针对嵌套IGrouping的类SelectMany扩展方法实现方案

对一个 enumerable 连续调用两次.GroupBy()后，会得到嵌套的IGrouping集合：

IEnumerable<IGrouping<TOuterKey, IGrouping<TInnerKey, TElement>>> source = enumerable.GroupBy(o => o.InnerKey).GroupBy(g => g.OuterKey);

普通嵌套IEnumerable只需调用.SelectMany()就能扁平化，但IGrouping的扁平化实现起来没那么简单。我想编写如下通用扩展方法，请问该如何实现？

public static IEnumerable<IGrouping<TResultKey, TResultElement>> SelectMany<TOuterKey, TInnerKey, TInputElement, TResultKey, TResultElement>(
    this IEnumerable<IGrouping<TOuterKey, IGrouping<TInnerKey, TInputElement>>> source,
    Func<IGrouping<TOuterKey, IGrouping<TInnerKey, TInputElement>>, TResultKey> keySelector,
    Func<TOuterKey, TInnerKey, TInputElement, TResultElement> valueSelector)

要实现这个扩展方法，核心难点在于IGrouping<TKey, TElement>是接口，.NET框架内部的分组实现类无法直接实例化，因此我们需要先自定义一个IGrouping的实现类，再完成扩展方法的逻辑：

1. 自定义IGrouping实现类 #

internal class Grouping<TKey, TElement> : IGrouping<TKey, TElement>
{
    public TKey Key { get; }
    private readonly IEnumerable<TElement> _elements;

    public Grouping(TKey key, IEnumerable<TElement> elements)
    {
        Key = key;
        _elements = elements;
    }

    public IEnumerator<TElement> GetEnumerator() => _elements.GetEnumerator();
    IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator() => GetEnumerator();
}

2. 实现扩展方法 #

public static IEnumerable<IGrouping<TResultKey, TResultElement>> SelectMany<TOuterKey, TInnerKey, TInputElement, TResultKey, TResultElement>(
    this IEnumerable<IGrouping<TOuterKey, IGrouping<TInnerKey, TInputElement>>> source,
    Func<IGrouping<TOuterKey, IGrouping<TInnerKey, TInputElement>>, TResultKey> keySelector,
    Func<TOuterKey, TInnerKey, TInputElement, TResultElement> valueSelector)
{
    // 展开嵌套分组，提取所有元素及其关联的外层键、内层键，同时计算结果键
    var flattenedItems = source.SelectMany(outerGroup =>
        outerGroup.SelectMany(innerGroup =>
            innerGroup.Select(element => new
            {
                OuterKey = outerGroup.Key,
                InnerKey = innerGroup.Key,
                InputElement = element,
                ResultKey = keySelector(outerGroup)
            })));

    // 按结果键重新分组，并用自定义Grouping类包装返回
    return flattenedItems
        .GroupBy(item => item.ResultKey, item => valueSelector(item.OuterKey, item.InnerKey, item.InputElement))
        .Select(group => new Grouping<TResultKey, TResultElement>(group.Key, group));
}

逻辑说明 #

1. 展开嵌套分组：通过两层SelectMany把外层分组、内层分组完全展开，同时为每个元素关联外层键、内层键，以及通过keySelector计算出的结果键。
2. 重新分组与包装：用展开后的元素按结果键分组，再将每个分组转换为自定义的Grouping实例，最终返回符合要求的IEnumerable<IGrouping<TResultKey, TResultElement>>。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Philip Atz