集合： HashSet<T>

1. 入门

想象一下：你在开发一个网店系统，需要保存所有卖出去过的商品唯一编码的列表。或者更酷点，你写一个社交网络App，需要快速检查用户名是不是已经存在。再比如，你想统计一大段文本里有多少个不同的单词？

这些场景下我们都需要一个集合，每个元素只能出现一次。这时候HashSet<T>就闪亮登场了。

HashSet<T>就是一个存储无序唯一元素的集合。重点就是唯一。如果你试图加一个已经存在的元素到HashSet里，它会直接无视你的操作，不会加重复的。就像“只收独一无二的人”的俱乐部：你已经进来了，第二次就不让进了。

HashSet<T>的主要特点：

• 唯一性：保证集合里每个元素只出现一次。
• 性能：查找、添加和删除元素都超快。平均这些操作都是常数时间（O(1)），不管元素多少！这多亏了叫做哈希的机制。
• 无序：和List<T>不一样，HashSet<T>里的元素没有顺序。你不能通过索引拿到某个元素（比如“第五个元素”）。
• 基于哈希表：内部HashSet<T>用哈希表存元素，这就是它快的原因。我们现在不深挖哈希表怎么工作（那是进阶课题），你可以想象每个元素会“变成”一个特殊的数字码（哈希），以后就能超快找到它。

如果你用List<T>来存唯一元素，每次都得遍历整个列表，确认没有才加进去。大列表的话会超级慢。HashSet<T>直接秒加！

2. 程序员为啥要用HashSet<T>？

唯一集合的秘密

编程里经常有这种需求：要存不重复的元素。比如你解析App用户的email地址列表，想确保没有重复。或者收集文件夹里所有唯一的文件名。最简单的办法——用一个不能加重复元素的集合。

当然，你也可以用List<T>，手动检查元素是否存在再加：

var users = new List<string>();
if (!users.Contains("alice@example.com"))
    users.Add("alice@example.com");

但这个方法在数据量大时很拉胯——Contains在List里要遍历所有元素，用户一多，程序就慢得像老掉牙的Windows XP电脑。

HashSet<T>干了啥

HashSet<T>保证每个元素只存一次。它底层用哈希表（和字典类似），所以添加、查找、删除都超快——基本都是常数时间，不用遍历所有元素。

3. HashSet<T>的基本用法

声明和创建

要用它，不用引入额外库——这个类就在System.Collections.Generic命名空间里。

using System.Collections.Generic;

var emails = new HashSet<string>();

你也可以直接在构造函数里传初始值：

var fruits = new HashSet<string> { "苹果", "香蕉", "梨", "香蕉" };
// "香蕉"出现两次，但只会存一次！

添加元素

用Add方法加元素。如果之前没有这个元素，方法返回true。如果已经有了——啥都不干，返回false。

bool added = emails.Add("alice@example.com"); // true，元素加进去了
added = emails.Add("alice@example.com");      // false，已经有了，没加

有趣：你可以用同一个值疯狂调用Add一百遍——HashSet不会生气，只会礼貌地无视重复。

检查是否存在：Contains

要查元素在不在，用Contains方法：

if (emails.Contains("alice@example.com"))
    Console.WriteLine("这个email已经有了！");

删除元素

删除也很快：

emails.Remove("alice@example.com");

如果没有这个元素——没事，方法直接返回false。

4. 实战例子

我们来升级一下我们在课程里一直在写的学生CRM。

需求

假设系统要求每个用户必须有唯一的用户名（登录名）。加新用户前要检查唯一性，如果重复就要提示。

代码例子

using System;
using System.Collections.Generic;

class Program
{
    static void Main()
    {
        // 用来存唯一用户名的集合
        var userNames = new HashSet<string>();

        while (true)
        {
            Console.Write("输入用户名（或者输入leave退出）：");
            string name = Console.ReadLine();

            if (name == "leave")
                break;

            if (userNames.Add(name))
            {
                Console.WriteLine("用户名添加成功！");
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("错误：这个名字已经被占用，换一个吧。");
            }
        }

        Console.WriteLine("用户列表：");
        foreach (var user in userNames)
            Console.WriteLine($"- {user}");

        // 注意！输出顺序可能是乱的。
    }
}

就这么简单，我们就保证了唯一性。不用手动检查——HashSet全帮你搞定。

5. HashSet<T>内部怎么工作的？哈希码有啥用

类比：存储格子

想象你有一大堆用户名卡片，还有一张编号0到1000的桌子。每个用户名你都放到一个格子里，格子的编号是一个函数（GetHashCode）算出来的。如果卡片重复——它们会在同一个格子里，你就能很快知道用户名已经存在。

GetHashCode函数

HashSet<T>比较元素时，不是直接比值，而是先用GetHashCode()方法算出哈希码。大多数内置类型（int、string、double等）都已经实现得很高效了。

有趣的知识：如果你要存自定义类对象到HashSet<T>，一定要给这些类实现正确的相等比较和唯一码（Equals和GetHashCode方法），这样唯一性才靠谱。这个我们后面课会详细讲。

HashSet<T>常见新手错误

刚学用唯一集合时，大家常掉进的坑：以为HashSet<T>会按添加顺序存元素。其实不是！哈希集合不保证顺序，顺序可能是随机的。如果你在意顺序——得用别的集合，比如SortedSet<T>，但那是另一个故事了。

第二个常见错误——想用索引访问：

string name = userNames[0]; // 错误！HashSet<T>没有索引。

和数组或列表不一样，这里不能用编号取元素。只能用foreach遍历。

第三个常见混淆是序列化或保存哈希集合到文件时——因为顺序不确定，每次程序运行后元素顺序可能都不一样。

6. 集合操作：并集、交集、差集

HashSet<T>有一堆方法，让你像做数学集合那样操作它。比如：并集、交集、差集和对称差。

主要方法如下：

UnionWith(other)

IntersectWith(other)

ExceptWith(other)

SymmetricExceptWith(other)

例子：交集和并集

举个例子。有两个名字集合：

var groupA = new HashSet<string> { "安雅", "鲍里斯", "薇拉" };
var groupB = new HashSet<string> { "薇拉", "格列布", "达莎" };

// 找出两个组都有谁
var common = new HashSet<string>(groupA); // 复制内容，否则groupA会变！
common.IntersectWith(groupB);

Console.WriteLine("两个组都有：");
foreach (var name in common)
    Console.WriteLine(name); // 输出"薇拉"

// 合并两个组所有学生，谁都不丢：
var all = new HashSet<string>(groupA);
all.UnionWith(groupB);

Console.WriteLine("所有学生：");
foreach (var name in all)
    Console.WriteLine(name); // "安雅", "鲍里斯", "薇拉", "格列布", "达莎"

7. 其他方法和属性

Count——看看集合里有多少元素：

Console.WriteLine(userNames.Count);

Clear——全删掉（就像现实里的CTRL+A, DELETE）：

userNames.Clear();

SetEquals、IsSubsetOf、IsSupersetOf——检查集合是否相等、是否是子集、是否是超集等等。如果你玩（或者写）“数学家谁更牛”这种游戏很有用。

if (groupA.IsSubsetOf(groupB))
    Console.WriteLine("A组所有人都在B组里");

8. 在HashSet<T>里存自定义对象

前面说过，标准类型已经会算哈希和判断相等了。

但如果你想存比如用户对象，就得按某个属性（比如登录名）来判断相等：

class User
{
    public string Login { get; set; }

    public override bool Equals(object obj)
    {
        if (obj is User other)
            return Login == other.Login;
        return false;
    }

    public override int GetHashCode()
    {
        return Login.GetHashCode();
    }
}

// 现在可以这样：
var users = new HashSet<User>();
users.Add(new User { Login = "alice" });
users.Add(new User { Login = "bob" });
users.Add(new User { Login = "alice" }); // 不会加进去！

如果不重写Equals和GetHashCode方法，HashSet会把所有实例都当成不同的（即使登录名一样），因为默认是比内存地址。

2

任务

C# SELF, 第 27 级, 课程 4

已锁定

检查字符串唯一性

检查字符串唯一性

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1

调查/小测验

主要集合概览第 27 级，课程 4

不可用

主要集合概览

集合类型和generics

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