如何用单条LINQ语句实现两整数列表按末尾数字配对并排序？

给定两个元素互不重复的正整数序列integerList1和integerList2，需要获取满足以下条件的NumberPair集合：

• 配对第一个元素来自integerList1，第二个来自integerList2；
• 两个元素末尾数字相同；
• NumberPair包含Item1和Item2字段；
• 结果需按Item1升序排序，Item1相同时按Item2升序排序。

示例 #

输入：

integerList1: new[] { 1, 12, 4, 5, 78 }
integerList2: new[] { 1, 42, 75, 65, 8, 97 }

预期结果：

new[]
{
     new NumberPair{Item1 = 1, Item2 = 1},
     new NumberPair{Item1 = 5, Item2 = 65},
     new NumberPair{Item1 = 5, Item2 = 75},
     new NumberPair{Item1 = 12, Item2 = 42},
     new NumberPair{Item1 = 78, Item2 = 8}
}

现有尝试代码 #

用户原本的实现代码（非单条LINQ查询）：

var lastDigitsGroups1 = integerList1.GroupBy(num => num % 10).ToDictionary(kvp => kvp.Key, kvp => kvp.ToList());
var lastDigitsGroups2 = integerList2.GroupBy(num => num % 10).ToDictionary(kvp => kvp.Key, kvp => kvp.ToList());
var intersection = lastDigitsGroups1.Keys.Intersect(lastDigitsGroups2.Keys);
foreach (var item in intersection)
{
    var np = new NumberPair { Item1 = lastDigitsGroups1[item].FirstOrDefault(), Item2 = lastDigitsGroups2[item].FirstOrDefault() };
    yield return np;
}

单条LINQ查询解决方案 #

基础实现（简洁直观） #

通过笛卡尔积筛选+排序，直接完成所有要求：

var result = integerList1
    .SelectMany(num1 => integerList2
        .Where(num2 => num1 % 10 == num2 % 10)
        .Select(num2 => new NumberPair { Item1 = num1, Item2 = num2 }))
    .OrderBy(np => np.Item1)
    .ThenBy(np => np.Item2)
    .ToList();

代码说明

1. SelectMany生成两个列表的笛卡尔积，同时筛选出末尾数字相同的配对；
2. 每个符合条件的配对直接实例化为NumberPair对象；
3. 最后通过OrderBy+ThenBy完成排序规则。

性能优化版（大数据量场景） #

如果数据量较大，可通过分组关联减少无效遍历：

var result = integerList1.GroupBy(num => num % 10)
    .Join(
        integerList2.GroupBy(num => num % 10),
        g1 => g1.Key,
        g2 => g2.Key,
        (g1, g2) => g1.SelectMany(num1 => g2.Select(num2 => new NumberPair { Item1 = num1, Item2 = num2 })))
    .SelectMany(np => np)
    .OrderBy(np => np.Item1)
    .ThenBy(np => np.Item2)
    .ToList();

优化说明

1. 先分别对两个列表按末尾数字分组；
2. 通过Join关联拥有相同末尾数字的分组；
3. 对每组内的元素生成所有配对并展平结果；
4. 最后执行排序，避免全量笛卡尔积的性能损耗。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Fatality99