快速从C#散列集中获取随机元素

我需要存储一组元素。我需要的是功能

移除（单个）元件和

添加（组）元素和

每个对象只能在集合中存在一次，并且

从集合中获取一个随机元素

我选择了HashSet（C#），因为它采用了fast方法来删除元素（HashSet.remove（element）），添加集合（HashSet.UnionWith（anotherHashSet）），并且HashSet的性质保证没有重复项，所以需要考虑1到3

我发现获得随机元素的唯一方法是

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

但这是非常缓慢的，因为我对地图的每个像素都调用一次（从多个起点创建一个随机的泛洪填充；mapsize 500x500，但我现在想变大），并且哈希集包含相当多的项。（快速测试显示，在再次缩小之前，它最多会放大5752个条目。）

分析（CPU采样）告诉我ElementAt调用占50%以上

我意识到在一个大的hashset上执行500x500操作并不容易，但其他操作（Remove和UnionWith）的调用频率与ElementAt相同，因此主要问题似乎是操作，而不是调用的数量

我模模糊糊地理解为什么从哈希集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元素相比，我只想随机选取。这真的很难，而且没有办法解决吗？有更好的数据结构适合我吗

将所有内容都更改为列表并没有帮助，因为现在其他方法会成为瓶颈，而且需要更长的时间

将HashSet强制转换为数组并从中拾取我的随机元素并没有什么帮助，因为虽然从数组中拾取随机元素很快，但将HashSet强制转换为数组首先需要比单独运行HashSet.ElementAt更长的时间

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如果您想更好地理解我要做的事情：

基本问题是索引

在数组或列表中，数据通过其坐标索引（通常只是一个简单的int索引）进行索引。在

哈希集中，您可以自己选择索引（即键）。不过，副作用是，没有“坐标”（即“索引3处的元素”问题）真的没有意义。它的实际实现方式是一项一项地枚举整个
哈希集，然后返回第n项。这意味着要获得第1000项，还必须枚举之前的所有999项。这很痛苦

解决此问题的最佳方法是根据
散列集
的实际键选择随机键。当然，只有在这样选择随机键是合理的情况下，这才有效

如果您无法以令人满意的方式随机选取密钥，您可能需要保留两个单独的列表-每当您将新项添加到
哈希集
，将其密钥添加到
列表
；然后您可以轻松地从
列表
中选取一个随机密钥，并按照它进行操作。根据您的要求，重复项可能不太重要问题

当然，如果只执行一次枚举，则可以在
元素上保存
枚举。例如，在搜索
哈希集之前，您可以将其转换为
列表
。当然，这只有在同时拾取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，平均可以节省约五分之一的时间）-如果您总是选择一个，那么修改
哈希集并选择另一个，这将毫无帮助

根据您的具体用例，可能还值得一看
SortedSet
。它的工作方式类似于
HashSet
，但它保持键的顺序。有用的部分是，您可以使用
GetViewBetween
方法来获取整个键范围-如果您的键是稀疏，但在任意范围之间很好地平衡。您只需首先随机选择一个范围，然后使用
GetViewBetween
获取范围内的项目，并从中随机选择一个。实际上，这将允许您对搜索结果进行分区，并应可节省大量时间。
我认为这可能适合您的目的：

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!)

这具有快速添加和删除，以及O（1）索引。它只适用于
对象
键和值，但没有通用版本。
您要删除什么？它只是随机找到的元素，还是任意的？为什么不使用哈希集进行所有添加和删除操作，然后在您要进行随机像素获取之前，只需转换到列表一次？使用该列表，然后hr然后离开。除非你需要同时添加、删除和获取随机元素…@spender我删除随机找到的元素only@Baldrick我担心是后者。循环基本上是：选择一个随机单元（散列集包含随机泛洪填充可以扩散到的所有可能单元，即“边缘”）->填充它->查找相邻的空单元格并将它们添加到哈希集中->从哈希集中删除填充的单元格->再次循环，直到哈希集为空。我觉得二维链表将是您的朋友。是的，我想用一个列表和一个哈希集对其进行索引。@spender是的，如果您不关心删除垃圾，这可以很好地工作。但是，如果这样做，它可能会变得非常昂贵。我要从中随机选取一个对象的对象是网格中的单元格，因此应该很容易给它们一个唯一的ID（x坐标到字符串+y坐标到字符串？），所以如果我想重写Cell类中的GetHashCode吗“根据哈希集的实际键随机选取”？@Christiangese你现在使用的键是什么？整个单元格？那是什么类型的？是的，整个单元格。不确定“类型”是什么意思。它只是一个自定义类，包含一些信息，没有继承