C# HashSet

参考文章HashSet<T> 类 (System.Collections.Generic) | Microsoft Learn

HashSet 是 C# 中的一种集合类型，位于 System.Collections.Generic 命名空间内。它主要用于存储一组不重复的元素，这些元素没有固定的顺序。HashSet 是基于哈希表实现的，这意味着它的内部结构允许高效的查找、添加和删除操作，通常情况下这些操作的时间复杂度接近 O(1)，即常数时间复杂度。

构造函数

HashSet<T>()	初始化 HashSet<T> 类的新实例，该实例为空，并为集类型使用默认相等比较器。
HashSet<T>(IEnumerable<T>)	初始化 HashSet<T> 类的新实例，该实例使用集类型的默认相等比较器，包含从指定集合复制的元素，并且有足够的容量来容纳复制的元素数。
HashSet<T>(IEnumerable<T>, IEqualityComparer<T>)	初始化 HashSet<T> 类的新实例，该实例使用集类型的指定相等比较器，包含从指定集合复制的元素，并且有足够的容量来容纳复制的元素数。
HashSet<T>(IEqualityComparer<T>)	初始化 HashSet<T> 类的新实例，该实例为空，并为集类型使用指定的相等比较器。
HashSet<T>(Int32)	初始化 HashSet<T> 类的新实例，该实例为空，但为 capacity 项保留空间，并为集类型使用默认相等比较器。
HashSet<T>(Int32, IEqualityComparer<T>)	初始化 HashSet<T> 类的新实例，该实例使用集类型的指定相等比较器，并且有足够的容量来容纳 capacity 元素。
HashSet<T>(SerializationInfo, StreamingContext)	已过时. 使用序列化的数据初始化 HashSet<T> 类的新实例。

方法

Add(T)	将指定的元素添加到集。
Clear()	从 HashSet<T> 对象中删除所有元素。
Contains(T)	确定 HashSet<T> 对象是否包含指定的元素。
CopyTo(T[])	将 HashSet<T> 对象的元素复制到数组。
CopyTo(T[], Int32)	从指定的数组索引开始，将 HashSet<T> 对象的元素复制到数组。
CopyTo(T[], Int32, Int32)	从指定的数组索引开始，将 HashSet<T> 对象的指定元素数复制到数组。
CreateSetComparer()	返回一个 IEqualityComparer 对象，该对象可用于 HashSet<T> 对象的相等性测试。
EnsureCapacity(Int32)	确保此哈希集可以保留指定数量的元素，而无需进一步扩展其后盾存储。
Equals(Object)	确定指定的对象是否等于当前对象。 (继承自 Object)
ExceptWith(IEnumerable<T>)	从当前 HashSet<T> 对象中删除指定集合中的所有元素。
GetEnumerator()	返回循环访问 HashSet<T> 对象的枚举数。
GetHashCode()	用作默认哈希函数。 (继承自 Object)
GetObjectData(SerializationInfo, StreamingContext)	已过时. 实现 ISerializable 接口并返回序列化 HashSet<T> 对象所需的数据。
GetType()	获取当前实例的 Type。 (继承自 Object)
IntersectWith(IEnumerable<T>)	修改当前 HashSet<T> 对象以仅包含该对象和指定集合中存在的元素。
IsProperSubsetOf(IEnumerable<T>)	确定 HashSet<T> 对象是否为指定集合的适当子集。
IsProperSupersetOf(IEnumerable<T>)	确定 HashSet<T> 对象是否为指定集合的适当超集。
IsSubsetOf(IEnumerable<T>)	确定 HashSet<T> 对象是否为指定集合的子集。
IsSupersetOf(IEnumerable<T>)	确定 HashSet<T> 对象是否为指定集合的超集。
MemberwiseClone()	创建当前 Object的浅表副本。 (继承自 Object)
OnDeserialization(Object)	实现 ISerializable 接口，并在反序列化完成时引发反序列化事件。
Overlaps(IEnumerable<T>)	确定当前 HashSet<T> 对象和指定的集合是否共享公共元素。
Remove(T)	从 HashSet<T> 对象中删除指定的元素。
RemoveWhere(Predicate<T>)	从 HashSet<T> 集合中删除与指定谓词定义的条件匹配的所有元素。
SetEquals(IEnumerable<T>)	确定 HashSet<T> 对象和指定的集合是否包含相同的元素。
SymmetricExceptWith(IEnumerable<T>)	修改当前 HashSet<T> 对象以仅包含该对象或指定集合中存在的元素，但不包含两者。
ToString()	返回一个表示当前对象的字符串。 (继承自 Object)
TrimExcess()	将 HashSet<T> 对象的容量设置为它包含的实际元素数，向上舍入到附近特定于实现的值。
TryGetValue(T, T)	搜索集合中的给定值，并返回其查找的等值（如果有）。
UnionWith(IEnumerable<T>)	修改当前 HashSet<T> 对象，以包含本身、指定集合或两者中存在的所有元素。

以下是 HashSet 的一些主要特点和操作：

1. 唯一性：HashSet 中的每个元素都是唯一的，试图向 HashSet 中添加一个已经存在的元素不会改变 HashSet 的状态，同时返回 false 表示添加操作未能成功执行。

2. 无序性：虽然元素是以某种内部结构存储的，但 HashSet 不保证元素的存储顺序，元素的存储顺序可能与插入顺序不同。

3. 高效性：由于 HashSet 内部使用哈希表实现，所以它提供了非常快的查找、插入和删除操作。

4. 集合操作：HashSet 提供了一系列集合操作方法，比如 UnionWith（并集）、IntersectWith（交集）、ExceptWith（差集）、IsSubsetOf（是否为子集）、IsSupersetOf（是否为超集）、Overlaps（重叠）等。

5. 初始化：可以通过多种方式初始化 HashSet，包括直接创建空的 HashSet，或者通过集合初始化器一次性添加多个元素。

6. 遍历：可以使用 foreach 循环遍历 HashSet 中的元素，但不能通过索引访问元素，因为 HashSet 不支持索引。

7. 容量调整：HashSet 可以自动调整其内部存储容量以适应元素数量的变化。

示例代码

以下是一个简单的 HashSet 使用示例，展示了如何创建、添加元素、检查元素是否存在以及执行集合操作：

using System;
using System.Collections.Generic;

class Program
{
    static void Main()
    {
        // 创建一个整数类型的 HashSet
        HashSet<int> numbers = new HashSet<int>();

        // 添加元素
        numbers.Add(1);
        numbers.Add(2);
        numbers.Add(3);

        // 尝试添加一个已存在的元素
        bool added = numbers.Add(2); // 返回 false，因为元素 2 已经存在

        // 检查元素是否存在
        bool exists = numbers.Contains(2); // 返回 true

        // 执行集合操作
        HashSet<int> moreNumbers = new HashSet<int> { 3, 4, 5 };
        numbers.UnionWith(moreNumbers); // 合并两个集合

        // 输出集合中的所有元素
        foreach (int num in numbers)
        {
            Console.WriteLine(num);
        }

        // 输出结果可能是：1 2 3 4 5（顺序不定）
    }
}

在这个例子中，numbers 和 moreNumbers 两个 HashSet 通过 UnionWith 方法合并成了一个更大的集合。注意输出的结果中元素的顺序不是固定的，因为 HashSet 不保证元素的顺序。