遍历 Dictionary，你会几种方式?（遍历字典的key和value）

一：背景

1. 讲故事

昨天在 StackOverflow 上看到一个很有趣的问题，说: 你会几种遍历字典的方式，然后跟帖就是各种奇葩的回答，挺有意思，马上就要国庆了，娱乐娱乐吧，说说这种挺无聊的问题。

二： 使用 foreach 遍历

为了方便演示，先上一段测试代码：

            var dict = new Dictionary<int, string>()
            {
                [10] = "A10",
                [20] = "A20",
                [30] = "A30",
                [40] = "A40",
                [50] = "A50"
            };

1. 直接 foreach dict

如果要拿百分比说话，估计有 50%+ 的小伙伴用这种方式，为啥，简单粗暴呗，其他没什么好说的，直接上代码：

            foreach (var item in dict)
            {
                Console.WriteLine(#34;key={item.Key},value={item.Value}");
            }

这里的 item 是底层在 MoveNext 的过程中用 KeyValuePair 包装出来的，如果你不信的话，看下源码呗：

    public bool MoveNext()
    {
        while ((uint)_index < (uint)_dictionary._count)
        {
            ref Entry reference = ref _dictionary._entries[_index++];
            if (reference.next >= -1)
            {
                _current = new KeyValuePair<TKey, TValue>(reference.key, reference.value);
                return true;
            }
        }
    }

2. foreach 中 使用 KeyPairValue 解构

刚才你也看到了 item 是 KeyValuePair 类型，不过的是 netcore 对 KeyValuePair 进行了增强，增加了 Deconstruct 函数用来解构 KeyValuePair，代码如下：

    public readonly struct KeyValuePair<TKey, TValue>
    {
        private readonly TKey key;

        private readonly TValue value;

        public TKey Key => key;

        public TValue Value => value;

        public KeyValuePair(TKey key, TValue value)
        {
            this.key = key;
            this.value = value;
        }

        public void Deconstruct(out TKey key, out TValue value)
        {
            key = Key;
            value = Value;
        }
    }

有了这个解构函数，你就可以在遍历的过程中直接拿到 key，value，而不是包装的 KeyValuePair，这在 netframework 中可是不行的哈，实现代码如下：

            foreach ((int key, string value) in dict)
            {
                Console.WriteLine(#34;key={key},value={value}");
            }

3. foreach keys

前面的例子都是直接对 dict 进行 foreach，其实你还可以对 dict.keys 进行 foreach 遍历，然后通过遍历出的 key 对 dict 进行类索引器读取，代码如下：

            foreach (var key in dict.Keys)
            {
                Console.WriteLine(#34;key={key},value={dict[key]}");
            }

说到这里，不知道你是否有一个潜意识，那就是 dict 只能通过 foreach 进行遍历，真相是不是这样的呢？ 要寻找答案，还是回头看一下 foreach 是如何进行遍历的。

public struct Enumerator : IEnumerator<KeyValuePair<TKey, TValue>>, IDisposable, IEnumerator, IDictionaryEnumerator
{
    public bool MoveNext()
    {
        while ((uint)_index < (uint)_dictionary._count)
        {
            ref Entry reference = ref _dictionary._entries[_index++];
            if (reference.next >= -1)
            {
                _current = new KeyValuePair<TKey, TValue>(reference.key, reference.value);
                return true;
            }
        }
        _index = _dictionary._count + 1;
        _current = default(KeyValuePair<TKey, TValue>);
        return false;
    }
}

仔细看这个 while 循环，你就应该明白，本质上它也是对 entries 数组进行遍历，那底层都用了 while，我是不是可以用 for 来替换然后循环 dict 呢？哈哈，反正就是模仿呗。

三：使用 for 遍历

为了把 MoveNext 中的代码模拟出来，重点在于这条语句： ref Entry reference = ref _dictionary._entries[_index++];, 其实很简单，_entries 数组内容的提取可以用 Linq 的 ElementAt 方法，是不是~ ，改造后的代码如下：

            for (int i = 0; i < dict.Count; i++)
            {
                (int key, string value) = dict.ElementAt(i);

                Console.WriteLine(#34;key={key},value={dict[key]}");
            }

接下来是不是很好奇这个 ElementAt 扩展方法是如何实现的，一起看看源码吧。

    public static TSource ElementAt<TSource>(this IEnumerable<TSource> source, int index)
    {
        IList<TSource> list = source as IList<TSource>;
        if (list != null)
        {
            return list[index];
        }
        if (index >= 0)
        {
            using (IEnumerator<TSource> enumerator = source.GetEnumerator())
            {
                while (enumerator.MoveNext())
                {
                    if (index == 0)
                    {
                        return enumerator.Current;
                    }
                    index--;
                }
            }
        }
    }

从上面代码可以看到，如果当前的 source 没有实现 IList 接口的话，那就是一个巨大的坑，每一次执行 ElementAt 方法，最坏时间复杂度都是 O(N)，就拿刚才的 for循环来说，它的最坏时间复杂度就是 O(n!) ，是不是比你想象的要恐怖的多，教训就是多实践，多看看源码~

四：总结

这篇列举了 4 种遍历 dict 的方式，不知你会用到哪几种？ 要注意的是最后 ElementAt 对 Source 判别上的大坑一定要明白，不要想当然的以为就是 O(N) ，好了，更多的 遍历方式 欢迎补充！

更多高质量干货：参见我的 GitHub: dotnetfly