1.基本介绍

LINQ（Language Integrated Query）即语言集成查询。

LINQ是一组语言特性和API，使得你可以使用统一的方式编写各种查询。用于保存和检索来自不同数据源的数据，从而消除了编程语言和数据库之间的不匹配，以及为不同类型的数据源提供单个查询接口。

LINQ总是使用对象，因此你可以使用相同的查询语法来查询和转换XML、对象集合、SQL数据库、ADO.NET数据集以及任何其他可用的LINQ提供程序格式的数据。

LINQ to Object 多用于映射数据库的查询，LINQ to XML 用于查询 XML 元素数据。使用 LINQ 查询的前提是对象必须是一个 IEnumerable 集合

LINQ主要包含以下三部分：

LINQ to Objects      主要负责对象的查询。

LINQ to XML           主要负责XML的查询。

LINQ to ADO.NET   主要负责数据库的查询。

　　LINQ to SQL

　　LINQ to DataSet

　　LINQ to Entities

2.Linq的操作语法

    LINQ查询时有两种语法可供选择：查询表达式语法（Query Expression）和方法语法（Fluent Syntax）。

   2.1  查询表达式语法

from<range variable> in <IEnumerable<T> or IQueryable<T> Collection>
<Standard Query  Operators> <lambda expression>
<select or groupBy operator> <result   formation>

Linq查询表达式

约束：Linq表达式必须以from子句开头，以select或group语句结束

案例：查询一个整数数组中的偶数

 int[] ints = { 1, 2, 4, 7, 8, 10 };
 var result = from i in ints where i % 2 == 0 select i;

       取出数组中平方值大于平均值的数字： 

 int[] ints = { 1, 2, 4, 7, 8, 10 };
 var result = from i in ints
                   let squared = Math.Pow(i, 2)
                   let average = ints.Average()
                   where squared > average
                   select i;

    LINQ to XML 的示例，假如我们有如下 XML 文件：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?> 
<Employees>
  <Employee>
    <EmpId>1</EmpId>
    <Name>Hobe</Name>
    <Sex>男</Sex>
  </Employee>
 <Employee>
    <EmpId>2</EmpId>
    <Name>Lily</Name>
    <Sex>女</Sex>
  </Employee>
 <Employee>
    <EmpId>3</EmpId>
    <Name>Jack</Name>
    <Sex>男</Sex>
  </Employee>
</Employees>

使用 LINQ to XML 查询所有含有指定节点值的元素：

引用命名空间：using System.Xml.Linq;

   XElement xelement = XElement.Load("Employees.xml");
   var els = from el in xelement.Elements("Employee")
                 where el.Element("Sex").Value == "男"
                 select el;
    foreach (XElement item in els)
    {
          string id = item.Element("EmpId").Value;
          string name = item.Element("Name").Value;
          Console.WriteLine($"id:{id},姓名:{name},性别:男");
    }

 2.2  方法语法

方法语法（也称为流利语法）主要利用System.Linq.Enumerable类中定义的扩展方法和Lambda表达式方式进行查询，类似于如何调用任何类的扩展方法。

案例：

 int[] ints = { 1, 2, 4, 7, 8, 10 };
 var result = ints.Where(i => i % 2 == 0).ToArray();

查询数组中偶数的元素及其在数组中的索引

 int[] ints = { 1, 2, 4, 7, 8, 10 };
 var res = ints.Select((item, index) => new { Item = item, Index = 
               index });
  var result = res.Where(p => p.Item % 2 == 0).Select(p => p);
  foreach (var item in result)
  {
       Console.WriteLine($"item:{item.Item},index:{item.Index}");
  }

3.集合的一些Linq操作

3.1 Except取差集

LINQ 的 Except 方法用来取差集，即取出集合中与另一个集合所有元素不同的元素。

 int[] first = { 1, 2, 3, 4 };
 int[] second = { 0, 2, 3, 5 };
 var result = first.Except(second);
 // result = { 1, 4 }

注意 Except 方法会去除重复元素：

 int[] second = { 0, 2, 3, 5 };
 int[] third = { 1, 1, 1, 2, 3, 4 };
 var result = third.Except(second);
 // result = { 1, 4 }

自定义类型或复合类型取差集，此时需要自定义类型实现IEquatable<T>接口

  public class User : IEquatable<User>
    {
        public int UserID { get; set; }
        public string Name { get; set; }
        public string Sex { get; set; }

        public bool Equals([AllowNull] User other)
        {
            return Name == other.Name;
        }

        public override int GetHashCode()
        {
            return Name?.GetHashCode() ?? 0;
        }
    }

  var list1 = new List<User>
            {
               new User{UserID=1, Name = "User1",Sex="Male"},
               new User{UserID=2, Name = "User2",Sex="Female"},
            };

            var list2 = new List<User>
            {
               new User{ UserID=2, Name = "User2",Sex="Female"},
               new User{ UserID=3, Name = "User3",Sex="Female"},
            };

            var result = list1.Except(list2).ToList();
            result.ForEach(u => Console.WriteLine(u.Name));
            // 输出：User1

3.2 SelectMany集合降维

SelectMany 可以把多维集合降维，比如把二维的集合平铺成一个一维的集合。

 var collection = new int[][]
                      {
                         new int[] {1, 2, 3},
                         new int[] {4, 5, 6},
                       };
   var result = collection.SelectMany(x => x);
   // result = [1, 2, 3, 4, 5, 6] 

举个更贴合实际应用的例子。例如有如下实体类（一个部门有多个员工）：

  class Department
    {
        public Employee[] Employees { get; set; }
    }

    class Employee
    {
        public string Name { get; set; }
    }

此时，我们拥有一个这样的数据集合：

 var departments = new[]
                             {
                                new Department()
                                {
                                    Employees = new []
                                    {
                                        new Employee { Name = "Bob" },
                                        new Employee { Name = "Jack" }
                                    }
                                },
                                new Department()
                                {
                                    Employees = new []
                                    {
                                        new Employee { Name = "Jim" },
                                        new Employee { Name = "John" }
                                    }
                                }
                             };

现在我们可以使用 SelectMany 把各部门的员工查询到一个结果集中：

var allEmployees = departments.SelectMany(x => x.Employees);
foreach (var emp in allEmployees)
{
   Console.WriteLine(emp.Name);
}
// 依次输出：Bob Jack Jim John

3.3 SelectMany笛卡尔积运算

SelectMany 不光适用于单个包含多维集合对象的降维，也适用于多个集合之前的两两相互操作，比如进行迪卡尔积运算。比如我们有这样两个集合：

var list1 = new List<string> { "a1", "a2" };
var list2 = new List<string> { "b1", "b2", "b3" };

现在我们需要把它进行两两组合

var result = list1.SelectMany(x => list2.Select(y => $"{x}{y}"));
// result = ["a1b1", "a1b2", "a1b3", "a2b1", "a2b2", "a2b3"]

如何对 N 个集合进行迪卡尔积运算呢，比如有这样的集合数据：

var arrList = new List<string[]>
{
    new string[] { "a1", "a2" },
    new string[] { "b1", "b2", "b3" },
    new string[] { "c1" },
    // ...
};

下面是一个使用 SelectMany 的实现，需要用到递归：

 static void Main(string[] args)
        {
            var arrList = new List<string[]>
            {
                new string[] { "a1", "a2" },
                new string[] { "b1", "b2", "b3" },
                new string[] { "c1" },
                // ...
            };
            var result = Recursion(arrList, 0, new List<string>());
            result.ForEach(x => Console.WriteLine(x));
        }

        static List<string> Recursion(List<string[]> list, int start, List<string> result)
        {
            if (start >= list.Count)
                return result;

            if (result.Count == 0)
                result = list[start].ToList();
            else
                result = result.SelectMany(x => list[start].Select(y => x + y)).ToList();

            result = Recursion(list, start + 1, result);

            return result;
        }

返回结果

 类似这种集合的迪卡尔积运算操作，也可以用 LINQ to Object 来代替 SelectMany 实现：

result = result.SelectMany(x => list[start].Select(y => x + y)).ToList();
// 等同使用扩展方法：
result = (from a in result from b in list[start] select a + b).ToList();

3.4 Aggregate聚合

Aggregate 扩展方法可以对一个集合依次执行类似累加器的操作，就像滚雪球一样把数据逐步聚集在一起。比如实现从 1 加到 10，用 Aggregate 扩展方法就很方便：

int[] numbers = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
int sum = numbers.Aggregate((prevSum, current) => prevSum + current);
// sum = 55

再来看一个字符串的例子加深理解：

string[] stringList = { "Hello", "World", "!" };
string joinedString = stringList.Aggregate((prev, current) => prev + " " + current);
// joinedString = "Hello World !"

Aggregate 还有一个重载方法，可以指定累加器的初始值。我们来看一个比较综合的复杂例子。

假如我们有如下 1-12 的一个数字集合：

现在我们想做如下计算：

• 计算集合元素的总数个数

• 计算值为偶数的元素个数

• 收集每第 4 个元素

var result = items.Aggregate(new { Total = 0, Even = 0, FourthItems = new List<int>() },
    (accum, item) =>
    new
    {
        Total = accum.Total + 1,
        Even = accum.Even + (item % 2 == 0 ? 1 : 0),
        FourthItems = (accum.Total + 1) % 4 == 0 ? new List<int>(accum.FourthItems) { item } : accum.FourthItems
    }
);

// result:
// Total = 12
// Even = 6
// FourthItems = [4, 8, 12]

3.5 Join关联查询

和 SQL 查询一样，LINQ 同样支持 Inner Join、Left Join、Right Join、Cross Join 和 Full Outer Join，有时候你可能看到不同的写法，其实是同一个意思，比如 Left Outer Join 就是 Left Join，Join 是 Inner Join 省略了 Inner 等。

var first = new List<string>() { "a","b","c" }; // 左边
var second = new List<string>() { "a", "c", "d" }; // 右边

Inner Join

var result = from f in first
              join s in second on f equals s
              select new { f, s };
// 等同使用扩展方法：
var result = first.Join(second,
    f => f,
    s => s,
    (f, s) => new { f, s });

// result: {"a","a"}
//         {"c","c"}

Left Join

var result = from f in first
            join s in second on f equals s into temp
            from t in temp.DefaultIfEmpty()
            select new { First = f, Second = t };
// 或者：
var result = from f in first
            from s in second.Where(x => x == f).DefaultIfEmpty()
            select new { First = f, Second = s };

// 等同使用扩展方法：
var result = first.GroupJoin(second,
        f => f,
        s => s,
        (f, s) => new { First = f, Second = s })
    .SelectMany(temp => temp.Second.DefaultIfEmpty(),
        (f, s) => new { First = f.First, Second = s });

// result: {"a","a"}
//         {"b", null}
//         {"c","c"}

Right Join

var result = from s in second
            join f in first on s equals f into temp
            from t in temp.DefaultIfEmpty()
            select new { First = t, Second = s };
// 其它和 Left Join 类似

// result: {"a","a"}
//         {"c","c"}
//         {null,"d"}

Cross Join

var result = from f in first
            from s in second
            select new { f, s };

// result: {"a","a"}
//         {"a","c"}
//         {"a","d"}
//         {"b","a"}
//         {"b","c"}
//         {"b","d"}
//         {"c","a"}
//         {"c","c"}
//         {"c","d"}

Full Outer Join

var leftJoin = from f in first
            join s in second on f equals s into temp
            from t in temp.DefaultIfEmpty()
            select new { First = f, Second = t };
var rightJoin = from s in second
            join f in first on s equals f into temp
            from t in temp.DefaultIfEmpty()
            select new { First = t, Second = s };
var fullOuterJoin = leftJoin.Union(rightJoin);

根据多个键关联

在 SQL 中，表与表进行关联查询时 on 条件可以指定多个键的逻辑判断，用 and 或 or 连接。但 C# 的 LINQ 不支持 and 关键字，若要根据多键关联，需要把要关联的键值分别以相同的属性名放到匿名对象中，然后使用 equals 比较两个匿名对象是否相等。示例：

var stringProps = typeof(string).GetProperties();
var builderProps = typeof(StringBuilder).GetProperties();
var query =
    from s in stringProps
    join b in builderProps
    on new { s.Name, s.PropertyType } equals new { b.Name, b.PropertyType }
    select new
    {
        s.Name,
        s.PropertyType
    };

3.6 Zip拉链

Zip 扩展方法操作的对象是两个集合，它就像拉链一样，根据位置将两个系列中的每个元素依次配对在一起。其接收的参数是一个 Func 实例，该 Func 实例允许我们成对在处理两个集合中的元素。如果两个集合中的元素个数不相等，那么多出来的将会被忽略。

示例：

int[] numbers = { 3, 5, 7 };
string[] words = { "three", "five", "seven", "ignored" };
IEnumerable<string> zip = numbers.Zip(words, (n, w) => n + "=" + w);

foreach (string s in zip)
{
    Console.WriteLine(s);
}

输出：

3=three
5=five
7=seven

3.7 ToLookUp索引式查找

ToLookup 扩展方法返回的是可索引查找的数据结构，它是一个 ILookup 实例，所有元素根据指定的键进行分组并可以按键进行索引。这样说有点抽象，来看具体示例：

string[] array = { "one", "two", "three" };
// 根据元素字符串长度创建一个查找对象
var lookup = array.ToLookup(item => item.Length);

// 查找字符串长度为 3 的元素
var result = lookup[3];
// result: one,two

再来一个示例：

int[] array = { 1,2,3,4,5,6,7,8 };
// 创建一个奇偶查找（键为 0 和 1）
var lookup = array.ToLookup(item => item % 2);

// 查找偶数
var even = lookup[0];
// even: 2,4,6,8

// 查找奇数
var odd = lookup[1];
// odd: 1,3,5,7

3.8 Distinct去重

简单类型的集合调用 Distinct 方法使用的是默认的比较器，Distinct 方法用此比较器来判断元素是否与其它元素重复，但对于自定义类型要实现去重则需要自定义比较器。示例：

public class IdEqualityComparer : IEqualityComparer<Person>
{
    public bool Equals(Person x, Person y) => x.Id == y.Id;
    public int GetHashCode(Person p) => p.Id;
}

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

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        var people = new List<Person>();
        var distinct = people.Distinct(new IdEqualityComparer());
    }
}

3.9 字典转换

ToDictionary 扩展方法可以把集合 IEnumerable<TElement> 转换为 Dictionary<TKey, TValue> 结构的字典，它接收一个 Func<TSource, TKey> 参数用来返回每个元素指定的键与值。示例：

IEnumerable<User> users = GetUsers();
Dictionary<int, User> usersById = users.ToDictionary(x => x.Id);

上面 ToDictionary 返回的字典数据中的值是整个元素，你也可以通过它的第二个参数来自定义字典的值。示例：

Dictionary<int, string> userNamesById = users.ToDictionary(x => x.Id, x => x.Name);

你也可以为转换的字典指定其键是否区分大小写，即自定义字典的 IComparer，示例：

Dictionary<string, User> usersByCaseInsenstiveName = users.ToDictionary(x =>x.Name,
    StringComparer.InvariantCultureIgnoreCase);

var user1 =usersByCaseInsenstiveName["liam"];
var user2 =usersByCaseInsenstiveName["LIAM"];
user1 == user2; // true

注意，字典类型要求所有键不能重复，所以在使用 ToDictionary 方法时要确保作为字典的键的元素属性不能有重复值，否则会抛出异常。

3.10 其他常见方法

  Range 和 Repeat

  Range 和 Repeat 用于生成简单的数字或字符串系列。示例：

// 生成 1-100 的数字，即结果为 [1, 2, ..., 99, 100]
var range = Enumerable.Range(1, 100);

// 生成三个重复的字符串“a”，即结果为 ["a", "a", "a"]
var repeatedValues = Enumerable.Repeat("a", 3);

Any 和 All

Any 用来判断集合中是否存在任一一个元素符合条件，All 用来判断集合中是否所有元素符合条件。示例：

var numbers = new int[] {1, 2, 3, 4, 5 };
bool result = numbers.Any(); // true
bool result = numbers.Any(x => x == 6); // false
bool result = numbers.All(x => x > 0); // true
bool result = numbers.All(x => x > 1); // false

Concat 和 Union

Concat 用来拼接两个集合，不会去除重复元素，示例：

List<int> foo = newList<int> { 1, 2, 3 };
List<int> bar = newList<int> { 3, 4, 5 };
// 通过 Enumerable 类的静态方法
var result = Enumerable.Concat(foo, bar).ToList(); // 1,2,3,3,4,5
// 通过扩展方法
var result = foo.Concat(bar).ToList(); // 1,2,3,3,4,5

Union 也是用来拼接两个集合，与 Concat 不同的是，它会去除重复项，示例：

var result = foo.Union(bar); // 1,2,3,4,5

GroupBy 分组

GroupBy 扩展方法用来对集合进行分组，下面是一个根据奇偶进行分组的示例：

var list = new List<int>() { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
var grouped = list.GroupBy(x => x % 2 == 0);
// grouped: [1, 3, 5, 7, 9] 和 [2, 4, 6, 8]

还可以根据指定属性进行分组：

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

var people = new List<Person>();
var query = people
    .GroupBy(x => x.Age)
    .Select(g => { Age = g.Key, Count = g.Count() });

DefaultIfEmpty 空替换

在上面的关联查询中我们使用了 DefaultIfEmpty 扩展方法，它表示在没有查询到指定条件的元素时使用元素的默认值代替。其实 DefaultIfEmpty 还可以指定其它的默认值，示例：

var chars = new List<string>() { "a", "b", "c", "d" };
chars.Where(s => s.Length > 1).DefaultIfEmpty().First(); // 返回 null
chars.DefaultIfEmpty("N/A").FirstOrDefault(); // 返回 "a"
chars.Where(s => s.Length > 1).DefaultIfEmpty("N/A").FirstOrDefault(); // 返回 "N/A"

SequenceEqual 集合相等

SequenceEqual 扩展方法用于比较集合系列各个相同位置的元素是否相等。示例：

int[] a = new int[] {1, 2, 3};
int[] b = new int[] {1, 2, 3};
int[] c = new int[] {1, 3, 2};

bool result1 = a.SequenceEqual(b); // true
bool result2 = a.SequenceEqual(c); // false

参考链接：https://www.cnblogs.com/dotnet261010/p/8279256.html，https://mp.weixin.qq.com/s/echHLYV9s65oS-1u1NnEVw

var result = from f in first
            from s in second
            select new { f, s };

// result: {"a","a"}
//         {"a","c"}
//         {"a","d"}
//         {"b","a"}
//         {"b","c"}
//         {"b","d"}
//         {"c","a"}
//         {"c","c"}
//         {"c","d"}