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C# 中的 HashSet＜T＞

article 2025/1/20 7:09:20

最近项目中有一个需求是使用Excel模版批量上传数据，偶然碰到数据中有重复的值导致上传失败的问题，为了避免此种情景的再次出现，我查询了一些资料，最终决定使用 HashSet<T>来对数据进行去重处理。

此文特意整理了HashSet<T>的一些相关内容，以备后续再碰到时快速上手使用~

下面是对HashSet<T>的一些整理内容：

C# 中的 `HashSet<T>`

HashSet<T> 是 C# 中提供的一种集合类型，位于 System.Collections.Generic 命名空间下，继承自 ICollection<T> 接口。它是一个基于哈希表实现的集合，因此具有较高的查找效率。

HashSet 的特性

1. 无序性：

○ HashSet<T> 不保持元素的插入顺序。其内部是基于哈希表实现的，元素的顺序并不固定。

2. 不允许重复元素：

○ HashSet<T> 不允许包含重复的元素。添加一个已存在的元素时，集合不会改变，且不会抛出异常。

3. 查找、添加和删除的时间复杂度：

○ 查找、添加和删除操作的平均时间复杂度为 O(1)，这使得 HashSet<T> 在进行大规模数据操作时表现非常高效。

4. 支持集合操作：

○ HashSet<T> 提供了一些用于集合操作的方法，如并集、交集、差集等，能够方便地进行集合的数学运算。

5. 泛型支持：

○ HashSet<T> 是一个泛型集合，可以存储任何类型的元素。

6. 不支持索引访问：

○ HashSet<T> 不支持通过索引来访问其元素（没有 this[] 索引器）。如果你需要按索引访问元素，可以考虑使用 List<T> 或 Array。

`HashSet<T>` 常用方法

1. Add：

HashSet<int> set = new HashSet<int>();
set.Add(1);  // 返回 true
set.Add(1);  // 返回 false, 不会添加重复元素

○ 向集合中添加元素。若元素已存在，则不会添加，并返回 false。

2. Remove：

set.Remove(1);  // 返回 true, 移除元素 1

○ 从集合中移除指定的元素。如果元素存在，则返回 true，否则返回 false。

3. Contains：

set.Contains(1);  // 返回 false, 因为 1 已被移除

○ 检查集合是否包含指定的元素。如果包含，返回 true，否则返回 false。

4. Clear：

set.Clear();  // 清空集合

○ 移除集合中的所有元素。

5. UnionWith：

HashSet<int> set2 = new HashSet<int> { 2, 3, 4 };
set.UnionWith(set2);  // 当前集合包含 1 和 2, 3, 4

○ 计算当前集合与指定集合的并集，将并集结果存回当前集合。

6. IntersectWith：

set.IntersectWith(set2);  // 当前集合为交集：{2}

○ 计算当前集合与指定集合的交集，并将交集结果存回当前集合。

7. ExceptWith：

set.ExceptWith(set2);  // 当前集合为差集：{1}

○ 计算当前集合与指定集合的差集，并将差集结果存回当前集合。

8. SymmetricExceptWith：

set.SymmetricExceptWith(set2);  // 当前集合为：{1, 3, 4}

○ 计算当前集合与指定集合的对称差集，将对称差集结果存回当前集合。

9. Count：

int count = set.Count;  // 获取集合的元素个数

○ 获取集合中元素的数量。

10. CopyTo：

● 将 HashSet<T> 的元素复制到一个数组中。

int[] array = new int[set.Count];
set.CopyTo(array);  // 将集合的元素复制到数组

使用场景

1. 去重操作：

HashSet<int> numbers = new HashSet<int> { 1, 2, 2, 3, 3, 4 };
// numbers 将只包含 { 1, 2, 3, 4 }

○ 如果你需要确保集合中没有重复的元素，可以使用 HashSet<T>。例如，在处理用户输入、从列表中去重时，可以利用其自动去重的特性。

2. 集合操作：

○ 当你需要对多个集合进行交集、并集、差集等操作时，HashSet<T> 提供了方便且高效的方法。例如，在处理权限集合时，交集可以表示共同的权限，差集可以表示独有的权限。

3. 高效查找：

○ 如果需要频繁进行元素查找（是否包含某个元素），HashSet<T> 是一个理想的选择，具有 O(1) 的查找时间复杂度。

4. 从大量数据中找出独特值：

○ 在处理大量数据时，HashSet<T> 可以有效地从中找出独特的值。例如，去重用户的电子邮件地址或从日志中提取唯一事件。

5. 避免重复数据：

○ 如果你有一个动态的数据流并且想要存储其中的唯一元素，HashSet<T> 也非常适合。例如，存储访问过的页面、注册过的用户等。
示例代码

using System;
using System.Collections.Generic;

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        // 创建一个 HashSet 集合
        HashSet<int> set = new HashSet<int>();

        // 添加元素
        set.Add(1);
        set.Add(2);
        set.Add(3);
        set.Add(1);  // 不会添加重复元素

        // 判断元素是否存在
        Console.WriteLine(set.Contains(1));  // 输出 true
        Console.WriteLine(set.Contains(4));  // 输出 false

        // 移除元素
        set.Remove(2);

        // 打印集合的元素
        foreach (var item in set)
        {
            Console.WriteLine(item);  // 输出 1, 3
        }
    }
}