Jakie są typy kolekcji w C#?

C# oferuje szeroki wybór typów kolekcji do przechowywania i zarządzania danymi, znajdujących się w różnych przestrzeniach nazw (głównie System.Collections, System.Collections.Generic, System.Collections.Concurrent, System.Collections.Immutable). Można je klasyfikować według kilku głównych kryteriów:

1. Według typu przechowywanych danych:

   • Beztypowe (Untyped): Przechowują obiekty typu object (System.Collections). Wymagają rzutowania typów i mogą być mniej wydajne.
   • Typowane (Generic): Przechowują obiekty określonego typu (System.Collections.Generic). Zapewniają bezpieczeństwo typów i lepszą wydajność.

2. Według struktury danych:

   • Listy (Lists): Kolekcje sekwencyjne, dostęp do elementów po indeksie.
     • ArrayList (beztypowa)
     • List<T> (typowana)
     • LinkedList<T> (dwukierunkowa lista powiązana typowana)
   • Tablice (Arrays): O stałym rozmiarze, dostęp po indeksie.
     • Array (klasa bazowa)
     • T[] (składnia cukrowa dla tablic)
   • Słowniki (Dictionaries): Kolekcje par klucz-wartość, dostęp po kluczu.
     • Hashtable (beztypowa)
     • Dictionary<TKey, TValue> (typowana)
     • SortedList (beztypowa, posortowana po kluczu)
     • SortedList<TKey, TValue> (typowana, posortowana po kluczu)
     • SortedDictionary<TKey, TValue> (typowana, posortowana po kluczu, używa drzewa czerwono-czarnego)
   • Zbiory (Sets): Kolekcje unikalnych elementów.
     • HashSet<T> (typowany, nieuporządkowany)
     • SortedSet<T> (typowany, uporządkowany)
   • Kolejki (Queues): Kolekcje działające na zasadzie "pierwszy wszedł, pierwszy wyszedł" (FIFO).
     • Queue (beztypowa)
     • Queue<T> (typowana)
   • Stosy (Stacks): Kolekcje działające na zasadzie "ostatni wszedł, pierwszy wyszedł" (LIFO).
     • Stack (beztypowa)
     • Stack<T> (typowana)

3. Pod względem bezpieczeństwa wątków:

   • Niebezpieczne dla wątków: Większość standardowych kolekcji (System.Collections, System.Collections.Generic). Wymagają zewnętrznej synchronizacji do pracy wielowątkowej.
   • Bezpieczne dla wątków (Concurrent): Zaprojektowane do bezpiecznej pracy w środowisku wielowątkowym bez zewnętrznego blokowania (System.Collections.Concurrent).
     • ConcurrentBag<T>
     • ConcurrentDictionary<TKey, TValue>
     • ConcurrentQueue<T>
     • ConcurrentStack<T>

4. Pod względem mutowalności:

   • Zmienne (Mutable): Większość kolekcji pozwala na dodawanie, usuwanie i modyfikację elementów.
   • Niezmiennicze (Immutable): Zapewniają niezmienność po utworzeniu (System.Collections.Immutable). Każda operacja modyfikacji zwraca nową kolekcję.
     • ImmutableArray<T>
     • ImmutableList<T>
     • ImmutableDictionary<TKey, TValue>
     • ImmutableHashSet<T>
     • ImmutableSortedSet<T>
     • ImmutableQueue<T>
     • ImmutableStack<T>

Wybór konkretnego typu kolekcji zależy od wymagań zadania: typ danych, konieczność dostępu po indeksie lub kluczu, wymogi dotyczące unikalności elementów, kolejność przechowywania, wydajność, bezpieczeństwo wątków i mutowalność. Obecnie najczęściej używanymi w C# są kolekcje typowane z przestrzeni nazw System.Collections.Generic.