Группирование данных (C#)

Группированием называют операцию объединения данных в группы таким образом, чтобы у элементов в каждой группе был общий атрибут. На следующем рисунке показаны результаты операции группирования последовательности символов. Ключ для каждой группы — это символ.

Стандартные методы оператора запроса, которые группируют элементы данных, перечислены в следующей таблице.

В следующем примере кода предложение используется group by для группировки целых чисел в списке в соответствии с тем, является ли они даже или нечетными.

List<int> numbers = [35, 44, 200, 84, 3987, 4, 199, 329, 446, 208];

IEnumerable<IGrouping<int, int>> query = from number in numbers
                                         group number by number % 2;

foreach (var group in query)
{
    Console.WriteLine(group.Key == 0 ? "\nEven numbers:" : "\nOdd numbers:");
    foreach (int i in group)
    {
        Console.WriteLine(i);
    }
}

Эквивалентный запрос с использованием синтаксиса метода показан в следующем коде:

List<int> numbers = [35, 44, 200, 84, 3987, 4, 199, 329, 446, 208];

IEnumerable<IGrouping<int, int>> query = numbers
    .GroupBy(number => number % 2);

foreach (var group in query)
{
    Console.WriteLine(group.Key == 0 ? "\nEven numbers:" : "\nOdd numbers:");
    foreach (int i in group)
    {
        Console.WriteLine(i);
    }
}

public enum GradeLevel
{
    FirstYear = 1,
    SecondYear,
    ThirdYear,
    FourthYear
};

public class Student
{
    public required string FirstName { get; init; }
    public required string LastName { get; init; }
    public required int ID { get; init; }

    public required GradeLevel Year { get; init; }
    public required List<int> Scores { get; init; }

    public required int DepartmentID { get; init; }
}

public class Teacher
{
    public required string First { get; init; }
    public required string Last { get; init; }
    public required int ID { get; init; }
    public required string City { get; init; }
}

public class Department
{
    public required string Name { get; init; }
    public int ID { get; init; }

    public required int TeacherID { get; init; }
}

Группировка результатов запросов

Группирование — одна из самых эффективных функций LINQ. В приведенных ниже примерах демонстрируются различные способы группирования данных:

• по отдельному свойству;
• по первой букве строкового свойства;
• по расчетному числовому диапазону;
• по логическому предикату или другому выражению;
• по составному ключу.

Кроме того, последние два запроса проектирует свои результаты в новый анонимный тип, содержащий только имя первой и семьи учащегося. Дополнительные сведения см. в разделе Предложение group.

Пример группировки по отдельному свойству

В этом примере показана группировка элементов источника с помощью отдельного свойства элемента в качестве ключа группы. Ключом является год учащегося enumв школе. При операции группирования используется компаратор проверки на равенство, используемый по умолчанию для данного типа.

var groupByYearQuery =
    from student in students
    group student by student.Year into newGroup
    orderby newGroup.Key
    select newGroup;

foreach (var yearGroup in groupByYearQuery)
{
    Console.WriteLine($"Key: {yearGroup.Key}");
    foreach (var student in yearGroup)
    {
        Console.WriteLine($"\t{student.LastName}, {student.FirstName}");
    }
}

Эквивалентный код с использованием синтаксиса метода показан в следующем примере:

// Variable groupByLastNamesQuery is an IEnumerable<IGrouping<string,
// DataClass.Student>>.
var groupByYearQuery = students
    .GroupBy(student => student.Year)
    .OrderBy(newGroup => newGroup.Key);

foreach (var yearGroup in groupByYearQuery)
{
    Console.WriteLine($"Key: {yearGroup.Key}");
    foreach (var student in yearGroup)
    {
        Console.WriteLine($"\t{student.LastName}, {student.FirstName}");
    }
}

Пример группировки по значению

В этом примере показана группировка элементов источника, когда в качестве ключа группы используется не свойство объекта. В этом примере ключ — это первая буква имени семьи учащегося.

var groupByFirstLetterQuery =
    from student in students
    let firstLetter = student.LastName[0]
    group student by firstLetter;

foreach (var studentGroup in groupByFirstLetterQuery)
{
    Console.WriteLine($"Key: {studentGroup.Key}");
    foreach (var student in studentGroup)
    {
        Console.WriteLine($"\t{student.LastName}, {student.FirstName}");
    }
}

Для доступа к элементам группы требуется вложенный элемент foreach.

Эквивалентный код с использованием синтаксиса метода показан в следующем примере:

var groupByFirstLetterQuery = students
    .GroupBy(student => student.LastName[0]);

foreach (var studentGroup in groupByFirstLetterQuery)
{
    Console.WriteLine($"Key: {studentGroup.Key}");
    foreach (var student in studentGroup)
    {
        Console.WriteLine($"\t{student.LastName}, {student.FirstName}");
    }
}

Пример группировки по диапазону

В этом примере показана группировка элементов источника путем использования числового диапазона в качестве ключа группы. Затем запрос проектирует результаты в анонимный тип, содержащий только имя первой и семьи и диапазон процентиля, к которому принадлежит учащийся. Анонимный тип используется, так как для отображения результатов не требуется использовать полный Student объект. GetPercentile — это вспомогательная функция, которая вычисляет процент на основе средних результатов учащегося. Метод возвращает целое число в диапазоне от 0 до 10.

static int GetPercentile(Student s)
{
    double avg = s.Scores.Average();
    return avg > 0 ? (int)avg / 10 : 0;
}

var groupByPercentileQuery =
    from student in students
    let percentile = GetPercentile(student)
    group new
    {
        student.FirstName,
        student.LastName
    } by percentile into percentGroup
    orderby percentGroup.Key
    select percentGroup;

foreach (var studentGroup in groupByPercentileQuery)
{
    Console.WriteLine($"Key: {studentGroup.Key * 10}");
    foreach (var item in studentGroup)
    {
        Console.WriteLine($"\t{item.LastName}, {item.FirstName}");
    }
}

Вложенный элемент, необходимый для итерации групп и элементов группы. Эквивалентный код с использованием синтаксиса метода показан в следующем примере:

static int GetPercentile(Student s)
{
    double avg = s.Scores.Average();
    return avg > 0 ? (int)avg / 10 : 0;
}

var groupByPercentileQuery = students
    .Select(student => new { student, percentile = GetPercentile(student) })
    .GroupBy(student => student.percentile)
    .Select(percentGroup => new
    {
        percentGroup.Key,
        Students = percentGroup.Select(s => new { s.student.FirstName, s.student.LastName })
    })
    .OrderBy(percentGroup => percentGroup.Key);

foreach (var studentGroup in groupByPercentileQuery)
{
    Console.WriteLine($"Key: {studentGroup.Key * 10}");
    foreach (var item in studentGroup.Students)
    {
        Console.WriteLine($"\t{item.LastName}, {item.FirstName}");
    }
}

Пример группировки по сравнению

В этом примере показана группировка элементов источника с помощью выражения логического сравнения. В этом случае логическое выражение проверяет, превосходит ли среднее значение экзаменационного результата учащегося 75 баллов. Как и в предыдущих примерах, результаты проецируются в анонимный тип, так как полный исходный элемент не нужен. Свойства в анонимном типе становятся свойствами Key элемента.

var groupByHighAverageQuery =
    from student in students
    group new
    {
        student.FirstName,
        student.LastName
    } by student.Scores.Average() > 75 into studentGroup
    select studentGroup;

foreach (var studentGroup in groupByHighAverageQuery)
{
    Console.WriteLine($"Key: {studentGroup.Key}");
    foreach (var student in studentGroup)
    {
        Console.WriteLine($"\t{student.FirstName} {student.LastName}");
    }
}

Эквивалентный запрос с использованием синтаксиса метода показан в следующем коде:

var groupByHighAverageQuery = students
    .GroupBy(student => student.Scores.Average() > 75)
    .Select(group => new
    {
        group.Key,
        Students = group.AsEnumerable().Select(s => new { s.FirstName, s.LastName })
    });

foreach (var studentGroup in groupByHighAverageQuery)
{
    Console.WriteLine($"Key: {studentGroup.Key}");
    foreach (var student in studentGroup.Students)
    {
        Console.WriteLine($"\t{student.FirstName} {student.LastName}");
    }
}

Группировка по анонимному типу

В этом примере показано, как использовать анонимный тип для инкапсуляции ключа, содержащего несколько значений. В этом примере первое ключевое значение — это первая буква имени семьи учащегося. Второе значение ключа является логическим и указывает, набрал ли учащийся более 85 баллов на первом экзамене. Группы можно сортировать по любому из свойств в ключе.

var groupByCompoundKey =
    from student in students
    group student by new
    {
        FirstLetterOfLastName = student.LastName[0],
        IsScoreOver85 = student.Scores[0] > 85
    } into studentGroup
    orderby studentGroup.Key.FirstLetterOfLastName
    select studentGroup;

foreach (var scoreGroup in groupByCompoundKey)
{
    var s = scoreGroup.Key.IsScoreOver85 ? "more than 85" : "less than 85";
    Console.WriteLine($"Name starts with {scoreGroup.Key.FirstLetterOfLastName} who scored {s}");
    foreach (var item in scoreGroup)
    {
        Console.WriteLine($"\t{item.FirstName} {item.LastName}");
    }
}

Эквивалентный запрос с использованием синтаксиса метода показан в следующем коде:

var groupByCompoundKey = students
    .GroupBy(student => new
    {
        FirstLetterOfLastName = student.LastName[0],
        IsScoreOver85 = student.Scores[0] > 85
    })
    .OrderBy(studentGroup => studentGroup.Key.FirstLetterOfLastName);

foreach (var scoreGroup in groupByCompoundKey)
{
    var s = scoreGroup.Key.IsScoreOver85 ? "more than 85" : "less than 85";
    Console.WriteLine($"Name starts with {scoreGroup.Key.FirstLetterOfLastName} who scored {s}");
    foreach (var item in scoreGroup)
    {
        Console.WriteLine($"\t{item.FirstName} {item.LastName}");
    }
}

Создание вложенной группы

В следующем примере демонстрируется создание вложенных групп в выражении запроса LINQ. Каждая группа, созданная в соответствии с годом обучения или курсом учащегося, затем подразделяется на группы по именам учащихся.

var nestedGroupsQuery =
    from student in students
    group student by student.Year into newGroup1
    from newGroup2 in
    from student in newGroup1
    group student by student.LastName
    group newGroup2 by newGroup1.Key;

foreach (var outerGroup in nestedGroupsQuery)
{
    Console.WriteLine($"DataClass.Student Level = {outerGroup.Key}");
    foreach (var innerGroup in outerGroup)
    {
        Console.WriteLine($"\tNames that begin with: {innerGroup.Key}");
        foreach (var innerGroupElement in innerGroup)
        {
            Console.WriteLine($"\t\t{innerGroupElement.LastName} {innerGroupElement.FirstName}");
        }
    }
}

Три вложенных foreach цикла требуются для итерации внутренних элементов вложенной группы.
(Наведите указатель мыши на переменные итерации, outerGroupinnerGroupи innerGroupElement чтобы увидеть их фактический тип.)

Эквивалентный запрос с использованием синтаксиса метода показан в следующем коде:

var nestedGroupsQuery =
    students
    .GroupBy(student => student.Year)
    .Select(newGroup1 => new
    {
        newGroup1.Key,
        NestedGroup = newGroup1
            .GroupBy(student => student.LastName)
    });

foreach (var outerGroup in nestedGroupsQuery)
{
    Console.WriteLine($"DataClass.Student Level = {outerGroup.Key}");
    foreach (var innerGroup in outerGroup.NestedGroup)
    {
        Console.WriteLine($"\tNames that begin with: {innerGroup.Key}");
        foreach (var innerGroupElement in innerGroup)
        {
            Console.WriteLine($"\t\t{innerGroupElement.LastName} {innerGroupElement.FirstName}");
        }
    }
}

Вложенный запрос в операции группирования

В этой статье показаны два разных способа создания запроса, упорядочивающего исходные данные в группы и затем выполняющего вложенный запрос для каждой группы по отдельности. Основное действие в каждом примере заключается в группировании исходных элементов с помощью продолжения с именем newGroup с последующим созданием вложенного запроса для newGroup. Этот вложенный запрос выполняется для каждой новой группы, созданной внешним запросом. В этом примере окончательные выходные данные — это не группа, а плоская последовательность анонимных типов.

Дополнительные сведения о способах группирования см. в разделе Предложение group. Дополнительные сведения о продолжениях см. в разделе into. В приведенном ниже примере в качестве источника данных используется структура данных в памяти, но те же принципы действуют для любого типа источника данных LINQ.

var queryGroupMax =
    from student in students
    group student by student.Year into studentGroup
    select new
    {
        Level = studentGroup.Key,
        HighestScore = (
            from student2 in studentGroup
            select student2.Scores.Average()
        ).Max()
    };

var count = queryGroupMax.Count();
Console.WriteLine($"Number of groups = {count}");

foreach (var item in queryGroupMax)
{
    Console.WriteLine($"  {item.Level} Highest Score={item.HighestScore}");
}

Запрос в предыдущем фрагменте также можно записать с помощью синтаксиса метода. В следующем фрагменте кода приведен семантически эквивалентный запрос, написанный с использованием синтаксиса метода.

var queryGroupMax =
    students
        .GroupBy(student => student.Year)
        .Select(studentGroup => new
        {
            Level = studentGroup.Key,
            HighestScore = studentGroup.Max(student2 => student2.Scores.Average())
        });

var count = queryGroupMax.Count();
Console.WriteLine($"Number of groups = {count}");

foreach (var item in queryGroupMax)
{
    Console.WriteLine($"  {item.Level} Highest Score={item.HighestScore}");
}

См. также

• System.Linq
• GroupBy
• IGrouping<TKey,TElement>
• Предложение group
• Разделение файла на несколько файлов с помощью групп (LINQ) (C#)