C#LeetCode刷题之#705-设计哈希集合（Design HashSet）

问题

不使用任何内建的哈希表库设计一个哈希集合

具体地说，你的设计应该包含以下的功能

add(value)：向哈希集合中插入一个值。
contains(value) ：返回哈希集合中是否存在这个值。
remove(value)：将给定值从哈希集合中删除。如果哈希集合中没有这个值，什么也不做。

MyHashSet hashSet = new MyHashSet();

hashSet.add(1);

hashSet.add(2);

hashSet.contains(1); // 返回 true

hashSet.contains(3); // 返回 false (未找到)

hashSet.add(2);

hashSet.contains(2); // 返回 true

hashSet.remove(2);

hashSet.contains(2); // 返回 false (已经被删除)

注意：

所有的值都在 [1, 1000000]的范围内。
操作的总数目在[1, 10000]范围内。
不要使用内建的哈希集合库。

Design a HashSet without using any built-in hash table libraries.

To be specific, your design should include these two functions:

add(value): Insert a value into the HashSet.
contains(value) : Return whether the value exists in the HashSet or not.
remove(value): Remove a value in the HashSet. If the value does not exist in the HashSet, do nothing.

MyHashSet hashSet = new MyHashSet();

hashSet.add(1);

hashSet.add(2);

hashSet.contains(1); // returns true

hashSet.contains(3); // returns false (not found)

hashSet.add(2);

hashSet.contains(2); // returns true

hashSet.remove(2);

hashSet.contains(2); // returns false (already removed)

Note:

All values will be in the range of [1, 1000000].
The number of operations will be in the range of [1, 10000].
Please do not use the built-in HashSet library.

示例

public class Program
{

    public static void Main(string[] args)
    {
        var nums = new int[] { 1, 2, 2, 4 };

        var hashSet = new MyHashSet1();
        var hashSet2 = new MyHashSet2();

        hashSet.Add(1);
        hashSet.Add(2);
        hashSet.Contains(1);
        hashSet.Contains(3);
        hashSet.Add(2);
        hashSet.Contains(2);
        hashSet.Remove(2);
        hashSet.Contains(2);

        Console.WriteLine();

        hashSet2.Add(1);
        hashSet2.Add(2);
        hashSet2.Contains(1);
        hashSet2.Contains(3);
        hashSet2.Add(2);
        hashSet2.Contains(2);
        hashSet2.Remove(2);
        hashSet2.Contains(2);

        Console.ReadKey();
    }

    public class MyHashSet1
    {

        //此解法实在可耻！仅作演示
        private List<int> _list = null;

        public MyHashSet1()
        {
            _list = new List<int>();
        }

        public void Add(int key)
        {
            if (!_list.Contains(key))
            {
                _list.Add(key);
            }
        }

        public void Remove(int key)
        {
            _list.Remove(key);
        }

        public bool Contains(int key)
        {
            var res = _list.Contains(key);
            Console.WriteLine(res);
            return res;
        }

    }

    public class MyHashSet2
    {
        private int[] buckets;

        public MyHashSet2()
        {
            buckets = new int[1000000];
        }

        private int GetHashCode(int key)
        {
            //用本身值作为散列值
            return key;
        }

        public void Add(int key)
        {
            buckets[GetHashCode(key)] = 1;
        }

        public void Remove(int key)
        {
            buckets[GetHashCode(key)] = 0;
        }

        public bool Contains(int key)
        {
            var res = buckets[GetHashCode(key)] == 1;
            Console.WriteLine(res);
            return res;
        }

    }

}

以上给出2种算法实现，以下是这个案例的输出结果：

True
False
True
False

True
False
True
False

分析：

MyHashSet1的解法实在是可耻至极，居然在CSDN找到一大片，这根本违背了该道题的设计意图，并且其中的Add、Remove和Contains三个方法通过查看微软的源代码发现均达到了线性时间复杂度。既然是要求我们设计哈希集合，我们应该要达到常量的时间复杂度才有意义。

MyHashSet2的解法是一个典型的空间换时间的解法，更为贴合原题意，并且其中的Add、Remove和Contains三个方法均为 $O(1)$ 的时间复杂度。

C#LeetCode刷题之#705-设计哈希集合（Design HashSet）

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