Высокоуровневые методы информатики и программирования Лекция 16 Встроенный язык запросов

План работы

• Введение в язык LINQ • LINQ to Object • Интерфейс IEnumerable • 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 ( непосредственно или через расширяющие методы); – реляционными базами данных; – объектами DataSets БД); (которые хранят данные из – XML документами.

Технологии LINQ

Разновидности LINQ

• LINQ to Objects работы с БД).

– для выполнения запросов к структурам данных в оперативной памяти (System.Linq).

• LINQ to SQL (DLinq) 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 – помощью описания соответствия между классами программы и логической моделью баз данных.

• LINQ to DataSet – БД в оперативной памяти – DataSet (отсоединенной режим • LINQ to XML (XLinq) документам. Дает возможность искать коллекции элементов и атрибутов. Аналогичен XPath и XQuery. (System.Xml.Linq) –для выполнения запросов к способ выполнения запросов к БД с для выполнения запросов к выборке из – для выполнения запросов к XML

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 (C#) • Пространство имен System.Linq.

Интерфейс IEnumerable

• Все обобщенные коллекции поддерживают этот интерфейс.

• Большинство Standard Query Operators являются расширяющими методами в статическом классе System.Linq.Enumerable

с типом IEnumerable.

и содержат первый параметр • 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 коллекции> in < < объект коллекция> where < условие> orderby < ключ> select < объект резутьтата>;

Операции LINQ запроса

• Для записи запросов можно использовать следующие ключевые слова.

Ключевые слова

from, in where select join, on, equals, into orderby, ascending, descending group, by

Для чего используется

для определения основных элементов любого LINQ выражения, для извлечения подмножества данных из контейнера (источника данных) для задания условия на извлекаемые данные для описания получаемого результата выборки.

для объединения (joins) на основе заданных значений из разных источников.

для упорядочения (сортировки) получаемых данных результаты в порядке возрастания (ascending) или убывания (descending) позволяет выдавать данные по подгруппам с заданным значением.

Грамматика выражении запросов (Query Expressions)

При составлении выражений запросов

необходимо

правилам: 1.

2.

3.

4.

5.

следовать следующим Запрос должен начинаться с ключевого слова

from

.

Основная часть запроса может включать несколько ключевых слов

from

или

where

. • Слово • Слово

from

это генератор, который объявляет одну или более переменную перечисления, которые пробегают по элементам последовательности или объединения нескольких последовательностей.

where

фильтрует элементы последовательности или объединения нескольких последовательностей в результирующую последовательность. Затем может идти слово

orderby

, которое содержит одно или несколько полей сортировки с возможностью указания направления сортировки (по увеличению или уменьшению значения поля).

Затем должны следовать слова

select

или

group

.

В конце запроса может быть продолжение. В продолжении м.б. 1.

2.

3.

слово

into

(направляет результаты запроса в воображаемую последовательность вывода, которое работает как слово

from

запроса, начинающейся со слов в пункте 2), для части или несколько слов

join

, 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 ThenBy Descending Reverse Skip SkipWhile Take TakeWhile Sets Concat Distinct Except Intersect Union и многие другие

Пример с массивом

Задача: выбрать из целочисленного массива все числа меньше 5 и упорядочить их.

Свой алгоритм C помощью LINQ int[] arr = { 5, 4, 1, 3, 9, 8, 6, 7, 2, 0 }; int[] arr1 = new int[10]; int[] numbers = { 5, 4, 1, 3, 9, 8, 6, 7, 2, 0 }; { 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);

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); } Console.WriteLine("Simple: Numbers < 5:"); for (int i=0;i

Пример

• Запрос к массиву int[ ] numbers = { 10, 20, 30, 40, 1, 2, 3, 8 }; // Only print items less than 10.

IEnumerable 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 Orders; … Customer c = GetCustomer( …); } { public class Contact public string Name; public string Phone; { class ???

public string Name; 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 contacts = new List(); { 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(), – ToDictionary(), – ToList().

• 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(); // Получить результат выборки в виде коллекции List.

List subsetAsListOfInts = (from i in numbers where i < 10 select i).ToList();

Пример преобразования

var numbers = new int[] { 1, 4, 9, 16, 25, 36 }; List 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

List myCars = new List() { 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 слишком быстро!", car.Nomer);

•

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(); • • • 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

select item; ascending/descending 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

• 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();

Определение различий

} { static void GetDiff() List myCars = new List { "Yugo", "Aztec", "BMW"}; List yourCars = new List { "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 cust = new List 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 itemList = new List 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 orderList = new List { 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 b.QuatityInStock > 50 && where 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);