C#のHashSet入門：効率的な重複なしコレクションの使い方

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2024年8月28日

C#プログラミングにおいて、効率的なデータ管理は常に重要な課題です。今回は、ユニークな要素を高速に管理できる「HashSet<T>」について詳しく解説します。HashSet<T>は、重複を許さないコレクションとして、多くの場面で活躍する便利なデータ構造です。

自己紹介

私は新卒でFAシステムの開発会社に入社した２年目エンジニアです。（2024年時点）

私はC#とVBを学習中なのでブログを見返す用のメモ代わりに活用しています。私の知識を共有し、皆様の学習のサポートとなれば幸いです。

HashSet<T>とは

HashSet<T>は、C#のSystem.Collections.Generic名前空間に含まれる、ユニークな要素のみを格納するコレクションクラスです。主な特徴は以下の通りです：

重複要素の排除：同じ値を持つ要素は1つしか格納されません。
高速な検索・追加・削除：内部でハッシュテーブルを使用しているため、これらの操作が非常に高速です。
順序の保持なし：要素の追加順序は保持されません。

では、実際にHashSet<T>を使用するコード例を見てみましょう：

using System;
using System.Collections.Generic;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // HashSet<T>の作成
        HashSet<string> fruits = new HashSet<string>();

        // 要素の追加
        fruits.Add("リンゴ");
        fruits.Add("バナナ");
        fruits.Add("オレンジ");
        fruits.Add("リンゴ");  // 重複要素は追加されない

        Console.WriteLine("フルーツの種類:");
        foreach (var fruit in fruits)
        {
            Console.WriteLine(fruit);
        }

        // 要素数の表示
        Console.WriteLine($"フルーツの数: {fruits.Count}");

        // 要素の存在確認
        string searchFruit = "バナナ";
        if (fruits.Contains(searchFruit))
        {
            Console.WriteLine($"{searchFruit}は含まれています。");
        }

        // 要素の削除
        fruits.Remove("オレンジ");

        // 別のHashSetとの操作
        HashSet<string> moreFruits = new HashSet<string> { "パイナップル", "マンゴー", "リンゴ" };

        // 和集合
        fruits.UnionWith(moreFruits);

        Console.WriteLine("\n和集合後のフルーツ:");
        foreach (var fruit in fruits)
        {
            Console.WriteLine(fruit);
        }
    }
}

このコードでは、HashSet<T>の基本的な操作を示しています：

HashSet<string>のインスタンスを作成します。
Addメソッドで要素を追加します。重複要素は自動的に無視されます。
foreachループで全要素を表示します。
Countプロパティで要素数を取得します。
Containsメソッドで要素の存在を確認します。
Removeメソッドで要素を削除します。
UnionWithメソッドで別のHashSetとの和集合を取ります。

HashSet<T>の使用場面

HashSet<T>は以下のような状況で特に有用です：

ユニークな値のみを扱う必要がある場合（例：ユーザーIDのリスト）
高速な検索や重複チェックが必要な場合
集合演算（和集合、差集合、交差など）を行う場合

注意点

要素の順序が重要な場合は、HashSet<T>は適していません。順序付きの重複なしコレクションが必要な場合は、SortedSet<T>を検討してください。
HashSet<T>は参照型の場合、参照の等価性ではなく値の等価性でユニーク性を判断します。カスタムクラスを使用する場合は、適切にEqualsとGetHashCodeメソッドをオーバーライドする必要があります。