Лаба 10 — Iterators & Comparators (Ітератори і компаратори)

Мета

Навчитись реалізовувати IComparable<T> і IComparer<T> для управління порядком сортування об'єктів, а також IEnumerable<T> з yield return для лінивої генерації послідовностей. Побудувати аналітичний модуль клініки, де ці концепції мають природній практичний сенс.

Контекст

Система вже накопичує дані: пацієнти, лікарі, записи на прийом. Але жодного способу отримати відповідь на питання "хто з лікарів прийняв найбільше пацієнтів?" або "хто з пацієнтів витратив найбільше?" — немає. Це задача аналітики: обчислити статистику по кожному об'єкту і відсортувати за різними критеріями.

Порівняння і сортування в C# будуються на двох інтерфейсах:

IComparable<T> — природній порядок: клас сам знає як порівнювати себе з іншим. Один порядок, вбудований в тип.
IComparer<T> — зовнішній компаратор: окремий клас реалізує один критерій сортування. Таких компараторів можна мати скільки завгодно.

Генерація даних для аналітики природньо виражається через IEnumerable<T> з yield return — ліниве обчислення статистики для кожного об'єкта по черзі, замість того щоб спочатку побудувати весь масив у пам'яті.

Гілка

git checkout main
git pull
git checkout -b feature/iterators

Завдання 1 — `DoctorStats` і `IComparable`: природній порядок ⭐⭐

Умова

Клініці потрібен об'єкт що представляє аналітичний знімок по лікарю: скільки прийомів провів, яка загальна виручка, коли був останній прийом. Цей об'єкт повинен вміти порівнювати себе з іншим таким об'єктом — щоб масив DoctorStats[] можна було відсортувати одним викликом Array.Sort().

Що реалізувати

Створи клас DoctorStats у src/Models/DoctorStats.cs.

Властивості (тільки читання):

int DoctorId — ID лікаря
string FullName — повне ім'я
int AppointmentCount — загальна кількість прийомів
decimal TotalRevenue — сума GetCost() по всіх прийомах
DateTime LastAppointmentDate — дата останнього прийому (DateTime.MinValue якщо прийомів немає)

Конструктор: отримує всі п'ять значень, присвоює властивостям.

IComparable<DoctorStats>: реалізуй інтерфейс — визнач природній порядок: більша кількість прийомів = вища позиція в рейтингу. Тобто при сортуванні за зростанням (Array.Sort()) перший — той у кого найбільше прийомів.

override ToString(): один рядок — ID, ім'я, кількість прийомів, виручка, дата останнього прийому.

Підказки

IComparable<T> вимагає один метод: int CompareTo(T? other). Повертає від'ємне число якщо this йде перед other, нуль якщо рівні, додатнє якщо this йде після.
Щоб більша кількість прийомів опинилась першою (тобто сортування за спаданням через Sort() за зростанням), порівнюй навпаки: return other.AppointmentCount.CompareTo(this.AppointmentCount). Перевір цю логіку на папері з прикладом: лікар А = 5 прийомів, лікар Б = 2 прийоми — після Sort() А повинен бути першим.
DateTime.MinValue — константа "найраніша можлива дата" в C#. Зручно як маркер "прийомів не було".
Конструктор DoctorStats не рахує статистику сам — він лише зберігає готові значення. Підрахунок буде в AnalyticsManager (Завдання 4).

📖 IComparable<T> — Microsoft Docs
📖 Array.Sort — Microsoft Docs

Що перевірити

Створи вручну кілька DoctorStats з різною кількістю прийомів, помісти в масив DoctorStats[], виклич Array.Sort() — переконайся що лікар з найбільшою кількістю прийомів стоїть першим.

Адаптація до вашого домену

Клініка	Готель	Ресторан	Університет	Прокат авто	Бібліотека	Спортзал
`DoctorStats`	`StaffStats`	`WaiterStats`	`LecturerStats`	`ManagerStats`	`LibrarianStats`	`TrainerStats`
`AppointmentCount`	к-сть check-in	к-сть столів	к-сть курсів	к-сть оренд	к-сть видач	к-сть сесій
`TotalRevenue`	загальна виручка	загальна виручка	к-сть студентів	загальна виручка	к-сть повернень	загальна виручка
більше прийомів = вище	більше обслугованих = вище	більше столів = вище	більше курсів = вище	більше оренд = вище	більше видач = вище	більше сесій = вище

Коміт

git add src/Models/DoctorStats.cs
git commit -m "Lab10 Task1: add DoctorStats with IComparable<DoctorStats> by appointment count"

Завдання 2 — `PatientStats` і `IComparable` ⭐⭐

Умова

За аналогією з DoctorStats — статистичний об'єкт для пацієнта: скільки візитів, скільки витрачено, дата останнього візиту. Природній порядок — за кількістю візитів (найактивніший пацієнт — перший).

Що реалізувати

Створи клас PatientStats у src/Models/PatientStats.cs.

Властивості: int PatientId, string FullName, int VisitCount, decimal TotalSpent, DateTime LastVisitDate.

IComparable<PatientStats>: природній порядок — більша кількість візитів = вища позиція.

override ToString(): один рядок з усіма даними.

Підказки

Структура ідентична DoctorStats — той самий патерн, різні поля і логіка порівняння. Одна з цілей цього завдання — закріпити патерн на другому прикладі.
Зверни увагу на LastVisitDate == DateTime.MinValue у ToString() — якщо прийомів не було, виводь щось читабельне замість 01.01.0001.

Що перевірити

Виклич Array.Sort() на масиві PatientStats[] — пацієнт з найбільшою кількістю візитів повинен бути першим.

Адаптація до вашого домену

Клініка	Готель	Ресторан	Університет	Прокат авто	Бібліотека	Спортзал
`PatientStats`	`GuestStats`	`CustomerStats`	`StudentStats`	`ClientStats`	`ReaderStats`	`MemberStats`
`VisitCount`	к-сть ночей	к-сть відвідин	к-сть курсів	к-сть оренд	к-сть видач	к-сть тренувань
`TotalSpent`	загальна сума	загальна сума	середній бал	загальна сума	штрафи сплачені	загальна сума
більше візитів = вище	більше ночей = вище	більше відвідин = вище	більше курсів = вище	більше оренд = вище	більше видач = вище	більше тренувань = вище

Коміт

git add src/Models/PatientStats.cs
git commit -m "Lab10 Task2: add PatientStats with IComparable<PatientStats> by visit count"

Завдання 3 — `IComparer`: множинні критерії сортування ⭐⭐⭐

Умова

IComparable<T> дає один фіксований порядок. Але аналітичний модуль потребує кілька: лікарів можна ранжувати за навантаженням, за виручкою, за алфавітом. Для цього є IComparer<T> — окремий клас що реалізує один критерій і передається в List<T>.Sort(comparer).

Що реалізувати

Створи папку src/Comparators/. В ній — чотири класи:

DoctorStatsByRevenue — реалізує IComparer<DoctorStats>. Сортує за TotalRevenue за спаданням (більша виручка = вище).

DoctorStatsByName — реалізує IComparer<DoctorStats>. Сортує за FullName за зростанням (А → Я). Для порівняння рядків використовуй string.Compare(x, y, StringComparison.CurrentCulture).

PatientStatsBySpent — реалізує IComparer<PatientStats>. Сортує за TotalSpent за спаданням.

PatientStatsByLastVisit — реалізує IComparer<PatientStats>. Сортує за LastVisitDate за спаданням (найновіший візит = вище). Для порівняння дат: DateTime реалізує IComparable, тому y.LastVisitDate.CompareTo(x.LastVisitDate) дає спадний порядок.

Підказки

IComparer<T> вимагає один метод: int Compare(T? x, T? y). Та сама семантика що й CompareTo — від'ємне якщо x перед y, нуль якщо рівні, додатнє якщо x після y.
Обробляй null явно: якщо x == null && y == null → 0; якщо тільки x == null → -1; якщо тільки y == null → 1. Компілятор вимагає цього бо тип може бути nullable.
Щоб отримати спадний порядок з CompareTo, просто міняй місцями x і y: return y.TotalRevenue.CompareTo(x.TotalRevenue) дає спадний замість зростаючого.
Використання: list.Sort(new DoctorStatsByRevenue()) — List<T>.Sort() приймає IComparer<T> як аргумент.

📖 IComparer<T> — Microsoft Docs
📖 List<T>.Sort(IComparer) — Microsoft Docs

Що перевірити

Зроби один список DoctorStats, відсортуй його чотирма різними способами і виведи — переконайся що порядок щоразу різний:

.Sort() — за кількістю прийомів (IComparable)
.Sort(new DoctorStatsByRevenue()) — за виручкою
.Sort(new DoctorStatsByName()) — за ім'ям

Адаптація до вашого домену

Клініка	Готель	Ресторан	Університет	Прокат авто	Бібліотека	Спортзал
`DoctorStatsByRevenue`	`StaffStatsByRevenue`	`WaiterStatsByRevenue`	`LecturerStatsByStudents`	`ManagerStatsByRevenue`	`LibrarianStatsByIssues`	`TrainerStatsByRevenue`
`DoctorStatsByName`	`StaffStatsByName`	`WaiterStatsByName`	`LecturerStatsByName`	`ManagerStatsByName`	`LibrarianStatsByName`	`TrainerStatsByName`
`PatientStatsBySpent`	`GuestStatsBySpent`	`CustomerStatsBySpent`	`StudentStatsByGrade`	`ClientStatsBySpent`	`ReaderStatsByIssues`	`MemberStatsBySpent`
`PatientStatsByLastVisit`	`GuestStatsByLastStay`	`CustomerStatsByLastVisit`	`StudentStatsByLastCourse`	`ClientStatsByLastRental`	`ReaderStatsByLastLoan`	`MemberStatsByLastSession`

Коміт

git add src/Comparators/
git commit -m "Lab10 Task3: add IComparer<T> comparators for DoctorStats and PatientStats"

Завдання 4 — `AnalyticsManager` і `yield return`: ліниве обчислення ⭐⭐⭐

Умова

Де і як обчислювати статистику? Можна зробити метод що будує весь масив DoctorStats[] одразу і повертає його. Але є кращий підхід: IEnumerable<T> з yield return — метод обчислює статистику для кожного лікаря по черзі і одразу повертає результат, не накопичуючи весь масив.

Це важливо коли лікарів тисячі — ти можеш зупинитись після першого десятка і решту не обчислювати взагалі.

Що реалізувати

Створи клас AnalyticsManager у src/Managers/AnalyticsManager.cs.

Залежності через конструктор:

AnalyticsManager(AppointmentManager appointments, DoctorManager doctors, PatientManager patients)

Метод IEnumerable<DoctorStats> ComputeDoctorStats():

Отримай всіх лікарів через _doctors.GetAll() і всі прийоми через _appointments.GetAll()
Для кожного лікаря (цикл for) — пройди по всіх прийомах і знайди його прийоми: порахуй кількість, суму GetCost(), знайди максимальну дату
Замість return new DoctorStats(...) — використовуй yield return new DoctorStats(...)
Метод повертає IEnumerable<DoctorStats>, тобто компілятор перетворює його на state machine

Метод IEnumerable<PatientStats> ComputePatientStats(): аналогічно для пацієнтів.

Оновлення Clinic.cs: додай public AnalyticsManager Analytics { get; } і ініціалізуй у конструкторі: Analytics = new AnalyticsManager(Appointments, Doctors, Patients).

Підказки

yield return в методі з типом повернення IEnumerable<T> перетворює метод на ітератор. Після кожного yield return виконання методу "призупиняється" і відновлюється при наступному запиті елемента. Ось чому це "ліниво" — наступний DoctorStats не обчислюється поки його не запросили.
Щоб переконатись в ліниві: поклади Console.WriteLine("обчислюю " + doctors[i].FullName) перед yield return. При foreach по результату побачиш що рядки виводяться по одному під час ітерації, а не всі одразу на початку.
Щоб зібрати результати в List<DoctorStats>:
```
List<DoctorStats> list = new List<DoctorStats>();
foreach (DoctorStats s in analytics.ComputeDoctorStats())
    list.Add(s);
```
Тут foreach споживає ітератор по одному елементу.
Максимальна дата: починай з DateTime.MinValue і оновлюй коли appointments[j].ScheduledAt > lastDate.

📖 yield return — Microsoft Docs
📖 IEnumerable<T> — Microsoft Docs
📖 Iterators — C# Guide

Що перевірити

ComputeDoctorStats() повертає правильну кількість елементів (рівно стільки скільки лікарів)
Для лікаря без прийомів: AppointmentCount == 0, TotalRevenue == 0, LastAppointmentDate == DateTime.MinValue
foreach по результату без збереження в список — також працює

Адаптація до вашого домену

Клініка	Готель	Ресторан	Університет	Прокат авто	Бібліотека	Спортзал
`AnalyticsManager`	`AnalyticsManager`	`AnalyticsManager`	`AnalyticsManager`	`AnalyticsManager`	`AnalyticsManager`	`AnalyticsManager`
`ComputeDoctorStats()`	`ComputeStaffStats()`	`ComputeWaiterStats()`	`ComputeLecturerStats()`	`ComputeManagerStats()`	`ComputeLibrarianStats()`	`ComputeTrainerStats()`
`ComputePatientStats()`	`ComputeGuestStats()`	`ComputeCustomerStats()`	`ComputeStudentStats()`	`ComputeClientStats()`	`ComputeReaderStats()`	`ComputeMemberStats()`
`yield return` по кожному лікарю	по кожному співробітнику	по кожному офіціанту	по кожному викладачу	по кожному менеджеру	по кожному бібліотекарю	по кожному тренеру

Коміт

git add src/Managers/AnalyticsManager.cs src/Clinic.cs
git commit -m "Lab10 Task4: add AnalyticsManager with yield return for IEnumerable<DoctorStats/PatientStats>"

Завдання 5 — Меню аналітики: все разом ⭐⭐⭐

Умова

DoctorStats, PatientStats, компаратори, AnalyticsManager — все готово. Тепер підключи це до меню. Новий пункт "8. Аналітика" з п'ятьма варіантами звітів.

Що реалізувати

Program.cs — додай "8. Аналітика" до головного меню і функцію AnalyticsMenu(Clinic clinic).

Підменю з варіантами:

Лікарі за навантаженням — ComputeDoctorStats() → зібрати в List<DoctorStats> → .Sort() (використовує IComparable) → вивести
Лікарі за виручкою — .Sort(new DoctorStatsByRevenue())
Лікарі за іменем — .Sort(new DoctorStatsByName())
Пацієнти за кількістю візитів — ComputePatientStats() → .Sort() (IComparable)
Пацієнти за витратами — .Sort(new PatientStatsBySpent())

Два допоміжних методи для збору результатів:

CollectDoctorStats(Clinic clinic) → збирає IEnumerable<DoctorStats> у List<DoctorStats> через foreach
CollectPatientStats(Clinic clinic) → аналогічно

Підказки

Виклик clinic.Analytics.ComputeDoctorStats() повертає IEnumerable<DoctorStats> — ітератор, не список. Щоб сортувати, потрібен List<DoctorStats>. Збирай через foreach + .Add().
Один і той самий CollectDoctorStats() можна викликати для кожного пункту меню — метод щоразу починає ітерацію заново.
При сортуванні зверни увагу: .Sort() без аргументу вимагає що тип реалізує IComparable<T>. .Sort(comparer) з аргументом — використовує переданий компаратор. Обидва методи існують на List<T>.
using ClinicApp.Comparators; — не забудь додати у верхній частині Program.cs.

📖 List<T>.Sort() — Microsoft Docs

Що перевірити

Запусти dotnet run. Відкрий "8. Аналітика". Перевір кожен з п'яти пунктів:

Лікарі виводяться у правильному порядку для кожного критерію
Після сортування за навантаженням і за виручкою порядок різний (якщо тестові дані різноманітні)
Пацієнти без жодного запису виводяться з Візитів: 0 і датою —

Адаптація до вашого домену

Клініка	Готель	Ресторан	Університет	Прокат авто	Бібліотека	Спортзал
`8. Аналітика`	`8. Аналітика`	`8. Аналітика`	`8. Аналітика`	`8. Аналітика`	`8. Аналітика`	`8. Аналітика`
Лікарі за навантаженням	Персонал за check-in	Офіціанти за столами	Викладачі за курсами	Менеджери за орендами	Бібліотекарі за видачами	Тренери за сесіями
Лікарі за виручкою	Персонал за виручкою	Офіціанти за виручкою	Викладачі за студентами	Менеджери за виручкою	Бібліотекарі за відділами	Тренери за виручкою
Пацієнти за кількістю візитів	Гості за ночами	Клієнти за відвідинами	Студенти за курсами	Клієнти за орендами	Читачі за видачами	Учасники за тренуваннями
Пацієнти за витратами	Гості за витратами	Клієнти за витратами	Студенти за балом	Клієнти за витратами	Читачі за штрафами	Учасники за витратами

Коміт

git add src/Program.cs
git commit -m "Lab10 Task5: add Analytics menu item 8 with sort options for doctors and patients"

Перевірка перед здачею

cd src
dotnet build
dotnet run

8. Аналітика з'явилась у головному меню
"Лікарі за навантаженням" і "Лікарі за виручкою" дають різний порядок
"Лікарі за іменем" дає алфавітний порядок
Пацієнт без записів показує Візитів: 0 і дату —
Видалення IComparable з DoctorStats призводить до помилки компіляції при .Sort() без аргументу
DoctorStatsByRevenue — окремий клас, реалізує IComparer<DoctorStats>

Питання для самоперевірки

Чим IComparable<T> відрізняється від IComparer<T>? Коли використовувати перше, коли друге?
Що повертає CompareTo при рівних значеннях? Що станеться якщо завжди повертати 0?
Чому yield return у ComputeDoctorStats() дає "ліниве" обчислення? Коли саме виконується тіло циклу?
Як отримати з IEnumerable<T> лише перші N елементів без LINQ? (підказка: foreach + лічильник)
Що станеться якщо викликати .Sort() на List<DoctorStats> після того як видалиш IComparable<DoctorStats> з класу?
Порівняй: ComputeDoctorStats() з yield return vs метод що будує і повертає DoctorStats[]. В чому різниця у поведінці при великій кількості лікарів?

Злиття

git checkout main
git merge --no-ff feature/iterators -m "Merge feature/iterators: Lab10 — DoctorStats, PatientStats, IComparable, IComparer, AnalyticsManager"
git push

Наступна лаба: git checkout -b feature/reflection — атрибути і рефлексія.