Question

我需要存储一组元素。我需要的是

的功能

删除（单个）元素和
添加（组）元素和
每个对象应仅在集合中
从集合中获取随机元素

我选择了HashSet（C＃），因为它运行快速方法来删除元素（ hashSet.remove（element）），添加集合（ hashSet.UnionWith （anotherHashSet））和HashSet的性质保证没有重复，因此需要处理需求1到3。

我发现获取随机元素的唯一方法是

Object object = hashSet.ElementAt(rnd.Next(hashSet.Count));

但这非常慢，因为我为地图的每个像素调用一次（从多个起点创建随机洪水填充;此刻mapize 500x500但我想变大）并且hashset相当很多东西。（一项快速测试表明，在再次收缩之前，它会爆发5752个条目。）

性能分析（CPU采样）告诉我，我的ElementAt调用占用了50％以上。

我意识到500x500对大型hashset的操作并不容易，但其他操作（Remove和UnionWith）和ElementAt一样被调用，所以主要问题似乎是操作而不是调用次数。

我模糊地理解为什么从HashSet中获取某个元素非常昂贵（与从列表或其他有序数据结构中获取它相比，但我只是想随机选择。真的可以这么难有没有办法绕过它？我的目的是否有更好的数据结构？

将所有内容更改为列表并没有帮助，因为现在其他方法成为瓶颈，需要更长的时间。

将HashSet转换为数组并从那里选择我的随机元素预计无济于事，因为从数组中选择一个随机元素很快，首先将hashset转换为数组需要比运行hashSet.ElementAt更长的时间本身。

如果您想更好地了解我要做的事情：A link to my question and the answer.

Answer 1

基本问题是索引。

在数组或列表中，数据由其coördinate索引 - 通常只是一个简单的int索引。在HashSet中，您自己选择索引 - 关键。然而，副作用是没有“coördinate” - 问题“索引3处的元素”真的没有意义。它实际实现的方式是枚举整个HashSet，逐项后面，并返回第n个项目。这意味着要获得第1000个项目，您必须在此之前枚举所有999个项目。这伤害了。

解决此问题的最佳方法是根据HashSet的实际密钥选择随机数。当然，这只有在选择随机密钥时才有效。

如果您无法以令人满意的方式随机选择密钥，则可能需要保留两个单独的列表 - 每当您向HashSet添加新项目时，将其密钥添加到{{ 1}};然后，您可以轻松地从List<TKey>中选择一个随机密钥，然后按照它进行操作。根据您的要求，重复可能不是什么大问题。

当然，如果您只进行一次枚举，则可以保存List枚举 - 例如，在搜索ElementAt之前，您可以将其转换为HashSet。这只有在您一次选择多个随机索引时才有意义（例如，如果您一次随机选择5个索引，您将平均保存约 1/5的时间） - 如果你总是选择一个，然后修改List并选择另一个，那就没有用了。

根据您的确切用例，可能值得查看HashSet。它的工作方式与SortedSet类似，但它维护键中的顺序。有用的部分是你可以使用HashSet方法来获得一系列的键 - 如果键很稀疏，但在任意范围之间很好地平衡，你可以非常有效地使用它。您只需先随机选择一个范围，然后使用GetViewBetween获取范围内的项目，并从中选择一个随机的项目。实际上，这将允许您对搜索结果进行分区，并且应该节省相当多的时间。

Answer 2

我认为OrderedDictionary可能适合您的目的：

var dict = new OrderedDictionary();

dict.Add("My String Key", "My String");
dict.Add(12345, 54321);

Console.WriteLine(dict[0]); // Prints "My String"
Console.WriteLine(dict[1]); // Prints 54321

Console.WriteLine(dict["My String Key"]); // Prints "My String"
Console.WriteLine(dict[(object)12345]);   // Prints 54321 (note the need to cast!)

这有快速添加和删除，以及O（1）索引。它仅适用于object键和值 - 没有通用版本。

快速从C＃HashSet中获取随机元素

2 个答案: