查詢運算式基本概念 (C# 程式設計手冊)

發行項
08/12/2011

更新：2010 年 5 月

查詢的意義與用途

「查詢」(Query) 是一組指令，用於敘述哪些資料要從資料來源擷取，以及擷取的資料應該採用何種形式和組織方式呈現。查詢與其本身所產生的結果並不同。

一般來說，來源資料都會按照邏輯組織成同一類型的項目序列。 SQL 資料庫資料表包含資料行序列。同樣地，ADO.NET DataTable 包含 DataRow 物件的序列， XML 檔案中有 XML 項目的「序列」(不過這些項目是排列成階層式的樹狀結構)；而記憶體中的集合則包含物件的序列。

從應用程式的觀點來看，原始來源資料的特定型別和結構並不重要。應用程式一定會將來源資料視為 IEnumerable<T> 或 IQueryable<T> 集合。在 LINQ to XML 中，來源資料會顯示成 IEnumerable<XElement>。在 LINQ to DataSet 中則是 IEnumerable<DataRow>。在 LINQ to SQL 中則是您定義之任何自訂物件 (用來表示 SQL 資料表中的資料) 的 IEnumerable 或 IQueryable。

若指定這種來源序列，查詢可以執行下列三項工作的其中一項：

擷取項目的子集以產生新序列，而不修改個別的項目。接著，查詢可以使用各種方式將傳回的序列排序或分組，如下列範例所示 (假設 scores 是 int[])：
```
IEnumerable<int> highScoresQuery =
    from score in scores
    where score > 80
    orderby score descending
    select score;
```
依前述範例的相同方式擷取項目的序列，但是將它們轉換成新的物件型別。例如，查詢可能只會從資料來源的特定客戶記錄中擷取姓氏，也可能擷取完整的記錄，接著用它來建構另一種記憶體中物件型別或是 XML 資料，然後再產生最終的結果序列。下列範例示範如何將 int 轉換為 string。請注意 highScoresQuery 的新型別。
```
IEnumerable<string> highScoresQuery2 =
    from score in scores
    where score > 80
    orderby score descending
    select String.Format("The score is {0}", score);
```
擷取有關來源資料的單一值，例如：
- 符合特定條件的項目數目。
- 具有最大值或最小值的項目。
- 符合條件的第一個項目，或是指定的一組項目中特定值的總和。例如，下列查詢會從 scores 整數陣列中，傳回分數高於 80 分的成績筆數。
```
int highScoreCount =
    (from score in scores
     where score > 80
     select score)
     .Count();
```
在前面的範例中，請注意在呼叫 Count 方法之前，以括號括住查詢運算式的用法。您也可以使用新變數儲存具體結果。這種方法比較容易理解，因為它會將儲存查詢的變數與儲存結果的查詢分開。
```
IEnumerable<int> highScoresQuery3 =
    from score in scores
    where score > 80
    select score;

int scoreCount = highScoresQuery3.Count();
```

在前面的範例中，查詢是在呼叫 Count 時執行，因為 Count 必須反覆查看結果，才能確定 highScoresQuery 所傳回的項目數目。

什麼是查詢運算式？

「查詢運算式」(Query Expression) 是以查詢語法表示的查詢。查詢運算式是第一級的語言建構，它就像其他任何運算式一樣，而且可以在 C# 運算式適用的任何內容中使用。查詢運算式是由一組子句組成，而這些子句都是以類似 SQL 或 XQuery 的宣告式語法撰寫而成。每個子句也會包含一個或多個 C# 運算式，而這些運算式可能本身就是查詢運算式，或是包含查詢運算式。

查詢運算式必須以 from 子句開頭，並以 select 或 group 子句結尾。在第一個 from 子句和最後的 select 或 group 子句中間，也可以包含下列一個或多個子句：where、orderby、join、let，甚至是額外的 from 子句。您也可以使用 into 關鍵字，讓 join 或 group 子句的結果變成同一個查詢運算式中其他查詢子句的來源。

查詢變數

在 LINQ 中，查詢變數是儲存「查詢」(Query) 而非儲存查詢之「結果」(Result) 的變數。更具體來說，查詢變數一定是可列舉的型別，當您在 foreach 陳述式中反覆查看這個型別，或是直接呼叫其 IEnumerator.MoveNext 方法時，這個型別就會產生項目序列。

下列程式碼範例示範的簡單查詢運算式具有一個資料來源、一個篩選子句、一個排序子句，而且不會轉換來源項目。查詢的結尾則是 select 子句。

static void Main()
{
    // Data source.
    int[] scores = { 90, 71, 82, 93, 75, 82 };

    // Query Expression.
    IEnumerable<int> scoreQuery = //query variable
        from score in scores //required
        where score > 80 // optional
        orderby score descending // optional
        select score; //must end with select or group

    // Execute the query to produce the results
    foreach (int testScore in scoreQuery)
    {
        Console.WriteLine(testScore);
    }                  
}
// Outputs: 93 90 82 82

在前面的範例中，scoreQuery 是「查詢變數」(Query Variable)，有時也簡稱為「查詢」(Query)。查詢變數並未儲存 foreach 迴圈所產生的任何實際結果資料。當 foreach 陳述式執行時，查詢結果不會透過查詢變數 scoreQuery 傳回，而會透過反覆運算變數 testScore 傳回。 scoreQuery 變數可以在第二個 foreach 迴圈中反覆查看。只要變數和資料來源都沒有修改過，就會產生相同的結果。

查詢變數可以儲存以查詢語法、方法語法或兩種語法組合來表示的查詢。在下面的範例中，queryMajorCities 和 queryMajorCities2 都是查詢變數：

//Query syntax
IEnumerable<City> queryMajorCities =
    from city in cities
    where city.Population > 100000
    select city;


// Method-based syntax
IEnumerable<City> queryMajorCities2 = cities.Where(c => c.Population > 100000);

另外，雖然下列兩個範例顯示的每個變數都是以查詢進行初始化，但是它們不是查詢變數。因為這些變數儲存的是結果，所以它們並不是查詢變數：

int highestScore =
    (from score in scores
     select score)
    .Max();

// or split the expression
IEnumerable<int> scoreQuery =
    from score in scores
    select score;

int highScore = scoreQuery.Max();

List<City> largeCitiesList =
    (from country in countries
     from city in country.Cities
     where city.Population > 10000
     select city)
       .ToList();

// or split the expression
IEnumerable<City> largeCitiesQuery =
    from country in countries
    from city in country.Cities
    where city.Population > 10000
    select city;

List<City> largeCitiesList2 = largeCitiesQuery.ToList();

注意事項
在 LINQ 文件中，儲存查詢的變數的名稱中都會包含 "query" 這個字；如果是儲存實際結果的變數，它們的名稱中就不會有 "query" 這個字。

如需各種表示查詢之方法的詳細資訊，請參閱LINQ 查詢語法與方法語法的比較 (C#)。

查詢變數的明確和隱含型別

本文件通常都會提供查詢變數的明確型別，以顯示查詢變數和 select 子句的型別關聯性。不過，您也可以使用 var 關鍵字，指示編譯器在編譯時期推斷查詢變數 (或其他任何區域變數) 的型別。例如，本主題前面所示的查詢範例也可以使用隱含型別來表示：

// Use of var is optional here and in all queries.
// queryCities is an IEnumerable<City> just as 
// when it is explicitly typed.
var queryCities =
    from city in cities
    where city.Population > 100000
    select city;

如需詳細資訊，請參閱隱含型別區域變數 (C# 程式設計手冊)和LINQ 查詢作業中的型別關聯性 (C#)。

起始查詢運算式

查詢運算式必須以 from 子句開頭。這個子句同時指定了資料來源和範圍變數。在周遊來源序列的同時，範圍變數代表來源序列中的每個連續項目。範圍變數是強型別 (Strongly Typed)，以資料來源中項目的型別做為依據。在下面的範例中，因為 countries 是 Country 物件的陣列，所以範圍變數的型別也是 Country。由於範圍變數是強型別，因此您可以使用點運算子存取該型別的任何可用成員。

IEnumerable<Country> countryAreaQuery =
    from country in countries
    where country.Area > 500000 //sq km
    select country;

在以分號或「接續」(Continuation) 子句結束查詢之前，範圍變數都會在範圍中。

查詢運算式可以包含多個 from 子句。當來源序列中的每個項目本身就是集合或者包含了集合時，請使用額外的 from 子句。例如，假設您有一個 Country 物件的集合，而每個物件都包含一個名為 Cities 的 City 物件集合。如果要查詢每個 Country 中的 City 物件，請依照以下所示，使用兩個 from 子句：

IEnumerable<City> cityQuery =
    from country in countries
    from city in country.Cities
    where city.Population > 10000
    select city;

如需詳細資訊，請參閱from 子句 (C# 參考)。

結束查詢運算式

查詢運算式必須以 select 子句或 group 子句結尾。

group 子句

請使用 group 子句產生依您指定之索引鍵組織的群組序列。這個索引鍵可以是任何資料型別。例如，下列查詢會建立包含一個或多個 Country 物件的群組序列，而這些物件的索引鍵是 char 值。

var queryCountryGroups =
    from country in countries
    group country by country.Name[0];

如需群組的詳細資訊，請參閱 group 子句 (C# 參考)。

select 子句

請使用 select 子句產生其他所有類型的序列。簡單的 select 子句只會產生與資料來源中的物件相同之物件序列。在這個範例中，資料來源包含 Country 物件。 orderby 子句只會將項目排序成新的順序，而 select 子句則會產生重新排序過的 Country 物件序列。

IEnumerable<Country> sortedQuery =
    from country in countries
    orderby country.Area
    select country;

select 子句可以用來將來源資料轉換成新型別的序列。這種轉換也稱為「投影」(Projection)。在下面的範例中，select 子句會「投影」(Project) 匿名型別的序列，而該序列中只包含原始項目中的欄位子集。請注意，新的物件是使用物件初始設定式來初始化。

// Here var is required because the query
// produces an anonymous type.
var queryNameAndPop =
    from country in countries
    select new { Name = country.Name, Pop = country.Population };

如需使用 select 子句轉換來源資料之所有方法的詳細資訊，請參閱 select 子句 (C# 參考)。

使用 into 進行接續

您可以在 select 或 group 子句中使用 into 關鍵字，建立用來儲存查詢的暫存識別項。當您必須在群組或選取作業完成之後對查詢執行額外的查詢作業時，請執行上述作業。在下面的範例中，countries 會根據 1 千萬的人口範圍來分組。在建立這些群組之後，其他子句會篩選掉某些群組，然後再依遞增順序排序剩下的群組。為了執行這些額外的作業，必須使用 countryGroup 所代表的接續。

// percentileQuery is an IEnumerable<IGrouping<int, Country>>
var percentileQuery =
    from country in countries
    let percentile = (int) country.Population / 10000000
    group country by percentile into countryGroup
    where countryGroup.Key >= 20
    orderby countryGroup.Key
    select countryGroup;

// grouping is an IGrouping<int, Country>
foreach (var grouping in percentileQuery)
{
    Console.WriteLine(grouping.Key);
    foreach (var country in grouping)
        Console.WriteLine(country.Name + ":" + country.Population);
}

如需詳細資訊，請參閱into (C# 參考)。

篩選、排序和聯結

在開頭的 from 子句以及結尾的 select 或 group 子句之間，其他所有的子句 (where、join、orderby、from、let) 都是選擇性的子句。任何選擇性子句在查詢主體中的使用次數可以是零次，也可以是多次。

where 子句

請使用 where 子句，依據一個或多個述詞運算式，篩選掉來源資料中的項目。下列範例中的 where 子句有兩個述詞。

IEnumerable<City> queryCityPop =
    from city in cities
    where city.Population < 200000 && city.Population > 100000
    select city;

如需詳細資訊，請參閱where 子句 (C# 參考)。

orderby 子句

請使用 orderby 子句，依遞增或遞減順序排序結果。您也可以指定次要排序順序。下列範例使用 Area 屬性對 country 物件執行主要排序，接著再使用 Population 屬性執行次要排序。

IEnumerable<Country> querySortedCountries =
    from country in countries
    orderby country.Area, country.Population descending
    select country;

ascending 關鍵字是選擇性的；如果沒有指定順序，它就是預設的排序順序。如需詳細資訊，請參閱orderby 子句 (C# 參考)。

join 子句

請使用 join 子句，依據各項目中特定索引鍵的相等比較，讓某個資料來源的項目和另一個資料來源的項目產生關聯和 (或) 合併在一起。在 LINQ 中，聯結作業是在物件序列上執行，而這些物件的項目分屬於不同的型別。在您聯結兩個序列之後，必須使用 select 或 group 陳述式，指定要儲存在輸出序列中的項目。您也可以使用匿名型別，將每一組相關項目的屬性合併成輸出序列的新型別。下列範例會讓 Category 屬性符合 categories 字串陣列中其中一個分類的 prod 物件產生關聯，並篩選掉 Category 不符合 categories 中任何字串的產品。 select 陳述式會投影新的型別，而這個新型別的屬性同時取自 cat 和 prod。

var categoryQuery =
    from cat in categories
    join prod in products on cat equals prod.Category
    select new { Category = cat, Name = prod.Name };

您也可以執行群組聯結，方法是使用 into 關鍵字，將 join 作業的結果儲成為暫時變數。如需詳細資訊，請參閱join 子句 (C# 參考)。

let 子句

請使用 let 子句儲存運算式的結果，例如新範圍變數中的方法呼叫。在下列範例中，範圍變數 firstName 會儲存 Split 傳回之字串陣列的第一個元素。

string[] names = { "Svetlana Omelchenko", "Claire O'Donnell", "Sven Mortensen", "Cesar Garcia" };
IEnumerable<string> queryFirstNames =
    from name in names
    let firstName = name.Split(new char[] { ' ' })[0]
    select firstName;

foreach (string s in queryFirstNames)
    Console.Write(s + " ");
//Output: Svetlana Claire Sven Cesar

如需詳細資訊，請參閱let 子句 (C# 參考)。

查詢運算式中的子查詢

查詢子句本身可以包含查詢運算式，而這個運算式也稱為「子查詢」(Subquery)。每個子查詢都以自己的 from 子句開頭，而這個子句不一定會指向與第一個 from 子句相同的資料來源。例如，下列查詢顯示的是 select 陳述式中用來擷取群組作業結果的查詢運算式。

var queryGroupMax =
    from student in students
    group student by student.GradeLevel into studentGroup
    select new
    {
        Level = studentGroup.Key,
        HighestScore =
            (from student2 in studentGroup
             select student2.Scores.Average())
             .Max()
    };

如需詳細資訊，請參閱HOW TO：在分組作業上執行子查詢 (C# 程式設計手冊)。