平均年龄、最高分数
int csCount = students.Where(s => s.Major == "计算机").Count();
double avgAge = students.Where(s => s.Major == "计算机").Average(s => s.Age);
double maxScore = students.Where(s => s.Major == "计算机").Max(s => s.Score);

Console.WriteLine($"计算机专业人数：{csCount}，平均年龄：{avgAge}，最高分数：{maxScore}");
// 输出：计算机专业人数：3，平均年龄：19.666...，最高分数：90.0
```

### 分组（`GroupBy`）
**作用**：按指定字段将元素分组，返回 `IEnumerable<IGrouping<TKey, TSource>>`。

```csharp
// 示例：按专业分组，获取每个专业的学生
var groupByMajor = students.GroupBy(s => s.Major);

foreach (var group in groupByMajor)
{
    Console.WriteLine($"专业：{group.Key}，人数：{group.Count()}");
    foreach (var s in group)
    {
        Console.WriteLine($"  {s.Name}");
    }
}
// 输出：
// 专业：计算机，人数：3
//   张三
//   王五
//   钱七
// 专业：数学，人数：2
//   李四
//   赵六
```

### 连接（`Join`）
**作用**：类似 SQL 的 `JOIN`，根据两个集合的共同字段关联数据。

假设有第二个数据源（课程）：
```csharp
List<Course> courses = new List<Course>
{
    new Course { CourseId = 101, CourseName = "C#编程", Major = "计算机" },
    new Course { CourseId = 102, CourseName = "高等数学", Major = "数学" }
};

public class Course
{
    public int CourseId { get; set; }
    public string CourseName { get; set; }
    public string Major { get; set; }
}
```

```csharp
// 示例：关联学生和课程（按专业），获取“学生姓名-专业-课程名”
var studentCourses = students.Join(
    courses,
    s => s.Major,    // 学生集合的关联字段
    c => c.Major,    // 课程集合的关联字段
    (s, c) => new {   // 关联后的结果
        StudentName = s.Name,
        Major = s.Major,
        CourseName = c.CourseName
    }
);

foreach (var item in studentCourses)
{
    Console.WriteLine($"{item.StudentName} - {item.Major} - {item.CourseName}");
}
// 输出：
// 张三 - 计算机 - C#编程
// 王五 - 计算机 - C#编程
// 钱七 - 计算机 - C#编程
// 李四 - 数学 - 高等数学
// 赵六 - 数学 - 高等数学
```

### 方法链（Method Chaining）
LINQ 方法语法支持**链式调用**，将多个方法组合成一个查询，可读性和灵活性更高。

```csharp
// 示例：查询计算机专业中年龄>19、分数>80的学生，按分数升序，取前2名，只显示姓名和分数
var result = students
    .Where(s => s.Major == "计算机" && s.Age > 19 && s.Score > 80)  // 过滤
    .OrderBy(s => s.Score)  // 排序
    .Take(2)  // 限制数量
    .Select(s => new { s.Name, s.Score });  // 投影

foreach (var item in result)
{
    Console.WriteLine($"{item.Name}: {item.Score}");
}
// 输出：
// 张三: 85.5
// 钱七: 90.0
```

### 延迟执行 vs 立即执行
- **延迟执行**：`Where`、`Select`、`OrderBy`、`GroupBy` 等方法不会立即执行，仅定义查询规则，直到枚举结果时才执行（如 `foreach`、`ToList()`）。  
  优点：可组合多个查询步骤，最终一次性执行，提高效率。

- **立即执行**：`Count()`、`Sum()`、`ToList()`、`ToArray()` 等方法会立即执行查询并返回结果。

```csharp
// 延迟执行：此时未执行查询
var query = students.Where(s => s.Age > 20);

// 立即执行：调用 ToList() 时执行查询
var list = query.ToList();
```

### 总结
LINQ 方法语法通过扩展方法和 Lambda 表达式，提供了简洁、灵活的查询能力，核心优势：
1. **统一查询语法**：对各种数据源（集合、数据库、XML 等）使用相同的查询方式。
2. **类型安全**：编译时检查查询语法和类型，减少运行时错误。
3. **可组合性**：通过方法链组合多个操作，实现复杂查询。

掌握常用方法（`Where`、`Select`、`OrderBy`、`GroupBy` 等）及其组合使用，是高效开发 .NET 应用的基础。

# 查询表达式语法

类似 SQL 语句（某些功能不支持，需要方法查询）

常见的标准查询运算符包括：

- Where：过滤集合中的元素。
- Select：投影每个元素。
- OrderBy 和 OrderByDescending：按升序或降序排序。
- GroupBy：根据键值对元素进行分组。
- Join：将两个集合基于键值进行关联。
- Any 和 All：检查集合是否满足某些条件。
- Count 和 Sum：计算集合的大小或求和。

## 整体语法

```
from source in collection：指定查询的数据源。
where condition：指定筛选条件。
orderby key [descending]：指定排序条件。
select result：定义查询结果，一般以 select 结尾
```

## 基本查询

#### 语法

```
from item in collection：指定查询的数据源
select item：定义查询结果
```

**理解：** `from item in collection` 类似 `foreach( var item in collection )`

#### 例子

```
var nums = new int[] { 56, 97, 98, 57, 74, 86, 31, 90 };
//num为数据中的每个元素（相当于foreach中迭代变量）
var queryInfo = from num in nums select num;

foreach (var item in queryInfo)
{
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine(item);
}
```

执行结果：

```
97
98
74
86
90
```

## where条件查询

where子句用来指定筛选的条件

#### 语法

```
from item in collection：指定查询的数据源。
where condition：指定筛选条件。
select item：定义查询结果
```

#### 例子

```
var nums = new int[] { 56, 97, 98, 57, 74, 86, 31, 90 };
//num为数据中的每个元素（相当于foreach中迭代变量）
var queryInfo = from num in nums where num >60 select num;

foreach (var item in queryInfo)
{
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine(item);
}
```

执行结果：

```
97
98
74
86
90
```

## select查询列

select子句，基于查询结果返回需要的 字段，并能够对返回值指定类型。对任意想要获取到返回结果的linq语句，必须以 `select` 或 `group` 结束。

准备工作：

```
class Person
{
    public string Name { set; get; }
    public int Age { set; get; }
    public string Gender { set; get; }
    public override string ToString() => Name;
}
```

初始化 `List`：
```
static List<Person> init()
{
    List<Person> personList = new List<Person>
    {
        new Person
        {
            Name = "李雷", Age = 18, Gender = "Male"

},
        new Person
        {
            Name = "张三", Age = 19, Gender = "Male",
        },
        new Person
        {
            Name = "韩梅梅", Age = 17,Gender = "Female",
        }
    };
    return personList;
}
```

#### 查询一列

```
List<Person> list = init();

// 当 item 是对象时，可以只查询某个属性
var queryInfo = from item in list select item.Name;

foreach (var item in queryInfo)
{
    Console.WriteLine(item);
}
```

执行结果：

```
李雷
张三
韩梅梅
```

#### 查询整个对象

```
List<Person> list = init();

// 当 item 是对象时，也可以查询 item
var queryInfo = from item in list select item;

foreach (var item in queryInfo)
{
    Console.WriteLine(item.Name+","+item.Age);
}
```

执行结果：

```
李雷,18
张三,19
韩梅梅,17
```

#### 查询多列

```
List<Person> list = init();

// Select 后面跟匿名类，封装查询的字段
var queryInfo = from item in list select new { username = item.Name, uesrAge = item.Age };

foreach (var item in queryInfo)
{
    Console.WriteLine(item.username + ","+item.uesrAge);
}
```

执行结果：

```
李雷,18
张三,19
韩梅梅,17
```

## order by

linq中语句默认展示为升序，降序使用 `descending`

#### 语法

```
from item in collection：指定查询的数据源。
where condition：指定筛选条件。
orderby key [descending]：指定排序条件。
select 字段：定义查询结果，一般以 select 结尾
```

#### 例子-升序

```
var scores = new int[] { 56, 97, 98, 57, 74, 86, 31, 90 };
var query = from item in scores orderby item select item;//升序
            
foreach (var item in query)
{
    Console.WriteLine(item);
}
```

#### 例子-降序

```
//var orderQuery = from item in scores orderby item descending select item;//降序
```

## group by

`group by` 子句用来对查询结果进行分组

- 如果结果分为两组，且 **未指定key** 的情况下，`key` 取值默认是 `true` 和 `false`。
- 如果分为多组，获取数据结果时需要手动遍历 `key` 获取对应的 `value`

#### 语法

```
from item in collection：指定查询的数据源。
group item by item.属性
```

#### 例子

```
List<Person> list = init();
// Select 后面跟匿名类，封装查询的字段
var queryInfo = from item in list
                group item by item.Gender;

foreach (var item in queryInfo)
{
    Console.WriteLine(item.Key);
}
```

## group by 聚合查询

#### 例子

```
List<Person> list = init();
// Select 后面跟匿名类，封装查询的字段
var queryInfo = from item in list
                group item by item.Gender into g
                select new {
                    Key = g.Key,
                    count = g.Count(),
                    maxAge = g.Max( x=> x.Age),
                    minAge = g.Min(x => x.Age),
                    sumAge = g.Sum(x => x.Age),
                    avgAge = g.Average(s => s.Age)
                };

foreach (var item in queryInfo)
{
    Console.WriteLine($"{item.Key}---总行数：{item.count}，最大年龄：{item.maxAge}，最小年龄：{item.minAge}，年龄和：{item.sumAge}，平均年龄：{item.avgAge}");
}
```

执行结果：

```
Male---总行数：2，最大年龄：19，最小年龄：18，年龄和：37，平均年龄：18.5
Female---总行数：1，最大年龄：17，最小年龄：17，年龄和：17，平均年龄：17
```

参考：
https://blog.csdn.net/m0_56259289/article/details/144134122
https://blog.csdn.net/qq_34550459/article/details/113540805
https://zhuanlan.zhihu.com/p/146747701

原文出处：http://malaoshi.top/show_1GWo93Q1dMS.html