C# Academy · 课时

选择集合

Q: 「选择集合」这节课中我会学到什么？

权衡取舍与性能。 你通过在浏览器中直接运行的动手代码来练习 C# Academy，全天候 AI 导师会在你学习这节课的过程中回答你的问题。

权衡取舍与性能。

选择集合 是 CoddyKit 上的免费 C# Academy 课时。这是第 4 节课，共 4 节。你可以在下方免费阅读本课时的完整内容 — 然后在浏览器中使用内置代码编辑器和全天候 AI 导师进行实践。这是 C# Academy 学习路径的一部分，你的进度在网页和 CoddyKit 应用中同步。 C# Academy 课程共包含 4 节课。

先问一个问题

选择集合要从一个问题开始：您将如何访问数据？按位置、按键，还是只检查成员是否存在？

List、Dictionary 和 HashSet 分别适用于不同的访问模式。让工具匹配访问模式，代码就能保持快速而清晰。

按位置访问：列表

如果顺序很重要，并且您通过索引访问项目，请选择 List<T>。它会保留插入顺序，并提供 O(1) 的索引访问。

例如：由 steps 组成的队列、按显示顺序排列的行，或任何从头到尾遍历的序列。它允许重复项。

var steps = new List<string> { "mix", "bake", "cool" };
string first = steps[0]; // O(1) by index

按键访问：字典

如果您通过唯一标识符查找内容，请选择 Dictionary<K,V>。它将键映射到值，平均时间复杂度为 O(1)。

例如：从用户标识符映射到用户、从国家代码映射到名称，或从单词映射到其计数。键回答“是哪一个”，值承载数据。

var users = new Dictionary<int, string> {
    [101] = "Ann",
    [102] = "Bob"
};
string name = users[101];

成员关系与唯一性：HashSet

如果您只关心某个值是否存在，或者必须拒绝重复项，请选择 HashSet<T>。Contains 的平均时间复杂度为 O(1)。

例如：visited（已访问的）网址、允许的权限和不重复的标签。这里没有附加的值，只有元素是否存在。

var visited = new HashSet<string>();
if (visited.Add(url)) {
    // first time seeing this url
}

成本表

平均成本如下：List 的索引访问为 O(1)，但 Contains 为 O(n)。Dictionary 和 HashSet 的查找为 O(1)。

List.Add 在末尾添加的摊销时间复杂度为 O(1)；在中间插入或移除则为 O(n)。Dictionary 和 HashSet 的添加与移除平均为 O(1)。

// List:       index O(1),  Contains O(n)
// Dictionary: by-key O(1), no index
// HashSet:    Contains O(1), no value, no index

列表 Contains 是一种代码异味

在循环中反复调用 list.Contains 是一个 O(n²) 陷阱。每次检查都会扫描整个列表。

如果成员检查占据了主要开销，请改用 HashSet。在大型数据上，这一个改动就能将缓慢的循环变得近乎即时。

using System;
using System.Collections.Generic;

class Program {
    static void Main() {
        var allow = new HashSet<int> { 2, 4, 6 };
        foreach (int n in new[] { 1, 2, 3, 4 })
            if (allow.Contains(n)) Console.Write(n + " ");
    }
}

同时需要键和顺序时

既需要按键查找，又需要可预测的顺序？标准 Dictionary 不保证顺序。

您可以让 List 负责保存顺序，同时让 Dictionary 负责查找；也可以使用 SortedDictionary<K,V>，让键保持 sorted 顺序，但操作成本为 O(log n)。

var sorted = new SortedDictionary<string, int>();
sorted["b"] = 2;
sorted["a"] = 1;
// enumerates a then b, in key order

内存权衡

基于哈希的集合用内存换取速度。Dictionary 和 HashSet 会维护内部桶，因此比紧凑的 List 或数组占用更多内存。

对于只有少量项目的小型集合，扫描 List 实际上可能已经足够，而且占用的内存更少。数据规模较大时，哈希的优势才会显现。

Program 面向接口设计

方法签名应请求能够工作的最不具体类型。要读取数据时接受 IEnumerable<T>，要进行索引读取时接受 IReadOnlyList<T>，要按键访问时接受 IDictionary<K,V>。

这样可以解除调用方与具体选择之间的耦合，让您以后替换实现而不必破坏签名。

int Sum(IEnumerable<int> values) {
    int total = 0;
    foreach (int v in values) total += v;
    return total;
}

一个完整示例

统计文本中的不重复单词需要结合使用两个集合。HashSet 跟踪标记为 seen 的单词；Dictionary 记录每个单词的 counts（次数）。

两者各司其职：set 保证唯一性，字典将单词映射到频率，并且每次操作的平均时间复杂度都是 O(1)。

using System;
using System.Collections.Generic;

class Program {
    static void Main() {
        var counts = new Dictionary<string, int>();
        foreach (var w in "a b a c b a".Split(' '))
            counts[w] = counts.GetValueOrDefault(w) + 1;
        Console.WriteLine(counts["a"]); // 3
    }
}

决策清单

请按顺序询问：我是否需要键到值的映射？请使用 Dictionary。我是否只需要唯一性或成员检查？请使用 HashSet。

否则，我是否需要顺序和索引访问，并且可能包含重复项？请使用 List。这份简短的清单涵盖了大多数日常情况。

快速检查

请将决策清单应用到一个具体需求中。

回顾

根据访问模式进行选择：有序的索引序列使用 List；键到值的查找使用 Dictionary；唯一性和成员检查使用 HashSet。

请注意大 O：避免在高频循环中使用 List.Contains，依靠 O(1) 的哈希查找，并面向接口进行编程，从而保持选择的灵活性。

常见问题解答

「选择集合」课时是免费的吗？

是的 — 「选择集合」的完整文本可在网页上免费阅读。要进行交互式练习（内置代码编辑器和全天候 AI 导师）并解锁 C# Academy 课程的其余内容，请升级到 CoddyKit PRO。 C# Academy 课程共包含 4 节课。

「选择集合」这节课中我会学到什么？

权衡取舍与性能。你通过在浏览器中直接运行的动手代码来练习 C# Academy，全天候 AI 导师会在你学习这节课的过程中回答你的问题。

学习 C# Academy 需要有经验吗？

无需任何先前经验。CoddyKit 上的 C# Academy 课程适合初学者到高级学习者，你可以从这里开始或从头开始，按照自己的节奏学习。这是第 4 节课，共 4 节。

「选择集合」课时需要多长时间？

大多数 CoddyKit 课程大约需要 5–10 分钟。每节课都很精短且互动，所以你能稳步进步，并在网页和应用中从离开的地方继续。

我能在这节 C# Academy 课中编写并运行代码吗？

能。每节 C# Academy 课都包含内置代码编辑器，你可以在浏览器中直接编写并运行真实代码，并获得即时 AI 反馈 — 无需本地设置。

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