C#中的IEnumerable接口深入研究

1. IEnumerable接口是什么？

IEnumerable是C#编程语言中基于集合的迭代的核心接口。该接口是一个泛型接口，定义了获取可枚举集合的枚举器的方法，通过枚举器可以对集合进行迭代操作。

1. IEnumerable的工作原理如何？

IEnumerable接口是基于迭代器设计的。在调用IEnumerable接口中的GetEnumerator()方法时，它将返回一个实现了IEnumerator接口的对象，这个对象可以用于迭代集合。通过不断调用IEnumerator接口中的MoveNext()方法，可以让枚举器向前一个一个地迭代集合中的元素。每迭代一次，就会返回一个新的元素，当到达集合的末尾时，MoveNext()方法将返回false，则我们就可以停止迭代。

1. 如何实现IEnumerable接口？

在C#中使用yield关键字可以很方便地实现IEnumerable接口，只需要在方法中用yield关键字来定义每个的元素，就能够返回一个带有枚举器的序列了。

public class MyCollection<T> : IEnumerable<T>
{
    private List<T> collection = new List<T>();

    // 实现IEnumerator接口
    public IEnumerator<T> GetEnumerator()
    {
        for (int i = 0; i < collection.Count; i++)
        {
            yield return collection[i];
        }
    }

    // 添加元素到集合中
    public void Add(T item)
    {
        collection.Add(item);
    }
}

在上面的代码中，我们定义了一个MyCollection类，并实现了IEnumerable<T>接口。我们通过迭代List集合来实现GetEnumerator方法：在每一步中，我们将元素的值返回给迭代器，然后我们对计数器i进行自加操作。在调用该方法时，它返回的是一个包含三个整数1, 2, 3的序列。

MyCollection<int> myCollection = new MyCollection<int>();
myCollection.Add(1);
myCollection.Add(2);
myCollection.Add(3);

foreach (int num in myCollection)
{
    Console.WriteLine(num);
}

输出结果：

1
2
3

我们使用MyCollection类对象myCollection进行foreach循环遍历。我的实现将输出集合中的每个整数，即1,2,3。

1. IEnumerable的一个应用示例

假设有一个需要对某个数据集合进行排序的问题，我们希望用冒泡算法实现，但数据集合没有实现IEnumerable接口，需要对其进行改进。

public class Data
{
    public int Value { get; set; }
}

在上面的代码中，我们创建了一个名为 Data 的类。该类包含具有单个整数属性的对象。

public class DataCollection
{
    private readonly List<Data> dataCollection = new List<Data>();

    public void AddData(Data dataValue)
    {
        dataCollection.Add(dataValue);
    }
}

我们在上面的代码中创建了一个名为DataCollection单独的类。DataCollection 的工作是包含 Data 的一个集合，并为我们提供一些操作集合的方法，如添加一个数据集 AddData() 。

现在，我们需要对 DataCollection 对象执行冒泡排序。对于 IList 对象，我们可以执行以下操作：

public static void BubbleSort(IList<Data> dataCollection)
{
    for (int x = 0; x < dataCollection.Count; x++)
    {
        for (int y = 0; y < dataCollection.Count - 1; y++)
        {
            if (dataCollection[y].Value > dataCollection[y + 1].Value)
            {
                Data temp = dataCollection[y];
                dataCollection[y] = dataCollection[y + 1];
                dataCollection[y + 1] = temp;
            }
        }
    }
}

在上面的代码中，我们使用冒泡排序算法实现，通过IList接口来操作DataCollection集合。

现在我们需要做的是将DataCollection集合实现IEnumerable接口，这样我们就可以使用foreach循环语句对其进行迭代了。

public class DataCollection : IEnumerable<Data>
{
    private readonly List<Data> dataCollection = new List<Data>();

    public IEnumerator<Data> GetEnumerator()
    {
        return dataCollection.GetEnumerator();
    }

    IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()
    {
        return GetEnumerator();
    }


    public void AddData(Data dataValue)
    {
        dataCollection.Add(dataValue);
    }
}

在上面的代码中，我们实现了IEnumerable<Data>接口，并重写了GetEnumerator()方法。

DataCollection dataCollection = new DataCollection();

dataCollection.AddData(new Data() { Value = 15 });
dataCollection.AddData(new Data() { Value = 5 });
dataCollection.AddData(new Data() { Value = 25 });

BubbleSort(dataCollection);

foreach (Data data in dataCollection)
{
    Console.WriteLine(data.Value.ToString());
}

输出结果：

5
15
25

在上面的代码中，我们在 DataCollection 对象上执行 foreach 循环，并迭代该集合的每个 Data 对象。在这个示例中，我们使用冒泡排序算法来对集合进行排序，然后以递增顺序输出每个 Data 对象的值。