C# 试题 25：Dictionary、HashSet 与相等性
0481 关于 Dictionary<TKey, TValue> 的查找复杂度，哪项正确？
难度： 进阶
- A. 平均接近 O(1)，最坏情况受哈希冲突与扩容影响，可能退化为 O(n)
- B. 无论比较器实现和键分布如何，查找都严格 O(1)
- C. 平均 O(log n)
- D. 最坏情况也是 O(1)，扩容后自动重哈希保证
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正确答案A
解析： Dictionary 用哈希桶定位，平均情况下每个桶元素很少，接近 O(1)；一旦大量键哈希碰撞（如劣质比较器或恶意输入），单桶链表变长，最坏退化为 O(n)。
关键点： “严格 O(1)”是常见误解，最坏情况由哈希质量决定。
0482 以下代码输出什么？
难度： 实战
class Key
{
public int A;
public int B;
public override bool Equals(object? o) => o is Key k && A == k.A && B == k.B;
public override int GetHashCode() => HashCode.Combine(A, B);
}
var key = new Key { A = 1, B = 2 };
var dict = new Dictionary<Key, string> { [key] = "v" };
key.B = 3;
Console.WriteLine(dict.ContainsKey(new Key { A = 1, B = 3 }));- A.
True，键值相等即可命中 - B.
False，键的哈希码随 B 改变而变，条目存放在旧哈希对应的桶中，新哈希查不到 - C.
True，字典会在查找时重新计算并迁移条目 - D.
False，因为传入的是不同对象引用（即使不修改 B 也找不到）
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正确答案B
解析： 入表后键的 B 从 2 改为 3，GetHashCode 也随之变化；条目仍留在按旧哈希定位的桶里，用新哈希查找必然落空。这与“值相等但引用不同”无关——比较器本身是值语义。
关键点： 键入表后不应改变参与相等与哈希的状态。
0483 以下代码输出什么？
难度： 实战
var dict = new Dictionary<string, int> { ["a"] = 1 };
Console.WriteLine(dict.TryGetValue("b", out int v));
Console.WriteLine(v);- A.
True/0 - B.
False/ 抛异常 - C.
True/1 - D.
False/0，查找失败时 out 参数被赋default
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正确答案D
解析： TryGetValue 未命中时返回 false，并把 out 参数赋为 default(int) 即 0，不会抛异常。注意 v 的初值无意义，必须读返回值后再使用。
关键点： TryGetValue 的 out 参数在失败时是 default，不是上一次的值。
0484 以下代码运行结果是什么？
难度： 实战
var dict = new Dictionary<string, int> { ["a"] = 1 };
Console.WriteLine(dict["b"]);- A. 输出
0 - B. 输出
null - C. 运行抛
KeyNotFoundException - D. 输出
1
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正确答案C
解析： 索引器 dict["b"] 对缺失键抛 KeyNotFoundException；只有 TryGetValue 和 GetValueOrDefault 才提供不抛异常的读取路径。
关键点： 索引器是“假设存在”的契约，读取前先判断或改用 TryGetValue。
0485 以下代码输出什么？
难度： 进阶
class K
{
public int Id;
public override bool Equals(object? o) => true;
public override int GetHashCode() => Id;
}
var set = new HashSet<K>();
set.Add(new K { Id = 1 });
Console.WriteLine(set.Contains(new K { Id = 2 }));- A.
True，Equals 恒为 true - B.
False，哈希码决定桶位置，Id=2 与 Id=1 落入不同桶，永远不会走到 Equals - C.
True，HashSet 会线性扫描全部元素 - D.
False，因为 K 没有实现 IEquatable<K>
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正确答案B
解析： HashSet 先用 GetHashCode 定位桶，只在同桶内用 Equals 精比。Id=1 与 Id=2 哈希不同、落入不同桶，Contains 直接返回 false，即便 Equals 恒真也不会被调用。
关键点： Equals 相等必须保证 GetHashCode 相等，否则元素“永远找不到”。
0486 以下代码输出什么？
难度： 进阶
var dict = new Dictionary<double, string> { [double.NaN] = "x" };
Console.WriteLine(dict[double.NaN]);- A. 输出
x - B. 输出空字符串
- C. 抛
KeyNotFoundException，NaN 不等于自身 - D. 编译失败
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正确答案A
解析： double.Equals(NaN, NaN) 返回 true（IEEE 754 的 NaN != NaN 只适用于比较运算符），EqualityComparer<double>.Default 按 Equals 语义工作且 NaN 的哈希稳定，因此 NaN 作为键可正常命中。
关键点： “NaN 不等于自身”对 == 成立，对 Equals/字典查找不成立。
0487 以下代码输出什么？
难度： 实战
struct Point
{
public int X;
public int Y;
}
var dict = new Dictionary<Point, string>();
dict[new Point { X = 1, Y = 2 }] = "v";
Console.WriteLine(dict.ContainsKey(new Point { X = 1, Y = 2 }));- A.
False，两个 struct 实例引用不同 - B.
False，struct 默认使用引用相等 - C.
True，未重写时 struct 按字段逐项比较且哈希一致 - D. 运行抛异常
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正确答案C
解析： 未重写 Equals/GetHashCode 的 struct 由 ValueType 提供字段级值相等，两个成员相同的实例相等且哈希相同，因此可以命中。注意这条路径有反射开销，热点代码应显式实现 IEquatable<T>。
关键点： struct 默认是值相等，与 class 的引用相等相反。
0488 以下代码输出什么？
难度： 实战
var ci = new Dictionary<string, int>(StringComparer.OrdinalIgnoreCase) { ["Key"] = 1 };
var cs = new Dictionary<string, int> { ["Key"] = 1 };
Console.WriteLine(ci["key"]);
Console.WriteLine(cs.ContainsKey("key"));- A.
1/True - B.
0/False - C.
1/1 - D.
1/False，默认字符串键比较是区分大小写的序号比较
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正确答案D
解析： StringComparer.OrdinalIgnoreCase 让 "Key" 与 "key" 视为同一键；而 Dictionary 的默认比较器是 EqualityComparer<string>.Default，按序号且区分大小写，ContainsKey("key") 为 false。
关键点： 字符串默认相等是 ordinal（区分大小写），需要忽略大小写必须显式传入比较器。
0489 关于 string.GetHashCode() 的稳定性，哪项正确？
难度： 进阶
- A. 跨进程、跨运行时完全稳定，可用于持久化存储键
- B. 每次调用都返回随机值
- C. 同一进程内同一字符串多次调用结果一致；但 .NET Core 起字符串哈希按进程随机化，跨进程可能不同，不能用于持久化
- D. 结果受当前区域文化影响
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正确答案C
解析： .NET Core 对 string.GetHashCode() 使用进程级随机种子，防御哈希碰撞攻击。同一进程内结果稳定，但不同进程可能不同，因此绝不能把该值写入数据库或用于跨进程协议。
关键点： 哈希码是进程内寻址用的，不是稳定标识符。
0490 以下代码输出什么？
难度： 实战
var dict = new Dictionary<string, int>();
dict[null!] = 1;
Console.WriteLine(dict.Count);- A.
0，null 不是合法键 - B.
1，引用类型键允许 null - C. 抛
ArgumentNullException - D. 编译失败
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正确答案B
解析： 对引用类型键，Dictionary 显式允许 null，dict[null!] = 1 正常新增一个条目。只有值类型键才不可能为 null。
关键点： null 键合法，别把“不能为 null”当成通用规则。
0491 以下代码输出什么？
难度： 实战
var dict = new Dictionary<string, int>();
Console.WriteLine(dict.GetValueOrDefault("x"));
Console.WriteLine(dict.GetValueOrDefault("x", 42));- A.
0/42 - B.
0/0 - C. 抛
KeyNotFoundException - D.
null/42
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正确答案A
解析： GetValueOrDefault 是 .NET Core 2.0+ 提供的便捷方法：无重载版本返回 default(TValue)，带默认值重载返回指定默认值，都不抛异常。注意返回值类型是 int，不存在 null。
关键点： 读取缺失键有三条路径：索引器抛异常、TryGetValue 返回 bool、GetValueOrDefault 返回默认值。
0492 以下代码运行结果是什么？
难度： 实战
var dict = new Dictionary<string, int> { ["a"] = 1, ["b"] = 2 };
foreach (var k in dict.Keys)
{
dict.Add("c", 3);
}- A. 正常结束，Count 变为 3
- B. 只添加一次后正常结束
- C. 无限循环
- D. 第一次 Add 时抛
InvalidOperationException
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正确答案D
解析： Dictionary 的枚举器通过版本号检测结构修改，遍历期间调用 Add/Remove 会使版本号变化，下一次 MoveNext 抛 InvalidOperationException。先收集键再批量修改是安全做法。
关键点： 枚举期间任何结构性修改都会让迭代失效。
0493 以下代码输出什么？
难度： 进阶
var dict = new Dictionary<string, int>();
ref int v = ref CollectionsMarshal.GetValueRefOrAddDefault(dict, "a", out bool exists);
v = 42;
Console.WriteLine($"{exists} {dict["a"]}");- A.
True 42 - B.
False 0 - C.
False 42 - D.
True 0
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正确答案C
解析： 键 "a" 不存在时 GetValueRefOrAddDefault 会以默认值插入条目，out exists 为 false，并返回指向该值的 ref；通过 ref 写入 42 直接落进字典，等价于一次查找完成“取或加 + 赋值”。
关键点： 该 API 避免 ContainsKey + 索引器的两次查找，但只应作用于引用类型值或立即使用的场景。
0494 以下代码输出什么？
难度： 进阶
var dict = new Dictionary<string, int>();
ref int v = ref CollectionsMarshal.GetValueRefOrAddDefault(dict, "k", out bool first);
v = 7;
ref int w = ref CollectionsMarshal.GetValueRefOrAddDefault(dict, "k", out bool second);
Console.WriteLine($"{first} {second} {w}");- A.
False False 7 - B.
False True 7 - C.
True True 7 - D.
False True 0
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正确答案B
解析： 第一次调用键不存在，first=false 并插入；第二次调用键已存在，second=true，返回的 ref 指向同一个 7，所以 w 为 7。
关键点： out 参数表示“本次调用是否新增”，读取已有值时拿到的是现存值。
0495 以下代码结果是什么？
难度： 实战
struct S { public int X; }
var dict = new Dictionary<string, S>();
dict["a"] = new S { X = 1 };
dict["a"].X = 2;- A. 编译失败（CS1612）：索引器返回值是副本，不能就地修改结构体字段
- B. 运行后 X 变为 2
- C. 运行抛
InvalidOperationException - D. 静默无效，X 仍为 1
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正确答案A
解析： dict["a"] 返回的是结构体的副本，对副本字段赋值没有意义，编译器直接以 CS1612 拒绝。要让字典里的结构体字段可改，应取 ref（CollectionsMarshal）或改成可变类、改用整体替换 dict["a"] = new S { X = 2 }。
关键点： 字典索引器返回副本——“改了没生效”多半是这里。
0496 以下代码输出什么？
难度： 实战
var set = new HashSet<Person>();
set.Add(new Person("A"));
Console.WriteLine(set.Contains(new Person("A")));
record Person(string Name);- A.
False，record 是引用类型，使用引用相等 - B.
False，每次 new 都是不同对象 - C. 编译失败，record 不能作为 HashSet 元素
- D.
True，record 自动实现基于成员的 Equals/GetHashCode
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正确答案D
解析： 编译器为 record 合成值语义的 Equals、GetHashCode（基于 Name），两个 Person("A") 相等且哈希相同，因此 Contains 返回 true。容易误以为“record 也是 class 就该引用相等”。
关键点： record 的相等语义是成员级，与普通 class 不同。
0497 以下代码输出什么？
难度： 实战
var dict = new Dictionary<string, int>(StringComparer.OrdinalIgnoreCase);
dict["A"] = 1;
dict["a"] = 2;
Console.WriteLine(dict.Count);
Console.WriteLine(dict["A"]);- A.
2/1 - B.
1/1 - C.
1/2，忽略大小写下两次写入命中同一键，后者覆盖 - D.
2/2
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正确答案C
解析： 比较器忽略大小写后，"A" 与 "a" 是同一个键：第一次 Add 语义、第二次覆盖值。因此 Count 为 1，读 "A" 得到 2。
关键点： 比较器决定“同键”的判定，写覆盖不产生新条目。
0498 以下代码输出什么？
难度： 进阶
var dict = new Dictionary<object, string>();
dict[1] = "a";
Console.WriteLine(dict[1]);- A. 输出
a，装箱后仍按值比较 - B. 抛
KeyNotFoundException，两次装箱引用不同 - C. 输出
null - D. 编译失败，
object键无法装箱
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正确答案A
解析： 两个内容相同的装箱 int 在 Equals/GetHashCode 上按值比较（boxed.Equals(boxed) 委托给 int.Equals），所以 dict[1] 能命中先前存入的键。
关键点： 装箱不改变相等语义，别把“引用不同”套到值类型的装箱对象上。
0499 以下代码输出什么？
难度： 进阶
class K
{
public int Id;
public override bool Equals(object? o) => o is K k && Id == k.Id;
// 未重写 GetHashCode
}
var dict = new Dictionary<K, int>();
dict[new K { Id = 1 }] = 10;
Console.WriteLine(dict.ContainsKey(new K { Id = 1 }));- A.
True，Equals 相等即可命中 - B.
False，未重写 GetHashCode 时使用基于引用的哈希，两个实例落入不同桶 - C.
True，编译器会自动生成 GetHashCode - D. 编译警告但结果仍为
True
查看答案与解析
正确答案B
解析： 只重写 Equals 不重写 GetHashCode 会触发 CS0659 警告；GetHashCode 仍是 object 的基于引用实现，两个内容相同但引用不同的键哈希不同，落入不同桶，ContainsKey 返回 false。
关键点： 相等性契约要求 Equals 与 GetHashCode 成对重写。
0500 关于 CollectionsMarshal.GetValueRefOrAddDefault 返回的 ref 生命周期，哪项正确？
难度： 进阶
- A. ref 永久有效，可长期保存并跨方法传递
- B. 只有扩容才失效，Add 已有键不影响
- C. ref 在字典发生结构变化（Add/Remove/扩容/清空）后失效，继续使用是未定义行为
- D. ref 指向值类型的装箱副本，修改不会反映到字典
查看答案与解析
正确答案C
解析： 返回的 ref 直接指向字典内部槽位，任何改变内部数组或条目布局的结构性操作都会使该 ref 失效。官方文档明确：修改字典后继续使用旧 ref 属于未定义行为，可能读到垃圾数据甚至破坏内存。
关键点： 拿到 ref 后应立即读写完，不要跨越结构修改继续使用。