C# 迭代,递归,回调--13

目录

一.迭代

迭代器示例:

关键点:

优势:

二.递归

递归示例:

关键点:

优势:

注意:

三.回调

回调示例:

关键点:

优势:

应用场景:

4.三种模式的特点对比:

迭代:

递归:

回调:

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一.迭代

在C#中迭代通常指重复执行一系列指令

在C#中,迭代器是一种特殊的结构,允许我们自定义遍历集合的方式,主要使用yield return关键字

yield return关键字的主要优点包括：

• 简化了迭代器的实现：不需要手动维护状态或创建临时集合
• 提高了代码的可读性和可维护性：使用 yield return 的方法显得更加直观
• 延迟执行：元素在需要时才生成，适合处理大量数据或计算密集型操作

除了 yield return,还有一个相关的关键字 yield break,用于终止迭代器并退出迭代

迭代器示例:

class Program
{static void Main(string[] args){Console.WriteLine("迭代器示例：\n");// 1. 使用迭代器方法Console.WriteLine("1. 斐波那契数列（前10个数）：");foreach (var num in Fibonacci(10)){Console.Write($"{num} ");}Console.WriteLine("\n");// 2. 自定义集合迭代var customCollection = new CustomCollection(5);Console.WriteLine("2. 自定义集合迭代：");foreach (var item in customCollection){Console.Write($"{item} ");}Console.WriteLine("\n");// 3. yield return 示例Console.WriteLine("3. 生成偶数序列（0-10）：");foreach (var even in GetEvenNumbers(10)){Console.Write($"{even} ");}Console.WriteLine("\n");// 4. 带条件的迭代器Console.WriteLine("4. 按条件过滤的数字（1-20中能被3整除的数）：");foreach (var num in GetNumbersDivisibleBy3(20)){Console.Write($"{num} ");}Console.WriteLine("\n");Console.ReadKey();}// 斐波那契数列迭代器static IEnumerable<int> Fibonacci(int count){int current = 0, next = 1;for (int i = 0; i < count; i++){yield return current;int temp = current + next;current = next;next = temp;}}// 生成偶数的迭代器static IEnumerable<int> GetEvenNumbers(int max){for (int i = 0; i <= max; i++){if (i % 2 == 0)yield return i;}}// 能被3整除的数的迭代器static IEnumerable<int> GetNumbersDivisibleBy3(int max){for (int i = 1; i <= max; i++){if (i % 3 == 0)yield return i;}}
}// 自定义可迭代集合
class CustomCollection : IEnumerable<int>
{private int[] array;public CustomCollection(int size){array = new int[size];for (int i = 0; i < size; i++){array[i] = i * i; // 存储数字的平方}}public IEnumerator<int> GetEnumerator(){for (int i = 0; i < array.Length; i++){yield return array[i];}}System.Collections.IEnumerator System.Collections.IEnumerable.GetEnumerator(){return GetEnumerator();}
}

关键点:

• 循环结构： 在C#中，迭代通常通过for、while、do...while、foreach等循环结构实现

• 用途： 用于在数量已知或者条件可判定的情况下重复执行某段代码，例如遍历数组、执行固定次数的计算等

• 控制条件： 迭代需要有明确的开始条件、结束条件，以及每次迭代时的状态更新，避免出现无限循环

优势:

• 可控性强： 通过明确的控制条件，可以精确地控制迭代次数
• 效率高： 迭代通常比递归占用更少的内存，因为不涉及函数调用的堆栈开销

二.递归

递归是指函数在其定义中直接或间接调用自身的编程技巧

递归通常用于解决可以分解为相同子问题的问题,如阶乘,斐波那契数列等

递归示例:

class Program
{static void Main(string[] args){Console.WriteLine("递归示例演示：\n");// 1. 阶乘计算int n = 5;Console.WriteLine($"1. {n}的阶乘是: {CalculateFactorial(n)}");// 2. 斐波那契数列int position = 8;Console.WriteLine($"\n2. 斐波那契数列第{position}个数是: {Fibonacci(position)}");// 3. 数组求和int[] numbers = { 1, 2, 3, 4, 5 };Console.WriteLine($"\n3. 数组求和结果: {ArraySum(numbers, numbers.Length - 1)}");// 4. 字符串反转string text = "Hello, World!";Console.WriteLine($"\n4. 字符串 \"{text}\" 反转后: {ReverseString(text)}");// 5. 最大公约数int a = 48, b = 36;Console.WriteLine($"\n5. {a}和{b}的最大公约数是: {GCD(a, b)}");// 6. 汉诺塔问题Console.WriteLine("\n6. 汉诺塔移动步骤（3个盘子）：");HanoiTower(3, 'A', 'B', 'C');// 7. 目录结构显示Console.WriteLine("\n7. 显示目录结构：");string path = @"C:\Example"; // 替换为实际路径try{ShowDirectoryStructure(path, 0);}catch (Exception ex){Console.WriteLine($"读取目录时出错: {ex.Message}");}Console.ReadKey();}// 1. 计算阶乘static int CalculateFactorial(int n){if (n <= 1) return 1;return n * CalculateFactorial(n - 1);}// 2. 斐波那契数列static int Fibonacci(int n){if (n <= 1) return n;return Fibonacci(n - 1) + Fibonacci(n - 2);}// 3. 数组求和static int ArraySum(int[] array, int index){if (index < 0) return 0;return array[index] + ArraySum(array, index - 1);}// 4. 字符串反转static string ReverseString(string str){if (string.IsNullOrEmpty(str) || str.Length <= 1)return str;return ReverseString(str.Substring(1)) + str[0];}// 5. 最大公约数（欧几里得算法）static int GCD(int a, int b){if (b == 0) return a;return GCD(b, a % b);}// 6. 汉诺塔问题static void HanoiTower(int n, char from, char auxiliary, char to){if (n == 1){Console.WriteLine($"将盘子 1 从 {from} 移动到 {to}");return;}HanoiTower(n - 1, from, to, auxiliary);Console.WriteLine($"将盘子 {n} 从 {from} 移动到 {to}");HanoiTower(n - 1, auxiliary, from, to);}// 7. 显示目录结构static void ShowDirectoryStructure(string path, int level){// 添加缩进string indent = new string(' ', level * 2);try{// 显示当前目录DirectoryInfo dir = new DirectoryInfo(path);Console.WriteLine($"{indent}[{dir.Name}]");// 显示文件foreach (FileInfo file in dir.GetFiles()){Console.WriteLine($"{indent}  {file.Name}");}// 递归显示子目录foreach (DirectoryInfo subDir in dir.GetDirectories()){ShowDirectoryStructure(subDir.FullName, level + 1);}}catch (UnauthorizedAccessException){Console.WriteLine($"{indent}访问被拒绝");}}
}

关键点:

• 基例（终止条件）: 递归必须要有一个明确的终止条件,即基例,否则会导致无限递归

• 递归关系： 问题的解可以表示为其子问题的解的组合

• 堆栈开销： 每一次递归调用都会在调用栈中存储当前函数的状态，深入太深可能导致栈溢出

优势:

• 代码简洁： 对于某些问题，递归能使代码更易读、更简洁
• 自然适应某些算法： 如树的遍历、分治算法等，递归实现更符合逻辑

注意:

• 效率问题： 递归可能导致大量的函数调用，增加开销。
• 栈溢出风险： 如果递归深度太大，可能导致栈溢出错误。

三.回调

回调是指将一个函数作为参数传递给另一个函数,当特定事件发生或条件满足时调用该函数

在C#中,回调通常通过委托和事件来实现

回调示例:

class Program
{// 定义委托类型public delegate void ProcessCompleted(string result);public delegate int CalculateDelegate(int x, int y);static void Main(string[] args){Console.WriteLine("回调示例：\n");// 1. 使用委托回调Console.WriteLine("1. 委托回调示例：");ProcessCompleted callback = ShowResult;ProcessWithCallback("任务1", callback);// 2. 使用Action/FuncConsole.WriteLine("\n2. Action/Func回调示例：");ProcessWithAction("任务2", (result) => {Console.WriteLine($"Lambda回调结果: {result}");});// 3. 事件回调var processor = new TaskProcessor();processor.OnCompleted += (sender, result) => {Console.WriteLine($"事件回调结果: {result}");};processor.StartProcess("任务3");// 4. 异步回调Console.WriteLine("\n4. 异步回调示例：");AsyncProcessDemo().Wait();// 5. 计算器回调示例Console.WriteLine("\n5. 计算器回调示例：");CalculateWithCallback(10, 5, Add);CalculateWithCallback(10, 5, Subtract);Console.ReadKey();}// 基本回调方法static void ShowResult(string result){Console.WriteLine($"普通回调结果: {result}");}// 使用委托的处理方法static void ProcessWithCallback(string input, ProcessCompleted callback){// 模拟处理过程Thread.Sleep(100);string result = $"处理完成: {input}";callback(result);}// 使用Action的处理方法static void ProcessWithAction(string input, Action<string> callback){Thread.Sleep(100);string result = $"处理完成: {input}";callback(result);}// 异步回调示例static async Task AsyncProcessDemo(){await ProcessAsync("异步任务", (result) =>{Console.WriteLine($"异步回调结果: {result}");});}static Task ProcessAsync(string input, Action<string> callback){return Task.Run(() =>{Thread.Sleep(100);string result = $"处理完成: {input}";callback(result);});}// 计算器回调方法static int Add(int x, int y) => x + y;static int Subtract(int x, int y) => x - y;static void CalculateWithCallback(int x, int y, CalculateDelegate callback){int result = callback(x, y);Console.WriteLine($"计算结果: {result}");}
}// 使用事件的处理器类
class TaskProcessor
{public event EventHandler<string> OnCompleted;public void StartProcess(string input){// 模拟处理过程Thread.Sleep(100);string result = $"处理完成: {input}";// 触发事件OnCompleted?.Invoke(this, result);}
}

关键点:

• 委托（Delegate）： 在C#中，回调通常通过委托实现，委托是对函数的引用，可以作为参数传递

• 事件（Event）： 事件是委托的特殊形式，用于发布和订阅机制，常用于GUI编程、异步操作等

• 异步编程： 回调在异步编程中非常重要，可以在异步操作完成后执行后续处理

优势:

• 解耦： 回调机制使得调用者和被调用者之间的依赖减少，代码更加灵活
• 灵活性： 可以在运行时决定调用哪个函数，增强了代码的可扩展性

应用场景:

• 事件处理： 例如按钮点击事件，网络请求完成事件等
• 异步操作： 在异步编程中，回调函数用于在任务完成后继续执行后续逻辑

4.三种模式的特点对比:

迭代:

        特点:

• 逐个处理元素

• 内存效率高

• 代码直观

        适用场景:

• 集合遍历

• 简单重复操作

• 需要延迟计算

递归:

        特点:

• 自调用

• 代码简洁

• 需要注意栈溢出

        适用场景:

• 树形结构处理

• 分治算法

• 自然递归问题

回调:

        特点:

• 灵活可配置

• 解耦操作

• 支持异步

        适用场景:

• 事件处理

• 异步操作

• 策略模式

策略模式（Strategy Pattern）是一种行为设计模式，它定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以互相替换。策略模式使得算法可以在不影响客户端的情况下发生变化。它通过定义一系列算法，把它们一个个封装起来，并且使它们可以相互替换，从而让算法的变化不会影响到使用算法的客户。