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在工程中我们少不了要定义类或者结构去储存数据，这些数据将被临时地储存在内存中，现在我们想要对其完成一些类似于查找、过滤等等常见的任务的时候，我们该如何去做呢？
我们可以自己写代码去对集合中的每个对象进行遍历，检查变量的每个字段看其是否满足条件。这样的故事已经发生太多次了，微软怎么可能容忍在C#里发生如此弱智的事情呢？于是，C#的设计者决定在C#中集成查询的语法，以最大限度地减少程序员书写类似代码的情况。
这也就是我们说的LINQ(Language Intergated Query)也就是语言集成查询，我们可以使用同样的语法访问不同的数据源。
为什么要使用LINQ？
几乎所有的应用程序都需要对数据进行处理，大部分的程序都通过自定义的逻辑来完成这些操作。这样做的弊端之意就是，代码逻辑将会跟它处理的数据的结构紧密耦合在一起，如果数据结构发生了改变，也许将会带来海量的代码改动。
为了解决这个问题，C#将这些处理数据的代码都抽象出来，提供给了广大开发者。这就是LINQ。
LINQ的语法类似于关系和分层查询语言(SQL和XQuery)，我们可以在不更改查询代码的情况下对数据结构进行更改。LINQ比之SQL要更加灵活，可以处理更广泛的逻辑数据结构。当然，这些数据结构都需要实现了IEnumerable或者IEnumerable< T >接口，才可以进行LINQ查询。
LINQ查询表达式语法详解
表达式基础语法
LINQ查询表达式以from子句开始，以select或者group子句结束。在这两个子句之间可以跟零个或者多个from、let、where、join或者orderby子句。
每个from子句都是一个生成器，该生成器将引入一个包括序列(Sequence)的元素的范围变量(range variable)。每个let子句都会引入一个范围变量，以表示通过前一个范围变量计算的值。每个where子句都是一个筛选器，用于从结果中排除项。每个join子句都将指定的源序列键与其他序列的键进行比较，以产生匹配对。每个orderby子句都会根据指定的条件对各项进行重新排序。而最后的select或者group子句根据范围变量来指定结果的表现形式。最后可以使用into子句来连接查询，将某一查询结果的视为后续查询的生成器。
标准查询操作符
在了解LINQ查询表达式之前，怎么能不了解下它的查询操作符呢？下面列表列出了LINQ定义的标准查询操作符。
| 标准查询操作符 | 说明 |
|---|---|
where OfType<TResult> |
筛选操作符定义了返回元素的条件。在Where查询操作符中，可以使用谓词，例如Lambda表达式定义的谓词，来返回布尔值。OfType<TResult>根据类型筛选元素，只返回TResult的类型元素 |
| Select 和SelectMany | 投射操作符用于把对象转换为另一个类型的新对象。Select和SelectMany定义了根据选择器函数选择结果值的投射。 |
| OrderBy、ThenBy 、OrderByDescending 、ThenByDescending 、Reverse | 排序操作符改变所返回的元素的顺序。OrderBy按升序排列，OrderByDescending按降序排列。如果第一次排序结果很类似，就可以使用ThenBy和ThenByDescending操作符进行第二次排序。Reverse反转集合中的元素顺序。 |
| GroupBy、ToLookUp | 组合运算符把数据放在组里面。GroupBy操作符组合有公共键的元素。ToLookUp通过创建一个一对多的字典，来组合元素。 |
| Join、GroupJoin | 链接运算符用于合并不直接相关的集合。使用Join操作符，可以根绝键选择器函数连接两个集合，这类似于SQL中的Join。GroupJoin操作符连接两个集合，组合其结果。 |
| Any、All、Contains | 如果元素序列满足指定的条件，两次操作符就返回布尔值。Any、ALll和Contains都是限定符操作符。Any确定集合中是否有确定满足谓词函数的元素。ALll确定集合中的所有元素是否都满足谓词函数。Contains检查某个元素是否在集合中。这些操作符都返回一个布尔值。 |
| Take、Skip、TakeWhile、SkipWhile | 分区操作符返回集合的一个子集，Take、Skip、TakeWhile、SkipWhile都是分区操作符。使用它们可以得到部分结果，使用Take必须指定要从集合中提取的元素个数；Skip跳过指定个数的元素，提取其它元素；TakeWhile提取条件为真的元素。 |
| Distinct、Union、Intersect、Except、Zip | Set操作符返回一个集合。Distinct从集合中删除重复的元素，除了Distinct之外，其它的Set操作符都需要两个集合。Union返回出现在其中一个集合中的唯一元素。Intersect返回两个集合中都有的元素。Except返回值出现在一个集合中的元素。Zip是.NET 4新增的，它把两个集合合并为一个。 |
| First、FirstOrDefault、Last、LastOrDefault、ElementAt、ElementAtOrDefault、Single、SingleOrDefault | 这些元素操作符仅返回一个元素。First返回第一个满足条件的元素。FirstOrDefault类似于First，单如果没有找到满足条件的元素，就返回类型的默认值。Last返回最后一个满足条件的元素。ElementAt指定了要返回的元素的位置。Single只返回一个满足条件的元素。如果有多个元素都满足条件，就抛出一个异常。 |
| Count、Sum、Min、Max、Average、Aggregate | 聚合操作符计算集合的一个值。利用这些聚合操作符，可以计算所有值的总和、所有元素的个数、值最大和最小的元素，以及平均值等等。 |
ToArray、ToEnumerable、ToList、ToDictionary、Cast<TRsult> |
这些转换操作符将集合转换为数组：IEnumerable、IList、IDictionary等。 |
| Empty、Range、Repeat | 这些生成操作符返回一个心机和。使用Empty时集合是空的；Range返回一系列数字；Repeat返回一个始终重复一个值的集合。 |
设置案例背景
假设我们有4个类，Customer，Order，Detail，Product，它们的定义如下：
| Customer类字段 | 字段类型 |
|---|---|
| CustomerID | int |
| Country | string |
| Name | string |
| City | string |
| Orders | List<Order> |
| Order类字段 | 字段类型 |
|---|---|
| OrderID | int |
| CustomerID | int |
| Total | int |
| OrderDate | DateTime |
| Details | List<Detail> |
| Detail类字段 | 字段类型 |
|---|---|
| DetailID | int |
| OrderID | int |
| UnitPrice | double |
| Quantity | double |
| ProductID | int |
| Product类字段 | 字段类型 |
|---|---|
| ProductID | int |
| ProductName | string |
假设现在它们各自有一个List集合，分别为Customers，Orders，Details，Products。我们在这基础之上来一步步阐述LINQ查询表达式。
customers数据：
| CustomerID | City | Country | Name | Orders |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 北京 | 中国 | 小米 | orders.FindAll(c => c.CustomerID == 0) |
| 1 | 首尔 | 韩国 | 三星 | orders.FindAll(c => c.CustomerID == 1) |
| 2 | 加州 | 美国 | 苹果 | orders.FindAll(c => c.CustomerID == 2) |
| 3 | 台北 | 中国 | HTC | orders.FindAll(c => c.CustomerID == 3) |
| 4 | 珠海 | 中国 | 魅族 | orders.FindAll(c => c.CustomerID == 4) |
| 5 | 北京 | 中国 | 华为 | orders.FindAll(c => c.CustomerID == 5) |
| 6 | 上海 | 中国 | 索尼 | orders.FindAll(c => c.CustomerID == 6) |
| 7 | 北京 | 中国 | 联想 | orders.FindAll(c => c.CustomerID == 7) |
| 8 | 上海 | 中国 | 诺基亚 | orders.FindAll(c => c.CustomerID == 8) |
orders数据：
| OrderID | CustomerID | OrderDate | Details |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | DateTime.Now | details.FindAll(d => d.OrderID == 0) |
| 1 | 0 | DateTime.Now | details.FindAll(d => d.OrderID == 1) |
| 2 | 1 | DateTime.Now | details.FindAll(d => d.OrderID == 2) |
| 3 | 1 | DateTime.Now | details.FindAll(d => d.OrderID == 3) |
| 4 | 2 | DateTime.Now | details.FindAll(d => d.OrderID == 4) |
| 5 | 2 | DateTime.Now | details.FindAll(d => d.OrderID == 5) |
| 6 | 3 | DateTime.Now | details.FindAll(d => d.OrderID == 6) |
| 7 | 3 | DateTime.Now | details.FindAll(d => d.OrderID == 7) |
| 8 | 4 | DateTime.Now | details.FindAll(d => d.OrderID == 8) |
| 9 | 5 | DateTime.Now | details.FindAll(d => d.OrderID == 9) |
| 10 | 6 | DateTime.Now | details.FindAll(d => d.OrderID == 10) |
| 11 | 6 | DateTime.Now | details.FindAll(d => d.OrderID == 11) |
| 12 | 7 | DateTime.Now | details.FindAll(d => d.OrderID == 12) |
| 13 | 7 | DateTime.Now | details.FindAll(d => d.OrderID == 13) |
| 14 | 8 | DateTime.Now | details.FindAll(d => d.OrderID == 14) |
| 15 | 8 | DateTime.Now | details.FindAll(d => d.OrderID == 15) |
| 16 | 8 | DateTime.Now | details.FindAll(d => d.OrderID == 16) |
details数据：
| DetailID | OrderID | ProductID | Quantity | UnitPrice |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 1000 | 10 |
| 1 | 1 | 1 | 2134 | 8 |
| 2 | 2 | 1 | 1236 | 9 |
| 3 | 3 | 0 | 754 | 7 |
| 4 | 4 | 2 | 2354 | 12 |
| 5 | 5 | 0 | 6985 | 13 |
| 6 | 6 | 2 | 4213 | 10 |
| 7 | 7 | 3 | 1977 | 10 |
| 8 | 8 | 2 | 287 | 6 |
| 9 | 9 | 5 | 9778 | 12 |
| 10 | 10 | 4 | 854 | 11 |
| 11 | 11 | 2 | 756 | 10 |
| 12 | 12 | 3 | 1000 | 9 |
| 13 | 13 | 1 | 786 | 8 |
| 14 | 14 | 3 | 346 | 7 |
| 15 | 15 | 2 | 576 | 6 |
| 16 | 16 | 0 | 782 | 10 |
products数据：
| ProductID | ProductName |
|---|---|
| 0 | samsung |
| 1 | nokia |
| 2 | apple |
| 3 | xiaomi |
| 4 | huawei |
| 5 | lenovo |
Demo查询表达式
条件筛选
使用where子句，可以按照一个或者多个条件筛选集合，where子句的表达式的结果类型应该是布尔类型。
筛选在北京且名称以‘小’开头的顾客。
var query = from c in customers
where c.City == "北京" && c.Name.StartsWith("小")
select c;
foreach (Customer item in query)
{
Console.WriteLine(item.Name + "\t\t" + item.City);
}
Console.ReadKey(); 该LINQ查询会返回在北京而且名字以“小”开头的Customer集合。
输出结果：
复合from子句筛选
当需要根绝对象的一个成员进行筛选，而该成员本身是一个集合或者列表，就可以使用复合的from子句。
筛选订单数量大于800的信息。
var query = from c in customers
from o in c.Orders
from d in o.Details
where d.Quantity > 800
select new { Name = c.Name, Total = d.UnitPrice * d.Quantity };
foreach (var item in query)
{
Console.WriteLine(item.Name + "\t\t" + item.Total);
}
Console.ReadKey(); 输出结果：
排序
要对序列排序，需要使用orderby子句。
按照城市、顾客ID进行排序。
var query = from c in customers
from o in c.Orders
orderby c.City, o.CustomerID
select new { Name = c.Name, City = c.City, OrderID = o.OrderID };
foreach (var item in query)
{
Console.WriteLine(item.Name + "\t\t" + item.City + "\t\t" + item.OrderID);
}
Console.ReadKey(); 输出结果：
分组
要根木一个关键值对查询结果分组，可以使用group子句。
统计各个产品的订单数量。
var query = from d in details
group d by d.ProductID into g
orderby g.Count(), g.Key
select new { Name = g.Key, Count = g.Count() };
Console.WriteLine("ProductID"+ "\t" + "Count");
foreach (var item in query)
{
Console.WriteLine(item.Name + "\t\t" + item.Count);
}
Console.ReadKey(); 输出结果：
对嵌套的对象分组
如果分组的对象包含嵌套的序列，则各个改变select子句创建的匿名类型。
统计各个产品的订单数量，并输出各个订单的订货数量。
var query = from d in details
group d by d.ProductID into g
orderby g.Count(), g.Key
select new
{
Name = g.Key,
Count = g.Count(),
Quantity = from d in g
orderby d.Quantity
select d.Quantity
};
Console.WriteLine("ProductID"+"\t"+"Count"+"\t"+"Quantity");
foreach (var item in query)
{
Console.Write(item.Name + "\t\t" + item.Count+"\t");
foreach (var quantity in item.Quantity)
{
Console.Write("{0};", quantity);
}
Console.WriteLine();
}
Console.ReadKey(); 输出结果：
连接
使用join子句可以根据特定的条件合并两个数据源，但之前要获得两个要连接的列表。
统计各个顾客和其订单的信息。
var query = from r in
from c in customers
from o in c.Orders
from d in o.Details
select new { Name = c.Name, City = c.City, Money = d.Quantity * d.UnitPrice, ProductID = d.ProductID }
join t in
from p in products
select p
on r.ProductID equals t.ProductID
select new { Name = r.Name, City = r.City, Money = r.Money, ProductName = t.ProductName };
Console.WriteLine("Name" + "\t" + "City" + "\t" + "Money" + "\t" + "ProductName");
foreach (var item in query)
{
Console.WriteLine(item.Name + "\t" + item.City + "\t" + item.Money + "\t" + item.ProductName);
}
Console.ReadKey(); 输出结果：
聚合操作符
聚合操作符（包括Count()、Sum()、Min()、Max()、Average()和Aggregate()）它们不返回一个序列，而是返回一个值。
Count()方法返回集合中的项数；Sum()方法汇总序列中所有数字，返回这些数字的和；Min()方法返回集合中的最小值；Max()方法返回集合中的最大值；Average()方法计算集合中的平均值；Aggregate()方法，可以传递一个Lambda表达式，该表达式对所有的值进行聚合。
这些方法的使用方式类似，都是直接对序列或者集合进行操作。下面用Sum()做一个示例：
统计各个顾客总共订单的订货数量。
var query = from r in
from c in customers
select new
{
Name = c.Name,
OrderCount = ( from o in c.Orders
from d in o.Details
select d.Quantity).Sum()
}
orderby r.OrderCount
select r; 输出结果：
使用扩展方法和Lambda表达式简化LINQ查询
什么是扩展方法
当方法的第一个形参包含this修饰符的时候，该方法称为扩展方法。扩展方法只能在非泛型、非嵌套的静态类中声明，扩展方法的第一个形参不能带有除this之外的其他任何修饰符，而且形参类型不能是指针类型。
下面的程序是一个扩展方法的示例：
public static class Extensions
{
public static void HelloWorld(this string str)
{
Console.WriteLine("{0} 调用了：HellWorld",str);
}
}现在就可以调用该方法了:
string str="Jay";
str.HelloWorld(); 我们可以看到，控制台中输出了“Jay 调用了：HelloWorld”。
之所以这样，是因为HelloWorld第一个参数类型为string类型，因此该方法就是string类型的扩展方法，所有的string类型变量都可以调用，而变量的内容就是传递给HelloWorld的参数。
上面的程序和下面的代码结果一样：
string str = "Jay";
Extensions.HelloWorld(str);
LINQ扩展方法
LINQ为IEnumerable<T>接口提供了各种扩展方法，以便用户在实现了该接口的任意集合上使用LINQ查询。表1中列出的LINQ查询操作符，都有相应的扩展方法实现。
使用扩展方法可以和使用LINQ查询表达式获得十分类似甚至是相同的结果，当扩展方法和Lambda表达式结合的时候，会大大简化LINQ查询。
简化LINQ查询
前面一节的条件筛选LINQ表达式可以简化为：
var query = customers.Where(c => c.City == "北京" && c.Name.StartsWith("小")).Select(c => c);
- 1
前面一节的条件复合from子句筛选LINQ表达式可以简化为：
var query = customers.SelectMany(c => c.Orders, (c, o) => new { _customer = c, _order = o, _detail = o.Details }).SelectMany(a => a._detail, (a, b) => new { _var = a, Total = b.Quantity * b.UnitPrice, Quantity = b.Quantity }).Where(_nameless => _nameless.Quantity > 800).Select(_annonymous => new { Name = _annonymous._var._customer.Name, Total = _annonymous.Total });
- 1
前面一节的排序LINQ表达式可以简化为：
var query = customers.SelectMany(c => c.Orders, (c, o) => new { _customer = c, _order = o }).OrderBy(_var => _var._customer.City).ThenBy(_var => _var._order.CustomerID).Select(_annonymous => new { Name = _annonymous._customer.Name, City = _annonymous._customer.City, OrderID = _annonymous._order.OrderID });
- 1
前面一节的分组LINQ表达式可以简化为：
var query = details.GroupBy(d => d.ProductID).OrderBy(g => g.Count()).ThenBy(g => g.Key).Select(g => new { Name = g.Key, Count = g.Count() });
- 1
前面一节的对嵌套的对象分组LINQ表达式可以简化为：
var query = details.GroupBy(d => d.ProductID).OrderBy(g => g.Count()).ThenBy(g => g.Key).Select(_var => new { Name = _var.Key, Count = _var.Count(), Quantity = _var.OrderBy(d => d.Quantity).Select(d => d.Quantity) });
- 1
前面一节的连接LINQ表达式可以简化为：
var query = customers.SelectMany(c => c.Orders, (c, o) => new { Name = c.Name, City = c.City, Details = o.Details }).SelectMany(_var => _var.Details, (_var, _detail) => new { Name = _var.Name, City = _var.City, Money = _detail.Quantity * _detail.UnitPrice, ProductID = _detail.ProductID }).Join(products, a => a.ProductID, b => b.ProductID, (a, b) => new { Name = a.Name, City = a.City, Money = a.Money, ProductName = b.ProductName });
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前面一节的聚合操作LINQ表达式可以简化为：
var query = customers.Select(c => new { Name = c.Name, OrderCount = c.Orders.SelectMany(o => o.Details, (o, d) => new { _Quantity = d.Quantity }).Select(_var => _var._Quantity).Sum() }).OrderBy(_var => _var.OrderCount);
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以上利用扩展方法和Lambda表达式的简化后的LINQ查询代码的查询结果，与LINQ查询表达式结果完全一样，证明这样是完全可行的。
唯一的问题就是代码看起来比较费解了。
LINQ查询表达式简化转换原则
看到这里我们可能要奇怪，为什么我们能用这样的方式来简化LINQ查询表达式呢？
关于这个问题，我们将在下一篇文章进行详细讲解。
欢迎大家点击阅读。
本人还是菜鸟，写的不对的地方还请各位不吝赐教！