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C#用鏈式方法表達循環(huán)嵌套

更新時間：2016年06月01日 11:34:35 作者：BillySir

這篇文章主要介紹了C#用鏈式方法表達循環(huán)嵌套的相關(guān)資料,非常不錯具有參考借鑒價值，需要的朋友可以參考下

一.起緣

故事緣于一位朋友的一道題：

朋友四人玩LOL游戲。第一局，分別選擇位置：中單，上單，ADC，輔助；第二局新加入的伙伴要選上單，四人可選位置變?yōu)椋褐袉?，打野，ADC，輔助；要求，第二局四人每人不得選擇和第一局相同的位置，請問兩局綜合考慮有多少種位置選擇方式？

對于像我這邊不懂游戲的人來講，看不懂。于是有了這個版本：

有4個人，4只椅子，第一局每人坐一只椅子，第二局去掉第2只椅子，增加第5只椅子，每人坐一只椅子，而且每個人不能與第一局坐相同的椅子。問兩局綜合考慮，共有多少種可能的情況？

我一開始的想法是這樣的，4個人就叫ABCD：第1局可能數(shù)是4*3*2*1=24，如果A第1局選了第2張椅，則A有4種可能，否則A有3種可能。對B來講，如果A選了B第一局的椅，則B有3種可能，否則B有2種可能（排隊自己第一局和A第二局已選）……想到這里我就暈了，情況越分越多。

二.原始的for嵌套

本來是一道數(shù)學題，應(yīng)該由知識算出來有多少種，但我突然有個想法，不如用計算機窮舉出出來。一來可以為各種猜測提供一個正確的答案，二來或許可以從答案反推出(數(shù)學上的)計算方法。然后就寫了第1版：

static Seat data = new Seat();
public static void Run()
{
for (int a = 0; a < 4; a++)
{
if (data.IsSelected(0, a)) //第1局編號0。如果已經(jīng)被人坐了。
continue;
data.Selected(0, a, "A"); //第1局編號0。A坐a椅。
for (int b = 0; b < 4; b++)
{
if (data.IsSelected(0, b))
continue;
data.Selected(0, b, "B");
for (int c = 0; c < 4; c++)
{
if (data.IsSelected(0, c))
continue;
data.Selected(0, c, "C");
for (int d = 0; d < 4; d++)
{
if (data.IsSelected(0, d))
continue;
data.Selected(0, d, "D");
for (int a2 = 0; a2 < 5; a2++)
{
if (a2 == 1)
continue;
if (data.IsSelected(1, a2)) //第2局編號1
continue;
if (data.IsSelected(0, a2, "A")) //如果第1局A坐了a2椅
continue;
data.Selected(1, a2, "A");
for (int b2 = 0; b2 < 5; b2++)
{
if (b2 == 1)
continue;
if (data.IsSelected(1, b2))
continue;
if (data.IsSelected(0, b2, "B"))
continue;
data.Selected(1, b2, "B");
for (int c2 = 0; c2 < 5; c2++)
{
if (c2 == 1)
continue;
if (data.IsSelected(1, c2))
continue;
if (data.IsSelected(0, c2, "C"))
continue;
data.Selected(1, c2, "C");
for (int d2 = 0; d2 < 5; d2++)
{
if (d2 == 1)
continue;
if (data.IsSelected(1, d2))
continue;
if (data.IsSelected(0, d2, "D"))
continue;
data.Selected(1, d2, "D");
data.Count++; //可能的情況數(shù)加1
Console.WriteLine("{0,5} {1}", data.Count, data.Current);
data.UnSelected(1, d2);
}
data.UnSelected(1, c2);
}
data.UnSelected(1, b2);
}
data.UnSelected(1, a2);
}
data.UnSelected(0, d);
}
data.UnSelected(0, c);
}
data.UnSelected(0, b);
}
data.UnSelected(0, a); //A起身（釋放坐椅)
}
}

部分運行結(jié)果：

說明：

1.ABCD是人名
2.“.”代表沒有人
3.位置是是座位
4.-左邊是第1局，右邊是第2局
5.數(shù)字是序號

1 A B C D .-B . A C D
2 A B C D .-C . A B D
3 A B C D .-D . A B C
4 A B C D .-D . A C B
5 A B C D .-B . D A C
6 A B C D .-C . B A D
7 A B C D .-D . B A C
8 A B C D .-C . D A B
9 A B C D .-B . D C A
10 A B C D .-D . B C A
11 A B C D .-C . D B A
12 A B D C .-B . A D C
...
262 D C B A .-B . C D A
263 D C B A .-B . D C A
264 D C B A .-C . D B A

算出來是264種。從答案上來看是每11種是一組，一組中第1局的坐法是相同的，也就是說對于第一局的每一種情況，第2局都是有11種不同的可能。而第一局的可能性是24，所以答案是24*11=264。而第2局為什么是11種可能，后面再說。

三.想要鏈式寫法

主題來了，像剛才的第1版的寫法太死板太麻煩了。

如果能像這樣寫代碼就爽了：

obj.Try("A").Try("B").Try("C").Try("D").Try2("A").Try2("B").Try2("C").Try2("D").Write();

而這樣的代碼通常的邏輯是執(zhí)行Try("A")方法，然后執(zhí)行Try("A")它return的對象的Try("B")方法……，即是Try("B")方法只被執(zhí)行1次，而我希望的是Try("B")方法被Try("A")內(nèi)部循環(huán)調(diào)用n次，Try("C")方法又被Try("B")方法調(diào)用m次。想想第1版的for套for不難明白為什么要追求這樣的效果。如果Try("A")執(zhí)行完了，再去執(zhí)行Try("B")，那么Try("B")肯定不會被調(diào)用多次，所以得延遲Try("A")的執(zhí)行，同理也延遲所有Try和Try2的執(zhí)行。由于lambda表達天生有延遲計算的特性，于是很快寫出了第2版：

public static void Run2()
{
Try("A",
() => Try("B",
() => Try("C",
() => Try("D",
() => Try2("A",
() => Try2("B",
() => Try2("C",
() => Try2("D",
null
)
)
)
)
)
)
)
);
}
public static void Try(string name, Action action) //第1局
{
for (int i = 0; i < 4; i++)
{
if (data.IsSelected(0, i))
continue;
data.Selected(0, i, name);
if (action == null)
{
Console.WriteLine(data.Current);
}
else
{
action();
}
data.UnSelected(0, i);
}
}
public static void Try2(string name, Action action) //第2局
{
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
if (i == 1)
continue;
if (data.IsSelected(1, i))
continue;
if (data.IsSelected(0, i, name))
continue;
data.Selected(1, i, name);
if (action == null)
{
data.Count++;
Console.WriteLine("{0,5} {1}", data.Count, data.Current);
}
else
{
action();
}
data.UnSelected(1, i);
}
}

結(jié)構(gòu)更合理，邏輯更清晰，但是一堆lambda嵌套，太丑了，也不是我要的效果，我要的是類似這樣的：

obj.Try("A").Try("B").Try("C").Try("D").Try2("A").Try2("B").Try2("C").Try2("D").Write();

四.繼續(xù)向目標逼近。

由于要延遲，所以必須先把要被調(diào)用的方法的引用“告訴”上一級，當上一級執(zhí)行for的時候，就能調(diào)用下一級的方法。于是我想到了一個“回調(diào)鏈”

所以，執(zhí)行鏈式方法是在構(gòu)造回調(diào)鏈，最后的方法再通過調(diào)用鏈頭(Head)的某個方法啟動真正要執(zhí)行的整個邏輯。

延遲計算是從Linq借鑒和學習來的，構(gòu)造Linq的過程并沒有執(zhí)行，等到了執(zhí)行ToList, First等方法時才真正去執(zhí)行。

我想構(gòu)造回調(diào)鏈每一步都是一個固定的方法，這里隨便起用了T這個極短名稱，而每一步后期計算時要執(zhí)行的方法可靈活指定。于是有了第3版：

static Seat data = new Seat(); //借用Seat保存數(shù)據(jù)
public Seat2(string name, Seat2 parent, Action<Seat2> method)
{
this.Name = name;
this.Parent = parent;
if (parent != null)
parent.Child = this;
this.Method = method;
}
public static void Run()
{
new Seat2("A", null, me => me.Try())
.T("B", me => me.Try())
.T("C", me => me.Try())
.T("D", me => me.Try())
.T("A", me => me.Try2())
.T("B", me => me.Try2())
.T("C", me => me.Try2())
.T("D", me => me.Try2())
.P().Start();
}
public Seat2 T(string name, Action<Seat2> method)
{
return new Seat2(name, this, method);
}
public void Try()
{
for (int i = 0; i < 4; i++)
{
if (data.IsSelected(0, i))
continue;
data.Selected(0, i, this.Name);
if (this.Child != null)
{
this.Child.Method(this.Child);
}
data.UnSelected(0, i);
}
}
public void Try2()
{
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
if (i == 1)
continue;
if (data.IsSelected(1, i))
continue;
if (data.IsSelected(0, i, this.Name))
continue;
data.Selected(1, i, this.Name);
if (this.Child != null)
{
this.Child.Method(this.Child);
}
data.UnSelected(1, i);
}
}

五.解耦

這種調(diào)用方式，是滿意了。但是運算框架與具體的算法耦合在一起，如果能把運算框架提取出來，以后寫具體的算法也方便許多。于是經(jīng)過苦逼的提取，測試，踩坑，最終出現(xiàn)了第4版：

//運算框架
class ComputeLink<T> where T : ISeat
{
ComputeLink<T> Parent { get; set; } //父節(jié)點，即上一級節(jié)點
ComputeLink<T> Child { get; set; } //子節(jié)點，即下一級節(jié)點
T Obj { get; set; } //當前節(jié)點對應(yīng)的算法對象，可以看作業(yè)務(wù)對象
public ComputeLink(T obj, ComputeLink<T> parent, Action<T> method)
{
if (obj == null)
throw new ArgumentNullException("obj");
this.Obj = obj;
this.Obj.Method = x => method((T)x);
if (parent != null)
{
this.Parent = parent;
parent.Child = this;
parent.Obj.Child = this.Obj;
}
}
public static ComputeLink<T> New(T obj, Action<T> method)
{
return new ComputeLink<T>(obj, null, method);
}
public ComputeLink<T> Do(T obj, Action<T> method)
{
return new ComputeLink<T>(obj, this, method);
}
public ComputeLink<T> Head //鏈表的頭
{
get
{
if (null != this.Parent)
return this.Parent.Head;
return this;
}
}
public void Action() //啟動(延遲的)整個計算
{
var head = this.Head;
head.Obj.Method(head.Obj);
}
}
interface ISeat
{
ISeat Child { get; set; }
Action<ISeat> Method { get; set; }
}

p.s.為什么第4版是ISeat3而不是ISeat4呢，因為我本不把第1版當作1個版本，因為太原始了，出現(xiàn)第2版后，我就把第1版給刪除了。為了寫這篇文章才重新去寫第1版。于是原本我當作第3版的ISeat3自然地排到了第4版。

具體的"算法"就很簡單了：

class Seat3 : ISeat3
{
static Seat data = new Seat();
string Name { get; set; }
public Seat3(string name)
{
this.Name = name;
}
/// <summary>
/// 解耦的版本
/// </summary>
public static void Run()
{
var sql = ComputeLink<Seat3>
.New(new Seat3("A"), m => m.Try())
.Do(new Seat3("B"), m => m.Try())
.Do(new Seat3("C"), m => m.Try())
.Do(new Seat3("D"), m => m.Try())
.Do(new Seat3("A"), m => m.Try2())
.Do(new Seat3("B"), m => m.Try2())
.Do(new Seat3("C"), m => m.Try2())
.Do(new Seat3("D"), m => m.Try2())
.Do(new Seat3(""), m => m.Print());
sql.Action();
}
public Action<ISeat3> Method { get; set; }
public ISeat3 Child { get; set; }
public void Try()
{
for (int i = 0; i < 4; i++)
{
if (data.IsSelected(0, i))
continue;
data.Selected(0, i, this.Name);
if (this.Child != null)
{
this.Child.Method(this.Child);
}
data.UnSelected(0, i);
}
}
public void Try2()
{
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
if (i == 1)
continue;
if (data.IsSelected(1, i))
continue;
if (data.IsSelected(0, i, this.Name))
continue;
data.Selected(1, i, this.Name);
if (this.Child != null)
{
this.Child.Method(this.Child);
}
data.UnSelected(1, i);
}
}
public void Print()
{
data.Count++;
Console.WriteLine("{0,5} {1}", data.Count, data.Current);
}
}

Seat3寫起來簡單，(Run方法內(nèi)部)看起來舒服。通過鏈式寫法達到嵌套循環(huán)的效果。對，這就是我要的！

它很像linq，所以我直接給變量命名為sql。

•對于Try和Try2來講，要調(diào)用的方法最好從參數(shù)傳來，但是這樣就會增加Run方法中New和Do的參數(shù)復雜性，破壞了美感，所以經(jīng)過權(quán)衡，Child和Method通過屬性傳入。這個我也不確定這樣做好不好，請各位大俠指點。

•還有一個細節(jié)，就是ComputeLink構(gòu)造方法中的（行號12的）代碼 this.Obj.Method = x => method((T)x); 。我原來是這樣寫的 this.Obj.Method = method; 編譯不通過，原因是不能把 Action<ISeat3> 轉(zhuǎn)化為 Action<T> ，雖然T一定實現(xiàn)了ISeat3，強制轉(zhuǎn)化也不行，想起以前看過的一篇文章里面提到希望C#以后的版本能擁有的一特性叫“協(xié)變”，很可能指的就是這個。既然這個 Action<ISeat3> 不能轉(zhuǎn)化為 Action<T> 但是ISeat3是可以強制轉(zhuǎn)化為T的，所以我包了一層薄薄的殼，成了 this.Obj.Method = x => method((T)x); ，如果有更好的辦法請告訴我。

六.第2局為什么是11種可能

回過頭來解決為什么對于一個確定的第1局，第2局有11種可能。

不妨假設(shè)第1局的選擇是A選1號椅，B選2號椅，C選3號椅，D選4號椅。

第2局分為兩大類情況：

如果B選了第5號椅

則只有2種可能：

A B C D .-D . A C B
A B C D .-C . D A B

如果B選了不是第5號椅，

則ACD都有可能選第5號椅，有3種可能。B有3種選的可能(1,3,4號椅)，B一旦確定，A和C也只有一種可能

所以11 = 2 + 3 * 3

七.結(jié)論

由一道數(shù)學題牽引出多層循環(huán)嵌套，最終通過封裝達到了我要的鏈式調(diào)用的效果，我是很滿意的。這也是我第一次設(shè)計延遲計算，感覺強烈。如果新的場景需要用到延遲計算我想有了這次經(jīng)驗寫起來會順手許多。如果是需要多層for的算法題都可以比較方便的實現(xiàn)了。

你都看到這里了，為我點個贊吧，能說一下看法就更好了。

完整代碼：

using System;
using System.Linq;
using System.Diagnostics;
namespace ConsoleApplication
{
class Seat
{
static Seat data = new Seat();
public static void Run()
{
//Seat.Run();
//return;
for (int a = ; a < ; a++)
{
if (data.IsSelected(, a)) //第局編號。如果已經(jīng)被人坐了。
continue;
data.Selected(, a, "A"); //第局編號。A坐a椅。
for (int b = ; b < ; b++)
{
if (data.IsSelected(, b))
continue;
data.Selected(, b, "B");
for (int c = ; c < ; c++)
{
if (data.IsSelected(, c))
continue;
data.Selected(, c, "C");
for (int d = ; d < ; d++)
{
if (data.IsSelected(, d))
continue;
data.Selected(, d, "D");
for (int a = ; a < ; a++)
{
if (a == )
continue;
if (data.IsSelected(, a)) //第局編號
continue;
if (data.IsSelected(, a, "A")) //如果第局A坐了a椅
continue;
data.Selected(, a, "A");
for (int b = ; b < ; b++)
{
if (b == )
continue;
if (data.IsSelected(, b))
continue;
if (data.IsSelected(, b, "B"))
continue;
data.Selected(, b, "B");
for (int c = ; c < ; c++)
{
if (c == )
continue;
if (data.IsSelected(, c))
continue;
if (data.IsSelected(, c, "C"))
continue;
data.Selected(, c, "C");
for (int d = ; d < ; d++)
{
if (d == )
continue;
if (data.IsSelected(, d))
continue;
if (data.IsSelected(, d, "D"))
continue;
data.Selected(, d, "D");
data.Count++; //可能的情況數(shù)加
Console.WriteLine("{,} {}", data.Count, data.Current);
data.UnSelected(, d);
}
data.UnSelected(, c);
}
data.UnSelected(, b);
}
data.UnSelected(, a);
}
data.UnSelected(, d);
}
data.UnSelected(, c);
}
data.UnSelected(, b);
}
data.UnSelected(, a); //A起身（釋放坐椅)
}
}
public static void Run()
{
Try("A",
() => Try("B",
() => Try("C",
() => Try("D",
() => Try("A",
() => Try("B",
() => Try("C",
() => Try("D",
null
)
)
)
)
)
)
)
);
}
public static void Try(string name, Action action)
{
for (int i = ; i < ; i++)
{
if (data.IsSelected(, i))
continue;
data.Selected(, i, name);
if (action == null)
{
Console.WriteLine(data.Current);
}
else
{
action();
}
data.UnSelected(, i);
}
}
public static void Try(string name, Action action)
{
for (int i = ; i < ; i++)
{
if (i == )
continue;
if (data.IsSelected(, i))
continue;
if (data.IsSelected(, i, name))
continue;
data.Selected(, i, name);
if (action == null)
{
data.Count++;
Console.WriteLine("{,} {}", data.Count, data.Current);
}
else
{
action();
}
data.UnSelected(, i);
}
}
public Seat()
{
seats[, ] = ".";
seats[, ] = ".";
}
private string[,] seats = new string[, ];
public void UnSelected(int game, int i)
{
Debug.Assert(game == && i != || game == && i != );
Debug.Assert(seats[game, i] != null);
seats[game, i] = null;
}
public void Selected(int game, int i, string name)
{
Debug.Assert(game == && i != || game == && i != );
Debug.Assert(seats[game, i] == null);
seats[game, i] = name;
}
public bool IsSelected(int game, int a)
{
return seats[game, a] != null && seats[game, a] != ".";
}
public bool IsSelected(int game, int a, string name)
{
return seats[game, a] == name;
}
public string Current
{
get
{
return string.Format("{} {} {} {} {}-{} {} {} {} {}",
seats[, ], seats[, ], seats[, ], seats[, ], seats[, ],
seats[, ], seats[, ], seats[, ], seats[, ], seats[, ]);
}
}
public int Count { get; set; }
}
class Seat
{
static Seat data = new Seat(); //借用Seat保存法的數(shù)據(jù)
Seat Parent { get; set; }
Seat Child { get; set; }
string Name { get; set; }
Action<Seat> Method { get; set; }
public Seat(string name, Seat parent, Action<Seat> method)
{
this.Name = name;
this.Parent = parent;
if (parent != null)
parent.Child = this;
this.Method = method;
}
/// <summary>
/// 耦合的版本
/// </summary>
public static void Run()
{
new Seat("A", null, me => me.Try())
.T("B", me => me.Try())
.T("C", me => me.Try())
.T("D", me => me.Try())
.T("A", me => me.Try())
.T("B", me => me.Try())
.T("C", me => me.Try())
.T("D", me => me.Try())
.P().Start();
}
public Seat T(string name, Action<Seat> method)
{
return new Seat(name, this, method);
}
public Seat P()
{
return new Seat("Print", this, me => me.Print());
}
public void Start()
{
var head = this.Head;
head.Method(head);
}
public Seat Head
{
get
{
if (null != this.Parent)
return this.Parent.Head;
return this;
}
}
public void Try()
{
for (int i = ; i < ; i++)
{
if (data.IsSelected(, i))
continue;
data.Selected(, i, this.Name);
if (this.Child != null)
{
this.Child.Method(this.Child);
}
data.UnSelected(, i);
}
}
public void Try()
{
for (int i = ; i < ; i++)
{
if (i == )
continue;
if (data.IsSelected(, i))
continue;
if (data.IsSelected(, i, this.Name))
continue;
data.Selected(, i, this.Name);
if (this.Child != null)
{
this.Child.Method(this.Child);
}
data.UnSelected(, i);
}
}
public void Print()
{
data.Count++;
Console.WriteLine("{,} {}", data.Count, data.Current);
}
public override string ToString()
{
return this.Name.ToString();
}
}
class ComputeLink<T> where T : ISeat
{
ComputeLink<T> Parent { get; set; } //父節(jié)點，即上一級節(jié)點
ComputeLink<T> Child { get; set; } //子節(jié)點，即下一級節(jié)點
T Obj { get; set; } //當前節(jié)點對應(yīng)的算法對象，可以看作業(yè)務(wù)對象
public ComputeLink(T obj, ComputeLink<T> parent, Action<T> method)
{
if (obj == null)
throw new ArgumentNullException("obj");
this.Obj = obj;
this.Obj.Method = x => method((T)x);
if (parent != null)
{
this.Parent = parent;
parent.Child = this;
parent.Obj.Child = this.Obj;
}
}
public static ComputeLink<T> New(T obj, Action<T> method)
{
return new ComputeLink<T>(obj, null, method);
}
public ComputeLink<T> Do(T obj, Action<T> method)
{
return new ComputeLink<T>(obj, this, method);
}
public ComputeLink<T> Head //鏈表的頭
{
get
{
if (null != this.Parent)
return this.Parent.Head;
return this;
}
}
public void Action() //啟動(延遲的)整個計算
{
var head = this.Head;
head.Obj.Method(head.Obj);
}
}
interface ISeat
{
ISeat Child { get; set; }
Action<ISeat> Method { get; set; }
}
class Seat : ISeat
{
static Seat data = new Seat();
string Name { get; set; }
public Seat(string name)
{
this.Name = name;
}
/// <summary>
/// 解耦的版本
/// </summary>
public static void Run()
{
var sql = ComputeLink<Seat>
.New(new Seat("A"), m => m.Try())
.Do(new Seat("B"), m => m.Try())
.Do(new Seat("C"), m => m.Try())
.Do(new Seat("D"), m => m.Try())
.Do(new Seat("A"), m => m.Try())
.Do(new Seat("B"), m => m.Try())
.Do(new Seat("C"), m => m.Try())
.Do(new Seat("D"), m => m.Try())
.Do(new Seat(""), m => m.Print());
sql.Action();
}
public Action<ISeat> Method { get; set; }
public ISeat Child { get; set; }
public void Try()
{
for (int i = ; i < ; i++)
{
if (data.IsSelected(, i))
continue;
data.Selected(, i, this.Name);
if (this.Child != null)
{
this.Child.Method(this.Child);
}
data.UnSelected(, i);
}
}
public void Try()
{
for (int i = ; i < ; i++)
{
if (i == )
continue;
if (data.IsSelected(, i))
continue;
if (data.IsSelected(, i, this.Name))
continue;
data.Selected(, i, this.Name);
if (this.Child != null)
{
this.Child.Method(this.Child);
}
data.UnSelected(, i);
}
}
public void Print()
{
data.Count++;
Console.WriteLine("{,} {}", data.Count, data.Current);
}
public override string ToString()
{
return this.Name.ToString();
}
}
}

以上內(nèi)容是小編給大家介紹的C#用鏈式方法表達循環(huán)嵌套的相關(guān)知識，希望對大家有所幫助！

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