C#のHashSetを使って3つの配列から共通要素を見つけるプログラム

この記事では、C#のHashSetを活用して、3つの配列に共通する要素を効率的に見つける方法を解説します。まず比較対象となる3つの整数型配列を用意し、それぞれをHashSetに変換してから、共通する値を抽出していきます。

1. 3つの配列を定義する

はじめに、共通要素を調べる対象となる3つの配列を宣言します。

int[] arr1 = {
    99,
    57,
    63,
    98
};

int[] arr2 = {
    43,
    99,
    33,
    57
};

int[] arr3 = {
    99,
    57,
    42
};

2. 配列をHashSetに変換する

次に、各配列の要素をもとにHashSetを作成します。HashSetは重複する要素を自動的に除外し、一意な値だけを保持できるため、共通要素の検索処理に適しています。

// 1つ目のHashSet
var h1 = new HashSet<int>(arr1);
// 2つ目のHashSet
var h2 = new HashSet<int>(arr2);
// 3つ目のHashSet
var h3 = new HashSet<int>(arr3);

完全なサンプルコード

ここまでの手順をまとめた、3つの配列から共通要素を見つける完全なコードが以下です。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;

public class Program {
    public static void Main() {
        int[] arr1 = {
            99,
            57,
            63,
            98
        };

        int[] arr2 = {
            43,
            99,
            33,
            57
        };

        int[] arr3 = {
            99,
            57,
            42
        };

        // HashSet One
        var h1 = new HashSet<int>(arr1);
        // HashSet Two
        var h2 = new HashSet<int>(arr2);
        // HashSet Three
        var h3 = new HashSet<int>(arr3);

        // 表示（セット1）
        int[] val1 = h1.ToArray();
        Console.WriteLine("Set one...");
        foreach(int val in val1) {
            Console.WriteLine(val);
        }

        // 表示（セット2）
        int[] val2 = h2.ToArray();
        Console.WriteLine("Set two...");
        foreach(int val in val2) {
            Console.WriteLine(val);
        }

        // 表示（セット3）
        int[] val3 = h3.ToArray();
        Console.WriteLine("Set three...");
        foreach(int val in val3) {
            Console.WriteLine(val);
        }

        int i = 0, j = 0, k = 0;
        Console.WriteLine("Common elements...");
        while (i < val1.Length && j < val2.Length && k < val3.Length) {
            if (val1[i] == val2[j] && val2[j] == val3[k]) {
                Console.Write(val1[i] + " ");
                i++;
                j++;
                k++;
            }
            // x < y の場合
            else if (val1[i] < val2[j])
            i++;
            // y < z の場合
            else if (val2[j] < val3[k])
            j++;
            else
            k++;
        }
    }
}

コードの解説

このプログラムでは、各HashSetの内容をいったん配列（val1、val2、val3）に変換し、3つのインデックス（i、j、k）を使って同時に走査する「3ポインタ方式」を採用しています。

• 3つの値がすべて一致した場合は、その値を共通要素として出力し、3つのインデックスをそれぞれ進めます。
• val1[i]がval2[j]より小さい場合はiを、val2[j]がval3[k]より小さい場合はjを進め、小さい側の要素を読み飛ばします。
• 上記以外の場合はkを進めます。

この手法により、線形時間（O(n)）で共通要素を効率よく検出できます。なお、HashSetの要素順序は仕様上保証されていないため、実運用では事前にOrderBy()などでソートしてから比較すると、より安全に動作させられます。

実行結果

Set one...
99
57
63
98
Set two...
43
99
33
57
Set three...
99
57
42
Common elements...
99 57

このように、3つの配列すべてに存在する「99」と「57」が共通要素として正しく出力されます。