LINQ basics

Высокоуровневые методы
информатики и
программирования
Лекция 16
Встроенный язык запросов
План работы
•
•
•
•
•
Введение в язык LINQ
LINQ to Object
Интерфейс IEnumerable<T>
Примеры в Visual Studio
Отличие от SQL
Постановка задачи
• В программе часто требуется выполнять выборки объектов из
различных источников данных
– находить элементы, которые удовлетворяют некоторым условиям,
– Упорядочивать элементы,
– формировать на новые объекты используя существующие.
• Существует много типов источников данных, которые хранят
множества объектов:
–
–
–
–
массивы;
коллекции (нетипизированные и типизированные);
XML документы;
базы данных.
• Оказалось, что можно единообразно решать эти задачи для
всех этих типов источников данных.
• С этой целью в языке C# был разработан новый язык:
Language INtegrated Query - LINQ.
LINQ - Language INtegrated Query
• Новая возможность языка C# 3.0;
• Запросы к источникам данных являются
частью языка C#;
• Стандартные операции запросов Standard Query Operators API;
• Единый язык запросов к коллекциям в
памяти, XML документам и базам
данных.
LINQ позволяет
• создавать и выполнять единообразные
запросы (query expressions) для работы с
– любыми объектами, которые реализуют
интерфейс IEnumerable<T> (непосредственно или
через расширяющие методы);
– реляционными базами данных;
– объектами DataSets (которые хранят данные из
БД);
– XML документами.
Технологии LINQ
Разновидности LINQ
• LINQ to Objects – для выполнения запросов к структурам
данных в оперативной памяти (System.Linq).
• LINQ to SQL (DLinq) –для выполнения запросов к
реляционным БД. Выполняет трансляцию LINQ запросов к
объектной модели в запросы SQL и посылает их к базе
данных для выполнения. После возврата результатов от
БД, LINQ to SQL транслирует их назад в объекты, с
которыми может работать.
• LINQ to Entities – способ выполнения запросов к БД с
помощью описания соответствия между классами
программы и логической моделью баз данных.
• LINQ to DataSet – для выполнения запросов к выборке из
БД в оперативной памяти – DataSet (отсоединенной режим
работы с БД).
• LINQ to XML (XLinq) – для выполнения запросов к XML
документам. Дает возможность искать коллекции
элементов и атрибутов. Аналогичен XPath и XQuery.
(System.Xml.Linq)
Преимущества LINQ
• Единообразный способ запроса к данным.
• Единый синтаксис для изучения и
запоминания.
• Строго типизированные запросы - ошибки
определяются уже при компиляции.
• Работает подсказка IntelliSense в Visual
Studio.
Технология LINQ to Objects
• Для выполнения запросов к структурам
данных в оперативной памяти. Можно
делать запросы к любому типу данных,
который поддерживает интерфейс
IEnumerable<T> (C#)
• Пространство имен System.Linq.
Интерфейс IEnumerable<T>
• Все обобщенные коллекции поддерживают этот
интерфейс.
• Большинство Standard Query Operators являются
расширяющими методами в статическом классе
System.Linq.Enumerable и содержат первый параметр
с типом IEnumerable<T>.
• Для получения доступа к Standard Query Operators
необходимо добавить namespace System.Linq
(содержится в DLL System.Core.dll, подключается
автоматически).
• Последовательность это любая коллекция, которая
поддерживает данный интерфейс.
Общий вид LINQ запроса
var <результат> = from <объект
коллекции> in <коллекция>
where <условие>
orderby <ключ>
select <объект резутьтата>;
Операции LINQ запроса
• Для записи запросов можно использовать следующие ключевые
слова.
Ключевые слова
Для чего используется
from, in
для определения основных элементов любого LINQ
выражения, для извлечения подмножества данных из
контейнера (источника данных)
where
для задания условия на извлекаемые данные
select
для описания получаемого результата выборки.
join, on, equals,
into
для объединения (joins) на основе заданных значений
из разных источников.
orderby, ascending, для упорядочения (сортировки) получаемых данных
descending
результаты в порядке возрастания (ascending) или
убывания (descending)
group, by
позволяет выдавать данные по подгруппам с
заданным значением.
Грамматика выражении запросов
(Query Expressions)
При составлении выражений запросов необходимо следовать следующим
правилам:
1. Запрос должен начинаться с ключевого слова from.
2. Основная часть запроса может включать несколько ключевых слов from
или where.
•
•
Слово from это генератор, который объявляет одну или более переменную
перечисления, которые пробегают по элементам последовательности или
объединения нескольких последовательностей.
Слово where фильтрует элементы последовательности или объединения
нескольких последовательностей в результирующую последовательность.
3. Затем может идти слово orderby, которое содержит одно или несколько
полей сортировки с возможностью указания направления сортировки (по
увеличению или уменьшению значения поля).
4. Затем должны следовать слова select или group.
5. В конце запроса может быть продолжение. В продолжении м.б.
1. слово into (направляет результаты запроса в воображаемую
последовательность вывода, которое работает как слово from для части
запроса, начинающейся со слов в пункте 2),
2. или несколько слов join,
3. или другая повторяющаяся последовательность этих пронумерованных
пунктов, начиная со слов в пункте № 2.
Методы выборки LINQ
Для результатов выборки можно выполнить различные
методы:
Aggregate Conversion
Average
Count
Max
Min
Sum
ToArray
ToDictionary
ToList
ToLookup
ToSequence
Ordering
Partitioning
OrderBy
Skip
ThenBy
SkipWhile
Descending Take
Reverse
TakeWhile
и многие другие
Sets
Concat
Distinct
Except
Intersect
Union
Пример с массивом
Задача: выбрать из целочисленного массива все числа меньше 5 и
упорядочить их.
Свой алгоритм
int[] arr = { 5, 4, 1, 3, 9, 8, 6, 7, 2, 0 };
int[] arr1 = new int[10];
int kol = 0;
for (int i = 0; i < arr.Length; i++)
{
if (arr[i] < 5) {
arr1[kol] = arr[i];
kol++;
}
}
Array.Sort(arr1,0,kol);
Console.WriteLine("Simple: Numbers < 5:");
for (int i=0;i<kol; i++)
{ Console.WriteLine(arr1 [i]); }
C помощью LINQ
int[] numbers = { 5, 4, 1, 3, 9, 8, 6, 7, 2, 0 };
var lowNums = from n in numbers
where n < 5 orderby n select n;
Console.WriteLine(“LINQ: Numbers < 5:");
foreach (var x in lowNums)
{ Console.WriteLine(x); }
Пример
• Запрос к массиву
int[ ] numbers = { 10, 20, 30, 40, 1, 2, 3, 8 };
// Only print items less than 10.
IEnumerable<int> subset = from i in numbers where i < 10 orderby i
descending select i;
foreach (int i in subset)
Console.WriteLine("Item: {0}", i);
• Использование var
int[ ] numbers = {10, 20, 30, 40, 1, 2, 3, 8};
// Use implicit typing here...
var subset = from i in numbers where i < 10 orderby i descending
select i;
// ...and here.
foreach (var i in subset)
Console.WriteLine("Item: {0} ", i);
Анонимные типы
public class Customer
{
public string Name;
public Address Address;
public string Phone;
public List<Order> Orders;
…
}
public class Contact
{
public string Name;
public string Phone;
}
class ???
{
Customer c = GetCustomer(…);
public string Name;
Contact x = new Contact { Name = c.Name, Phone = c.Phone
};
public string
Phone;
}
Customer c = GetCustomer(…);
var x = new { Name = c.Name, Phone = c.Phone };
Customer c = GetCustomer(…);
var x = new { c.Name, c.Phone };
Создание анонимного
типа с инициализацией
LINQ стиль программирования
class Contact { … };
List<Contact> contacts = new List<Contacts>();
foreach(Customer c in customers)
{
if(c.State == “WA”)
{
Contact ct = new Contact();
ct.Name = c.Name;
ct.Phone = c.Phone;
contacts.Add(ct);
}
}
var contacts =
from c in customers
where c.State == "WA"
select new { c.Name, c.Phone };
Преобразование выборки в
коллекции
• Результат выборки можно преобразовать в
коллекции с помощью методов
– ToArray<T>(),
– ToDictionary<TSource,TKey>(),
– ToList<T>().
• Например:
int[] numbers = { 10, 20, 30, 40, 1, 2, 3, 8 };
// Получить результат выборки в виде массива int[].
int[] subsetAsIntArray =
(from i in numbers where i < 10 select i).ToArray<int>();
// Получить результат выборки в виде коллекции List<int>.
List<int> subsetAsListOfInts =
(from i in numbers where i < 10 select i).ToList<int>();
Пример преобразования
var numbers = new int[] { 1, 4, 9, 16, 25, 36 };
List<int> numQuery2 = (from num in numbers
where (num % 2) == 0
select num).ToList();// or like this:
// numQuery3 is still an int[]
var numQuery3 = (from num in numbers
where (num % 2) == 0
select num).ToArray();
Пример с объектами класса
public class car
{
// конструктор
public car(string make,int year)
{ Make=make; Year=year; }
// свойства
public int Year
{ get; set ;}
public string Make
{ get; set;}
}
// Создаем массив объектов car.
car[ ] arrayOfCars = new car[6]
{
new car("Ford",1992), new car("Fiat",1988),
new car("Buick",1932), new car("Ford",1932),
new car("Dodge",1999), new car("Honda",1977)
};
var cars = from cr in arrayOfCars
where (cr.Year<1960) select cr;
foreach (var с in cars)
{
Console.WriteLine("{0} – {1}", c.Make,c.Year);
}
LINQ и обобщенные коллекции
• Пример простого класса:
class Car
{
public string Nomer = string.Empty;
public string Color = string.Empty;
public int Speed;
public string Make = string.Empty;
}
• Создание коллекции
static void Main(string[] args)
{
// Создаем обобщенную коллекцию объектов Car – List<Car>
List<Car> myCars = new List<Car>() {
new Car{Nomer = "в562ва", Color = "Silver", Speed = 160, Make = "BMW"},
new Car{Nomer = "p123то", Color = "Tan", Speed = 140, Make = "BMW"},
new Car{Nomer = "c345ке", Color = "Black", Speed = 220, Make = "VW"},
new Car{Nomer = "в654нс", Color = "Rust", Speed = 180, Make = "Yugo"},
new Car{Nomer = "с162ми", Color = "White", Speed = 250, Make = "Ford"}
};
}
Запрос к обобщенной коллекции
// Create a query expression.
var fastCars = from c in myCars
where c.Speed > 200 select c;
foreach (var car in fastCars)
Console.WriteLine("{0} ездит
car.Nomer);
слишком быстро!",
Построение запросов
•
Общий вид запроса
var result = from item in container select item;
var allCars = from c in myCars select c;
var nomers = from c in myCars select c.Nomer;
var makes = (from c in myCars select c.Make).Distinct<string>();
•
Запрос с условием
var result = from item in container where Boolean expression select item;
var onlyBMWs = from c in myCars where c.Make == "BMW" select c;
var onlyFastBMWs = from c in myCars
where c.Make == "BMW" && c.Speed >= 100 select c;
Создание объектов нового типа
var result = from item in container select new {…}
var makesColors = from c in myCars select new {c.Make, c.Color};
Сортировка результатов
var result = from item in container orderby value ascending/descending
select item;
var subset = from c in myCars orderby c.Nomer select c;
var subset = from c in myCars where c.Speed > 55
orderby c.PetName descending select c;
•
•
Преобразование над IEnumerable<T>
• Преобразование в другие типы Reverse<>(), ToArray<>(), ToList<>(), и
др.
• Извлечени некоторых элементов Distinct<>(), Union<>(), Intersect<>() и др.
• Выполнение операций над элементами
- Count<>(), Sum<>(), Min<>(), Max<>()и
др.
Определение количества
элементов
// Определяем количество элементов выборки
int numb = (from g in currentVideoGames
where g.Length > 6 orderby g select g).Count<string>();
Определение различий
static void GetDiff()
{
List<string> myCars = new List<String>
{ "Yugo", "Aztec", "BMW"};
List<string> yourCars = new List<String>
{ "BMW", "Saab", "Aztec" };
var carDiff =(from c in myCars select c)
.Except(from c2 in yourCars select c2);
Console.WriteLine("Here is what you don't have, but I do:");
foreach (string s in carDiff)
Console.WriteLine(s); // Prints Yugo.
}
Классы Customer и Order
public class Customer
{
public string CustomerID
{ get; set; }
public string Name
{ get; set; }
public string City
{ get; set; }
public override string ToString()
{
return CustomerID + "\t" + City;
}
}
public class Order
{
public int OrderID
{ get ; set;}
public int ItemID
{ get; set; }
public string CustomerID
{ get; set; }
public DateTime OrderDate
{ get; set; }
public override string ToString()
{
return
string.Format("OrderID:{0} \r\nOrderName:
{1} OrderDate: {2}", OrderID, OrderName,
OrderDate);
}
}
Класс Item
public class Item
{
public int ItemID
{get;set;}
public string ItemName
{get;set;}
public string Category
{ get; set; }
public decimal UnitPrice
{get; set; }
public int UnitsInStock
{get; set; }
public override string ToString()
{
return string.Format("ItemID : {0} \r\nItemName: {1} \r\n "
+ "Category: {2} \r\nUnitPrice: {3} \r\nUnitsInStock: {4}",
ItemID, ItemName, Category, UnitPrice, UnitsInStock);
}
}
Коллекция заказчиков
List<Customer> cust = new List<Customer>
{
new Customer { CustomerID = "ALFKI", City = "Берлин",
Name = "Франс Майер"},
new Customer { CustomerID = "BONAP", City = "Париж",
Name = "Поль Франсе" },
new Customer { CustomerID = "CONSH", City = "Лондон",
Name = "Джон Кенеди"},
new Customer { CustomerID = "EASTC", City = "Лондон",
Name = "Иван Петров" },
new Customer { CustomerID = "FRANS", City = "Торонто",
Name = "Петр Сидоров" },
new Customer { CustomerID = "LONEP", City = "Мюнхен",
Name = "Борис Байер" },
new Customer { CustomerID = "NORTS", City = "Лондон",
Name = "Елена Грин" },
new Customer { CustomerID = "THEBI", City = "Мюнхен",
Name = "Фриц Гендер" }
};
Коллекция товаров itemList
List<Item> itemList = new List<Item>
{
new Item { ItemID = 1, ItemName = "Энциклопедия", Category="Знание", UnitPrice = 55.99M,
UnitsInStock = 39 },
new Item { ItemID = 2, ItemName = "Тренажер", Category="Спорт", UnitPrice = 75.00M,
UnitsInStock = 17 },
new Item { ItemID = 3, ItemName = "Кородка для CD“, Category="Хранилище", UnitPrice = 4.99M,
UnitsInStock = 13 },
new Item { ItemID = 4, ItemName = "Томатный кетчуп", Category="Продукты", UnitPrice = 0.56M,
UnitsInStock = 53 },
new Item { ItemID = 5, ItemName = "Плеер IPod", Category="Развлечение", UnitPrice = 220.99M,
UnitsInStock = 0 },
new Item { ItemID = 6, ItemName = "Война и мир CD", Category="Развлечение",
UnitPrice = 7.99M, UnitsInStock = 120 },
new Item { ItemID = 7, ItemName = "Война миров DVD", Category="Развлечение",
UnitPrice = 6.99M, UnitsInStock = 15 },
new Item { ItemID = 8, ItemName = "Клюквенный соус", Category=“Продукты", UnitPrice = 0.89M,
UnitsInStock = 6 },
new Item { ItemID = 9, ItemName = "Диетический рис", Category="Продукты", UnitPrice = 13.00M,
UnitsInStock = 29 },
new Item { ItemID = 10, ItemName = “Виноград", Category="Продукты", UnitPrice = 1.19M,
UnitsInStock = 4 }
}
Коллекция заказов orderList
List<Order> orderList = new List<Order>
{
new Order { OrderID = 1, ItemID = 2, CustomerID = "BONAP",
OrderDate = DateTime.Now },
new Order { OrderID = 2, ItemID = 5, CustomerID= "FRANS",
OrderDate = DateTime.Now },
new Order { OrderID = 3, ItemID = 7, CustomerID = "CONSH ",
OrderDate = DateTime.Now },
new Order { OrderID = 4, ItemID = 9, CustomerID = "FRANS",
OrderDate = DateTime.Now },
new Order { OrderID = 5, ItemID = 10, CustomerID = "FRANS",
OrderDate = DateTime.Now }
};
Простые запросы
// получение всех потребителей живущих в Лондоне
var results = from c in cust
where c.City == "Лондон"
select c;
foreach (var c in results1) Console.WriteLine(c);
// получение всех потребителей упорядоченных по
названию города и имени
var results = from с in cust
orderby c.City, c.Name
select new {c.City, c.Name}
// получение всех товаров дороже 10 и упорядочение по увеличению цены
var SelOrder = (from a in itemList where (a.UnitPrice > 10M)
orderby a.UnitPrice select a);
foreach (var obj in SelOrder)
Console.WriteLine("ItemName = {0}, UnitPrice = {1}", obj.ItemName, obj.UnitPrice);
// получение всех товаров дороже 10 и упорядочение по уменьшению цены
SelOrder = (from a in itemList where (a.UnitPrice > 10M)
orderby a.UnitPrice descending select a);
foreach (var obj in SelOrder)
Console.WriteLine("ItemName = {0}, UnitPrice = {1}", obj.ItemName, obj.UnitPrice);
// получение двух товаров дороже 10 и упорядочение по уменьшению цены,
// без самого дорогого товара
var SelOrder2 = (from a in itemList where (a.UnitPrice > 10M)
orderby a.UnitPrice descending select a).Skip(1).Take(2);
foreach (var obj in SelOrder2)
Console.WriteLine("ItemName = {0}, Price = {1}", obj.ItemName,obj.UnitPrice);
Связывание источников данных и
создание нового класса
var itemOrders = from i in itemList
join o in orderList on i.ItemID equals o.ItemID
select new { i.ItemName, CustomerID}
Отложенное выполнение
• Выборка не формируется до тех пор, пока
она не будет использоваться
Пример:
int[ ] numbers = {10,20,30,40,1,2,3,8 };
// описываем выражения для получаем числа
// меньше чем 10.
var subset = from i in numbers
where i < 10 select i;
// выражение LINQ выполняется здесь!
foreach (var i in subset)
Console.WriteLine("{0} < 10", i);
Console.WriteLine();
// Меняем некоторые данные в массиве.
numbers[0] = 4;
// Опять оцениваем выражение.
foreach (var j in subset)
Console.WriteLine("{0} < 10", j);
Соответствие языков
LINQ и SQL
• Языки LINQ и SQL имеют много общего
• Язык LINQ (интегрированный язык)
var query = from element in collection
[, from element2 in collection2]
where condition
orderby orderExpression [ascending|descending]
[, orderExpression2 ...]
select [alias = ]columnExpression[,[alias2 = ]columnExpression2]
• Язык SQL (язык реляционныхбаз данных)
SELECT [Element.ColumnExpression[, Element2.ColumnExpression2]
FROM Collection AS Element[, Collection2 AS Element2]
WHERE Condition
ORDER BY OrderExpression [ASCENDING|DESCENDING][,
OrderExpression2 ...]
Примеры запросов SQL и LINQ
• SQL запрос к БД
SELECT * from Books WHERE
QuatityInStock > 50 AND Price > 50.00
• LINQ запрос к коллекции объектов
var result = from b in Books where
b.QuatityInStock > 50 && Price > 50.00
select b;
Простой LINQ запрос к базе данных
SQL Server
using System;
using System.Linq;
using System.Data.Linq;
using nwind; //
// создаем объект для доступа к БД Northwind
Northwind db = new Northwind(@"Data Source=.\SQLEXPRESS;Initial
Catalog=Northwind");
// LINQ запрос к таблице Customer в объекте db
var custs =
from c in db.Customers
where c.City == "Rio de Janeiro"
select c;
// вывод полученных результатов
foreach (var cust in custs)
Console.WriteLine("{0}", cust.CompanyName);