LINQ 裡的 Union、 Intersect、 Except 操作

1. 前言

我們來聊一個超有趣、而且在實務上很常用的主題：LINQ 的多集合操作 — Union、Intersect、Except。這些方法讓你可以像在玩集合代數一樣操作集合（或者像在桌上數兩包貼紙一樣 — 其實差不多啦）。如果你沒聽過集合代數（或早就忘了），聽起來可能有點嚇人。其實超簡單：想像你有兩袋水果。集合代數就是讓你知道，哪些水果兩袋都有，哪些只有一袋有，還有如果把兩袋合起來會有哪些水果。就像玩貼紙一樣：可以全部加起來、找出重複的、或把一袋的從另一袋扣掉。就這麼簡單。

實戰： 這些方法超方便，像是你要合併兩個查詢的結果、找出共同元素、或是比對兩個集合的差異。例如：

• 做出一份所有出現在銷售清單或採購清單裡的商品總表。
• 找出兩邊都有的商品 — 也就是交集。
• 或是找出倉庫裡有但沒賣出去的商品 — 有些東西真的放太久啦！

實際應用： 集合代數到處都用得到：像是根據訂閱過濾用戶、找出同時在不同群組的人、查找唯一或重複的訂單、比對兩個不同查詢的結果，還有很多很多。

2. Union 操作 — 合併集合

很簡單，我們直接來看例子。假設你有兩個商品清單：

List<string> warehouseProducts = new List<string> { "牛奶", "麵包", "起司", "雞蛋" };
List<string> recentlySold = new List<string> { "麵包", "起司", "莎樂美腸", "茶" };

Union 到底做什麼？

Union 會回傳唯一、至少出現在其中一個集合裡的元素。
意思就是 — 合併。

var allProducts = warehouseProducts.Union(recentlySold);

foreach (var product in allProducts)
{
    Console.WriteLine(product);
}
// 會印出：牛奶, 麵包, 起司, 雞蛋, 莎樂美腸, 茶

視覺化大概長這樣：

用集合代數的話，Union 就是「或」：給我所有有出現過的東西。想像你有兩盒不同口味的茶 — 如果你想喝所有口味，不管有沒有重複 — 你只會喝一次。

Union 會自動去掉重複（根據元素型別的 Equals 跟 GetHashCode 實作）。如果你要合併自己的 class（像 Product），記得要正確實作這兩個方法，不然 Union 會怪怪的：明明一樣的東西卻被當成不同！

別忘了： 結果集合的順序會保留第一個集合的順序，新的元素會照它們在第二個集合第一次出現的順序加在後面。

物件範例

繼續我們的「商店」app。有兩個 Product 清單：

public class Product
{
    public string Name { get; set; }
    public string Category { get; set; }

    // 為了讓 Union/Intersect/Except 正常運作，要正確實作 Equals 跟 GetHashCode！
    public override bool Equals(object? obj) =>
        obj is Product other && Name == other.Name && Category == other.Category;

    public override int GetHashCode() => HashCode.Combine(Name, Category);
}

List<Product> stock = new()
{
    new Product { Name = "牛奶", Category = "乳製品" },
    new Product { Name = "麵包", Category = "麵包類" },
};

List<Product> sold = new()
{
    new Product { Name = "麵包", Category = "麵包類" },
    new Product { Name = "莎樂美腸", Category = "香腸" },
};

var all = stock.Union(sold);

// 注意：元素不會重複，
// 就算「看起來」一樣，只要邏輯上相等就只會有一個。 

foreach (var p in all)
    Console.WriteLine($"{p.Name} ({p.Category})");

常見錯誤： 如果沒 override Equals/GetHashCode，Union 會把值一樣的不同實例當成不同元素！

3. Intersect 操作 — 交集

Intersect 會回傳所有集合裡都有的元素。這就是集合代數裡的「且」。

範例

還記得前面的清單嗎：

var commonProducts = warehouseProducts.Intersect(recentlySold);
foreach (var product in commonProducts)
{
    Console.WriteLine(product);
}
// 會印出：麵包, 起司

視覺化：

什麼時候用得到？

• 你想知道今天賣出去哪些倉庫裡有的商品。
• 面試常問：「怎麼找兩個清單的交集？」 — LINQ 一行就搞定！
• 商業 app 裡常常要用交集來做多條件過濾。

注意事項跟常見錯誤

如果某個元素在集合裡出現多次，結果只會有一個。
對於複雜物件（像 Product class），還是要正確實作 Equals/GetHashCode。

物件範例

var commonObjects = stock.Intersect(sold);
foreach (var p in commonObjects)
    Console.WriteLine($"{p.Name} ({p.Category})");
// 只會印出 麵包 (麵包類)

4. Except 操作 — 差集

Except 會回傳只在第一個集合裡、但不在第二個集合的元素。

範例

var productsOnlyInStock = warehouseProducts.Except(recentlySold);
foreach (var product in productsOnlyInStock)
{
    Console.WriteLine(product);
}
// 會印出：牛奶, 雞蛋

也就是說，這些商品還在倉庫，但沒賣出去。

視覺化：

比喻

就像你把已經寄出去的文件從桌上拿掉 — 剩下的就是還沒寄的。

物件範例

var unsold = stock.Except(sold);
foreach (var p in unsold)
    Console.WriteLine($"{p.Name} ({p.Category})");
// 會印出：牛奶 (乳製品)

! 不直覺的地方

Except 會看順序：A.Except(B) 跟 B.Except(A) 完全不一樣！第一個集合是「要扣掉的來源」，第二個是「要刪掉的東西」。

5. LINQ 多集合操作的組合

有時候一個操作不夠用。比如你想找出只出現在倉庫或只出現在賣出清單裡的商品 — 但不能同時出現在兩邊（這叫「對稱差集」）。

對稱差集（集合的 "XOR"）：

var onlyInOne = warehouseProducts.Except(recentlySold)
                   .Union(recentlySold.Except(warehouseProducts));
foreach (var product in onlyInOne)
{
    Console.WriteLine(product);
}
// 會印出：牛奶, 雞蛋, 莎樂美腸, 茶

複雜邏輯時可以組合 LINQ 方法：

// 找出既不在倉庫也不在賣出清單，只在「預計進貨」清單裡的商品
List<string> expected = new() { "咖啡", "茶", "牛奶" };
var onlyExpected = expected.Except(warehouseProducts.Union(recentlySold));
foreach (var product in onlyExpected)
    Console.WriteLine(product);
// 會印出：咖啡

6. 自訂型別與 IEqualityComparer

有時候你不想比對所有欄位：比如你只在乎商品名稱，分類不重要。這時 LINQ 方法可以多傳一個參數 — IEqualityComparer<T>，讓你自訂比對規則。

自訂比較器範例：

class ProductNameComparer : IEqualityComparer<Product>
{
    public bool Equals(Product? x, Product? y) => x?.Name == y?.Name;
    public int GetHashCode(Product obj) => obj.Name.GetHashCode();
}

var comp = new ProductNameComparer();
var uniqueByName = stock.Union(sold, comp);
foreach (var p in uniqueByName)
    Console.WriteLine(p.Name); // 牛奶, 麵包, 莎樂美腸

這超方便，如果你不想改 Equals/GetHashCode，只想臨時用特殊規則比對物件。

7. 視覺圖解與表格

來總結一下（假設有 A 跟 B 兩個清單）：

A.Union(B)

A.Intersect(B)

A.Except(B)

圖解（如果能畫 Venn Diagram 就更棒了）：

      [A]        [B]
      oooooooooo
      oooooooo oooo
      ooooo oo   ooo
      ooo    ooo  oo
      oo      o  ooo
      ooo    ooo ooo

• Union：兩個圈圈裡所有東西。
• Intersect：只有中間交集。
• Except：只有 A 圈裡、沒碰到 B 的。

8. 用 Union、Intersect、Except 常見錯誤

錯誤 1：物件沒實作 Equals 跟 GetHashCode。
如果你的 class 沒 override 這兩個方法，Union、Intersect、Except 會亂搞：內容一樣的物件會被當成不同。結果你會拿到很奇怪（而且沒啥用）的結果。

錯誤 2：想只比對部分欄位卻沒用 IEqualityComparer。
比如你只想比商品名稱，不想比整個物件，Intersect 不會自動懂你的意思。沒明確給 IEqualityComparer，結果一定跟你想的不一樣。

錯誤 3：以為元素順序會保留。
很多人以為結果集合會保留合併或交集的順序。但其實要看方法：Union 會保留第一個集合的順序，但 Intersect 跟 Except 回傳的順序不一定。最好不要依賴順序。

錯誤 4：大集合沒考慮效能。
如果資料量很大，這些方法可能會很慢。可以先做聚合、過濾，或用 hash 結構（像 HashSet）來加速。

2

任務

C# SELF, 等級 33, 課堂 3

上鎖

使用 Intersect 找出共同元素

使用 Intersect 找出共同元素

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