C#中的LINQ：简化数据查询与操作用法详解

LINQ（Language Integrated Query，语言集成查询）是C#中一项革命性特性，它将数据查询能力直接集成到编程语言中，支持对集合（内存数据）、数据库（如Entity Framework）、XML、JSON等多种数据源进行统一风格的查询与操作。通过强类型的编译时检查、直观的语法（方法链或查询表达式）以及丰富的操作符，LINQ大幅简化了数据处理的代码复杂度。

一、LINQ的核心优势

统一语法：无论操作对象是数组、列表、数据库表还是XML文档，均可使用相似的语法结构。
强类型安全：编译时检查查询逻辑，避免运行时因字段名拼写错误等问题。
延迟执行（Deferred Execution）：多数LINQ查询（如Where、Select）在实际枚举结果（如调用ToList()）时才执行，提升性能。
丰富的操作符：提供过滤、排序、分组、聚合等常用数据操作的一站式支持。

二、LINQ的两种使用方式

1. 查询表达式语法（Query Expression Syntax）

类似SQL的声明式语法，适合复杂的查询逻辑（如多条件、嵌套查询）。
关键字：from、where、select、orderby、group、join等。

2. 方法链语法（Method Syntax）

通过扩展方法（如Where()、Select()）以链式调用实现，更灵活且支持Lambda表达式。
常用方法：Where(predicate)、Select(projector)、OrderBy(keySelector)、GroupBy(keySelector)等。

提示：两种语法可混合使用，编译器最终都会转换为方法调用。

三、基础用法示例（以集合数据为例）

场景：对一个`List<Student>`集合进行查询与操作

1. 准备数据模型

public class Student
{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
    public double Score { get; set; }
    public string Class { get; set; }
}

// 示例数据
List<Student> students = new List<Student>
{
    new Student { Id = 1, Name = "张三", Age = 20, Score = 85.5, Class = "A班" },
    new Student { Id = 2, Name = "李四", Age = 22, Score = 92.0, Class = "B班" },
    new Student { Id = 3, Name = "王五", Age = 20, Score = 78.0, Class = "A班" },
    new Student { Id = 4, Name = "赵六", Age = 21, Score = 88.5, Class = "B班" }
};

2. 常用查询操作

（1）过滤（Where）

需求：筛选年龄大于20的学生。
方法链语法：

var result = students.Where(s => s.Age > 20);
// 输出：李四(22), 赵六(21)
foreach (var s in result)
{
    Console.WriteLine($"{s.Name}({s.Age})");
}

查询表达式语法：

var result = from s in students
             where s.Age > 20
             select s;

（2）排序（OrderBy/OrderByDescending）

需求：按分数降序排列所有学生。
方法链语法：

var result = students.OrderByDescending(s => s.Score);
// 输出：李四(92.0), 赵六(88.5), 张三(85.5), 王五(78.0)

（3）投影（Select）

需求：只获取学生的姓名和分数。
方法链语法：

var result = students.Select(s => new { s.Name, s.Score });
// 输出：{ Name = 张三, Score = 85.5 }, { Name = 李四, Score = 92.0 }...

查询表达式语法：

var result = from s in students
             select new { s.Name, s.Score };

（4）分页（Skip + Take）

需求：获取第2页数据（每页2条，跳过第1页）。
方法链语法：

int pageSize = 2, pageNumber = 2;
var result = students.OrderBy(s => s.Id)
                    .Skip((pageNumber - 1) * pageSize)
                    .Take(pageSize);
// 输出：王五(第3条), 赵六(第4条)

3. 聚合操作

（1）计数（Count）

需求：统计A班的学生人数。

int aClassCount = students.Count(s => s.Class == "A班"); // 输出：2

（2）求和（Sum）、平均值（Average）、最大值（Max）、最小值（Min）

需求：计算所有学生的平均分数。

double avgScore = students.Average(s => s.Score); // 输出：86.0

4. 分组（GroupBy）

需求：按班级分组，统计每班人数及平均分。
方法链语法：

var groupResult = students.GroupBy(s => s.Class)
                         .Select(g => new 
                         {
                             ClassName = g.Key,
                             Count = g.Count(),
                             AvgScore = g.Average(s => s.Score)
                         });
/* 输出：
   A班: 人数=2, 平均分=81.75 
   B班: 人数=2, 平均分=90.25
*/

查询表达式语法：

var groupResult = from s in students
                  group s by s.Class into g
                  select new 
                  {
                      ClassName = g.Key,
                      Count = g.Count(),
                      AvgScore = g.Average(s => s.Score)
                  };

5. 连接查询（Join）

场景扩展：假设有一个List<Teacher>集合，关联学生与教师（通过班级）。
方法链语法：

List<Teacher> teachers = new List<Teacher>
{
    new Teacher { Class = "A班", Name = "陈老师" },
    new Teacher { Class = "B班", Name = "刘老师" }
};

var joinResult = students.Join(
    teachers,
    s => s.Class,      // 学生表的关联键
    t => t.Class,      // 教师表的关联键
    (s, t) => new { s.Name, TeacherName = t.Name } // 合并结果
);
/* 输出：张三(陈老师), 王五(陈老师), 李四(刘老师), 赵六(刘老师) */

四、LINQ的延迟执行与立即执行

延迟执行：Where、Select、GroupBy等操作不会立即执行查询，而是在实际枚举结果时（如调用foreach、ToList()）才触发。 var query = students.Where(s => s.Age > 20); // 此时未执行查询 students.Add(new Student { Id = 5, Age = 23 }); // 动态添加数据 var result = query.ToList(); // 执行时包含新添加的数据
立即执行：ToList()、ToArray()、First()、Single()等方法会立即触发查询并缓存结果。 var firstStudent = students.First(s => s.Age > 20); // 立即执行，返回第一个符合条件的对象

五、LINQ to Entities（数据库查询）

当使用Entity Framework（EF Core）时，LINQ查询会被转换为SQL语句，直接操作数据库。
示例（查询年龄大于20的学生）：

using (var db = new MyDbContext())
{
    // 方法链语法（推荐）
    var dbResult = db.Students.Where(s => s.Age > 20).ToList();

    // 查询表达式语法
    var dbResult2 = (from s in db.Students
                    where s.Age > 20
                    select s).ToList();
}

注意：EF Core中的LINQ操作会生成优化的SQL，避免将全表数据加载到内存再过滤。