在C#中，Dictionary<TKey, TValue> 是一个泛型集合类，用于存储键值对（key-value pairs）。它提供了快速的查找、插入和删除操作，适合需要根据键快速查找值的场景。以下是 Dictionary 的基本用法和常见操作：

1. 创建字典

使用 Dictionary<TKey, TValue> 类创建字典，其中 TKey 是键的类型，TValue 是值的类型。

// 创建一个键为 string，值为 int 的字典
Dictionary<string, int> ages = new Dictionary<string, int>();

2. 添加键值对

使用 Add 方法或索引器向字典中添加键值对。

// 使用 Add 方法添加
ages.Add("Alice", 30);
ages.Add("Bob", 25);

// 使用索引器添加（如果键已存在，会覆盖值）
ages["Charlie"] = 35;

3. 访问值

通过键访问字典中的值。

// 使用索引器访问
int aliceAge = ages["Alice"];
Console.WriteLine($"Alice's age: {aliceAge}");

// 使用 TryGetValue 安全访问（避免键不存在时抛出异常）
if (ages.TryGetValue("Bob", out int bobAge))
{
    Console.WriteLine($"Bob's age: {bobAge}");
}
else
{
    Console.WriteLine("Bob's age not found.");
}

4. 修改值

通过键修改字典中的值。

// 修改 Alice 的年龄
ages["Alice"] = 31;
Console.WriteLine($"Alice's new age: {ages["Alice"]}");

5. 删除键值对

使用 Remove 方法删除指定键的键值对。

// 删除键为 "Bob" 的键值对
ages.Remove("Bob");

// 检查是否删除成功
if (!ages.ContainsKey("Bob"))
{
    Console.WriteLine("Bob's age has been removed.");
}

6. 检查键或值是否存在

使用 ContainsKey 或 ContainsValue 方法检查字典中是否包含指定的键或值。

// 检查键是否存在
if (ages.ContainsKey("Alice"))
{
    Console.WriteLine("Alice is in the dictionary.");
}

// 检查值是否存在
if (ages.ContainsValue(35))
{
    Console.WriteLine("Someone is 35 years old.");
}

7. 遍历字典

使用 foreach 循环遍历字典中的键值对。

foreach (var kvp in ages)
{
    Console.WriteLine($"{kvp.Key}: {kvp.Value}");
}

// 单独遍历键或值
foreach (var key in ages.Keys)
{
    Console.WriteLine($"Key: {key}");
}

foreach (var value in ages.Values)
{
    Console.WriteLine($"Value: {value}");
}

8. 清空字典

使用 Clear 方法清空字典中的所有键值对。

ages.Clear();
Console.WriteLine($"Dictionary count after clearing: {ages.Count}");

9. 获取字典的大小

使用 Count 属性获取字典中键值对的数量。

Console.WriteLine($"Number of entries in the dictionary: {ages.Count}");

10. 初始化字典

可以在创建字典时直接初始化键值对。

Dictionary<string, int> ages = new Dictionary<string, int>
{
    { "Alice", 30 },
    { "Bob", 25 },
    { "Charlie", 35 }
};

11. 处理键冲突

如果尝试添加一个已经存在的键，Add 方法会抛出 ArgumentException。可以使用 ContainsKey 方法检查键是否存在，或者使用索引器直接赋值。

if (!ages.ContainsKey("Alice"))
{
    ages.Add("Alice", 30);
}
else
{
    Console.WriteLine("Alice already exists in the dictionary.");
}

12. 字典的默认值

如果尝试访问不存在的键，索引器会抛出 KeyNotFoundException。可以使用 TryGetValue 方法避免异常。

if (ages.TryGetValue("David", out int davidAge))
{
    Console.WriteLine($"David's age: {davidAge}");
}
else
{
    Console.WriteLine("David's age not found.");
}

13. 使用自定义类型作为键

如果使用自定义类型作为键，需要确保该类型正确实现了 Equals 和 GetHashCode 方法，以便字典能够正确比较和查找键。

public class Person
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }

    public override bool Equals(object obj)
    {
        if (obj is Person other)
        {
            return Name == other.Name && Age == other.Age;
        }
        return false;
    }

    public override int GetHashCode()
    {
        return Name.GetHashCode() ^ Age.GetHashCode();
    }
}

// 使用自定义类型作为键
Dictionary<Person, string> personDescriptions = new Dictionary<Person, string>
{
    { new Person { Name = "Alice", Age = 30 }, "Software Engineer" },
    { new Person { Name = "Bob", Age = 25 }, "Data Scientist" }
};

14. 字典的性能

• 查找：Dictionary 的查找操作是 O(1) 时间复杂度，因为它是基于哈希表实现的。

• 插入和删除：插入和删除操作的平均时间复杂度也是 O(1)。

• 内存开销：由于哈希表的实现，Dictionary 会占用较多的内存。

15. 完整示例

以下是一个完整的示例，展示了字典的常见操作：

using System;
using System.Collections.Generic;

class Program
{
    static void Main()
    {
        // 创建并初始化字典
        Dictionary<string, int> ages = new Dictionary<string, int>
        {
            { "Alice", 30 },
            { "Bob", 25 },
            { "Charlie", 35 }
        };

        // 添加新键值对
        ages["David"] = 28;

        // 修改值
        ages["Alice"] = 31;

        // 删除键值对
        ages.Remove("Bob");

        // 遍历字典
        foreach (var kvp in ages)
        {
            Console.WriteLine($"{kvp.Key}: {kvp.Value}");
        }

        // 检查键是否存在
        if (ages.ContainsKey("Charlie"))
        {
            Console.WriteLine("Charlie is in the dictionary.");
        }

        // 获取字典大小
        Console.WriteLine($"Number of entries: {ages.Count}");
    }
}