使用Dictionary和HashSet的GetHashCode方法

Question

我有一个关于Dictionary和HashSet如何在C＃中工作的问题。 根据我的理解，GetHashCode用于哈希表以确定密钥唯一性。

在以下MSDN页面上，它指出：

哈希码是一个数值，用于插入和标识基于散列的集合中的对象，例如Dictionary类，Hashtable类或从DictionaryBase类派生的类型。

链接： MSDN Object.GetHashCode

如果是这种情况，为什么当包含与car1相同的哈希码时，ContainsKey和Contains会为car2返回false？ 如果我的理解是正确的，如果MSDN说的是正确的，那么两个都不应该返回真的吗？

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {            
        // Create a Dictionary and HashSet
        Dictionary<Car, int> carDictionary = new Dictionary<Car, int>();
        HashSet<Car> carSet = new HashSet<Car>();

        // Create 3 Cars (2 generic and 1 Civic)
        Car car1 = new Car();
        Car car2 = new Car();
        Car car3 = new Civic();

        // Test hash values
        int test1 = car1.GetHashCode(); // 22008501
        int test2 = car2.GetHashCode(); // 22008501
        int test3 = car3.GetHashCode(); // 12048305


        // Add 1 generic car and 1 Civic to both Dictionary and HashSet
        carDictionary.Add(car1, 1);
        carDictionary.Add(car3, 1);
        carSet.Add(car1);
        carSet.Add(car3);

        // Why are both of these false?
        bool dictTest1 = carDictionary.ContainsKey(car2);  // false
        bool setTest1 = carSet.Contains(car2); // false

        // Testing equality makes sense
        bool testA = car1.Equals(car2); // false
        bool testB = car1.Equals(car3); // false
    }
}

class Car
{
    public override int GetHashCode()
    {
        return 22008501;
    }
}

class Civic : Car
{
    public override int GetHashCode()
    {
        return 12048305;
    }
}

Answer 1

因为ContainsKey的逻辑与此类似。

//This is a simplified model for answering the OP's question, the real one is more complex.
private List<List<KeyValuePair<TKey,TValue>>> _buckets = //....

public bool ContainsKey(TKey key)
{
    List<KeyValuePair<TKey,TValue>> bucket = _buckets[key.GetHashCode() % _buckets.Length];
    foreach(var item in bucket)
    {
        if(key.Equals(item.Key))
            return true;
    }
    return false;
}

所有GetHashCode都会获得你的密钥进入的存储桶，它仍然必须遍历该存储桶的每个成员并通过Equals方法找到完全匹配。 这就是为什么拥有良好的哈希码很重要，一个桶中的项目越少， foreach部分就越快。 最佳可能的哈希码每个桶只有一个项目。

---

这是HashSet上包含的实际代码 （Dictionary的ContainsKey非常相似，但更复杂）

private int[] m_buckets;
private Slot[] m_slots;

public bool Contains(T item) {
    if (m_buckets != null) {
        int hashCode = InternalGetHashCode(item);
        // see note at "HashSet" level describing why "- 1" appears in for loop
        for (int i = m_buckets[hashCode % m_buckets.Length] - 1; i >= 0; i = m_slots[i].next) {
            if (m_slots[i].hashCode == hashCode && m_comparer.Equals(m_slots[i].value, item)) {
                return true;
            }
        }
    }
    // either m_buckets is null or wasn't found
    return false;
}

private int InternalGetHashCode(T item) {
    if (item == null) {
        return 0;
    } 
    return m_comparer.GetHashCode(item) & Lower31BitMask;
}

internal struct Slot {
    internal int hashCode;      // Lower 31 bits of hash code, -1 if unused
    internal T value;
    internal int next;          // Index of next entry, -1 if last
}

Answer 2

不必保证哈希码是唯一的，如果密钥相等则它们必须相等。

现在发生的事情是项目存储在存储桶中。 如果查询Dictionary<TK,TV>包含给定项或HashSet<T>给定项，它将首先计算哈希码以获取正确的桶。

接下来，它将遍历存储桶中的所有项目并对其执行.Equals测试。 只有在其中一个匹配的情况下，它才会返回true 。

换句话说，尽管实例不同，但允许 一个为每个实例返回相同的哈希码 。 它只会使散列效率低下。

C＃因此存储一个Dictionary<TK,TV>如：

+----------+
| 22008501 |---<car1,1>----<car3,1>----|
+----------+
| 11155414 | (other bucket)
+----------+

在左侧（可能的桶标签），虽然对于小型Dictionary ，桶的数量将非常小，并且将对哈希执行操作（例如模数），以使结果的数量更小。

现在，如果您查询car2是否在Dictionary ，它将计算哈希值，从而获取第一个桶。 然后它将迭代，并对car1与car2 ，next car3 vs car2进行相等检查，它将到达桶的末尾并返回false 。 这是因为默认的Equals操作是引用相等。 只有当你override它时（例如所有汽车都是相同的，你可以返回true ）。

Answer 3

正如您所注意到的， car1.Equals(car2)不是真的。 Dictionary和Hashset成员资格仅适用于相同的对象。 这意味着.Equals()返回true。 仅在首次发现其哈希码相等时才进行测试。