在 C# 中实现内容可散列的 HashSet（如 python 的`frozenset`）

Question

简要总结

我想在 C# 中构建一组项目。内部项目集有一个由它们的内容定义的GetHashCode 和Equals 方法。在数学符号中：

x = { }
x.Add( { A, B, C } )
x.Add( { A, D } )
x.Add( { B, C, A } )

now x should be{ { A, B, C }, { A, D } }

在 python 中，这可以通过frozenset 来完成：

x = set()
x.add( frozenset(['A','B','C']) )
x.add( frozenset(['A','D']) )
x.add( frozenset(['B','C','A']) )

/BriefSummary

我想在 C# 中有一个可散列的 HashSet。这将允许我这样做：

HashSet<ContentHashableHashSet<int>> setOfSets;

虽然有更复杂的方法可以实现这一点，但实际上可以通过添加覆盖ContentHashableHashSet.ToString()（以排序顺序输出包含的元素的字符串）然后使用然后使用ContentHashableHashSet.ToString().GetHashCode() 作为哈希码。

但是，如果一个对象在放置在setOfSets 之后被修改，它可能会导致多个副本：

var setA = new ContentHashableHashSet<int>();
setA.Add(1);
setA.Add(2);
var setB = new ContentHashableHashSet<int>();
setB.Add(1);

setOfSets.Add(setA);
setOfSets.Add(setB);

setB.Add(2); // now there are duplicate members!

据我所知，我有两个选择：我可以从HashSet 派生ContentHashableHashSet，但是我需要让它让所有修饰符都抛出异常。缺少一个修饰符可能会导致一个潜在的错误。

或者，我可以使用封装和类ContentHashableHashSet 可以包含readonly HashSet。但是我需要重新实现所有设置方法（修饰符除外），以便ContentHashableHashSet 的行为类似于HashSet。据我所知，扩展不适用。

最后，我可以像上面那样封装，然后通过返回 const（或只读？）HashSet 成员来实现所有类似集合的功能。

事后看来，这让人想起 python 的frozenset。有谁知道在 C# 中实现这一点的设计良好的方法？

如果我能够失去ISet 功能，那么我将简单地创建一个排序的ImmutableList，但是我会失去快速联合、快速交叉和次线性等功能（大约 O(log(n) ) ) 使用Contains 设置成员资格。

编辑： 基类 HashSet 不 有虚拟的 Add 和 Remove 方法，因此覆盖它们将在派生类中起作用，但 >不如果你执行HashSet<int> set = new ContentHashableHashSet<int>();。转换为基类将允许编辑。

编辑 2：感谢 @xanatos 推荐一个简单的 GetHashCode 实现：

计算 GetHashCode 的最简单方法是简单地异或 (^) 元素的所有 gethashcode。 xor 运算符是可交换的，因此排序无关紧要。对于比较，您可以使用 SetEquals

编辑 3： 最近有人分享了有关 ImmutableHashSet 的信息，但由于此类是密封的，因此无法从它派生并覆盖 GetHashCode。

我还被告知HashSet 将IEqualityComparer 作为参数，因此这可用于提供不可变的内容哈希集，而无需派生自 ImmutableHashSet；但是，这不是一个非常面向对象的解决方案：每次我想使用ContentHashableHashSet 时，我都需要传递相同的（重要的）参数。我相信你知道，这真的会对你的编码禅宗造成严重破坏，而我将在 python 中与myDictionary[ frozenset(mySet) ] = myValue 一起飞行，我将被困在做同样的事情again and again and again。

感谢您提供的任何帮助。我有一个临时的解决方法（上面的 EDIT 1 中提到了它的问题），但我主要想了解设计这样的东西的最佳方法。

Answer 1

隐藏您的集合中的元素，使其无法更改。这意味着在添加/检索集合时进行复制，但也许可以接受？

// Better make sure T is immutable too, else set hashes could change
public class SetofSets<T>
{
    private class HashSetComparer : IEqualityComparer<HashSet<T>>
    {
        public int GetHashCode(HashSet<T> x)
        {
            return x.Aggregate(1, (code,elt) => code ^ elt.GetHashCode());
        }

        public bool Equals(HashSet<T> x, HashSet<T> y)
        {
            if (x==null)
                return y==null;
            return x.SetEquals(y);
        }
    }

    private HashSet<HashSet<T>> setOfSets;
    public SetofSets()
    {
        setOfSets = new HashSet<HashSet<T>>(new HashSetComparer());
    }

    public void Add(HashSet<T> set)
    {
        setOfSets.Add(new HashSet<T>(set));
    }

    public bool Contains(HashSet<T> set)
    {
        return setOfSets.Contains(set);
    }
}