如何在C#中使用LINQ计算时间戳序列的差值极值与平均值

我有一个无序的DateTimeOffset时间戳序列，需要计算相邻时间戳差值的最小值（Min）、最大值（Max）以及平均值（Average）。

示例数据 #

DateTimeOffset now = new DateTimeOffset(new DateTime(2022, 1, 1, 0, 0, 0, 0));
DateTimeOffset[] timestamps = new[] {
    now,
    now.AddSeconds(5),
    now.AddSeconds(10),
    now.AddSeconds(15),
    now.AddSeconds(30),
    now.AddSeconds(31)
};
    
IEnumerable<DateTimeOffset> timestampsSorted = timestamps.OrderByDescending(x => x);

预期输出 #

2022-01-01 00:00:31->2022-01-01 00:00:30 | 00:00:01
2022-01-01 00:00:30->2022-01-01 00:00:15 | 00:00:15
2022-01-01 00:00:15->2022-01-01 00:00:10 | 00:00:05
2022-01-01 00:00:10->2022-01-01 00:00:05 | 00:00:05
2022-01-01 00:00:05->2022-01-01 00:00:00 | 00:00:05

Min 00:00:01
Max 00:00:15
Avg 00:00:06.2000000

现有过程式实现 #

TimeSpan min = TimeSpan.MaxValue;
TimeSpan max = TimeSpan.MinValue;
List<TimeSpan> deltas = new();

for (int i = timestampsSorted.Count() - 1; i > 0; i--)
{
    DateTimeOffset later = timestamps.ElementAt(i);
    DateTimeOffset prev = timestamps.ElementAt(i - 1);

    TimeSpan delta = later - prev;
    
    if (delta > max) { max = delta; }
    if (delta < min) { min = delta; }

    deltas.Add(delta);
    Console.WriteLine($"{later:yyyy-MM-dd HH:mm:ss}->{prev:yyyy-MM-dd HH:mm:ss} | {delta}");
}

var result = new { 
    Min = min,
    Max = max,
    Avg = TimeSpan.FromMilliseconds(deltas.Average(d => d.TotalMilliseconds))
};

LINQ简化方案 #

利用LINQ的Zip方法可以快速生成相邻时间戳对，同时完成差值计算和统计，代码更简洁：

// 先对时间戳降序排序并转为列表，避免多次枚举
var sortedTimestamps = timestamps.OrderByDescending(t => t).ToList();

// 生成包含相邻时间戳及差值的集合
var deltaDetails = sortedTimestamps
    .Zip(sortedTimestamps.Skip(1), (later, prev) => new {
        LaterTime = later,
        PreviousTime = prev,
        TimeDelta = later - prev
    })
    .ToList(); // 转为列表，避免后续多次遍历原序列

// 输出每一组时间差详情
foreach (var detail in deltaDetails)
{
    Console.WriteLine($"{detail.LaterTime:yyyy-MM-dd HH:mm:ss}->{detail.PreviousTime:yyyy-MM-dd HH:mm:ss} | {detail.TimeDelta}");
}

// 计算统计结果
var result = new {
    MinDelta = deltaDetails.Min(d => d.TimeDelta),
    MaxDelta = deltaDetails.Max(d => d.TimeDelta),
    AvgDelta = TimeSpan.FromMilliseconds(deltaDetails.Average(d => d.TimeDelta.TotalMilliseconds))
};

// 输出统计信息
Console.WriteLine($"\nMin {result.MinDelta}");
Console.WriteLine($"Max {result.MaxDelta}");
Console.WriteLine($"Avg {result.AvgDelta}");

简化说明 #

1. Zip配对相邻元素：通过Zip将排序后的序列与跳过第一个元素的序列配对，直接得到每一组前后时间戳，同时计算出差值。
2. 一次性生成数据：将结果转为列表，避免后续操作多次枚举原序列，提升效率。
3. LINQ内置方法统计：直接使用Min、Max、Average方法完成统计，无需手动遍历比较。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者MaYaN