Java Set集合的詳解

2022-01-09 Java專欄

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1、Set

Set:注重獨一無二的性質,該體系集合可以知道某物是否已經存在於集合中,不會存儲重複的元素。用於存儲無序(存入和取出的順序不一定相同)元素,值不能重複。

對象的相等性

引用到堆上同一個對象的兩個引用是相等的。如果對兩個引用調用hashCode方法,會得到相同的結果,如果對象所屬的類沒有覆蓋Object的hashCode方法的話,hashCode會返回每個對象特有的序號(java是依據對象的內存地址計算出的此序號),所以兩個不同的對象的hashCode值是不可能相等的。

如果想要讓兩個不同的Person對象視為相等的,就必須覆蓋Object類下來的hashCode方法和equals方法,因為Object hashCode方法返回的是該對象的內存地址,所以必須重寫hashCode方法,才能保證兩個不同的對象具有相同的hashCode,同時也需要兩個不同對象比較equals方法會返回true

該集合中沒有特有的方法,直接繼承自Collection。

---| Itreable 接口 實現該接口可以使用增強for循環

---| Collection 描述所有集合共性的接口

---| List接口 可以有重複元素的集合

---| ArrayList

---| LinkedList

---| Set接口 不可以有重複元素的集合

案例:set集合添加元素並使用迭代器迭代元素。

public class Demo4 {

public static void main(String[] args) {

//Set 集合存和取的順序不一致。

Set hs = new HashSet();

hs.add("世界軍事");

hs.add("兵器知識");

hs.add("艦船知識");

hs.add("漢和防務");

System.out.println(hs);

// [艦船知識, 世界軍事, 兵器知識, 漢和防務]

Iterator it = hs.iterator();

while (it.hasNext()) {

System.out.println(it.next());

}

}

}

2、HashSet

---| Itreable 接口 實現該接口可以使用增強for循環

---| Collection 描述所有集合共性的接口

---| List接口 可以有重複元素的集合

---| ArrayList

---| LinkedList

---| Set接口 不可以有重複元素的集合

---| HashSet 線程不安全,存取速度快。底層是以哈希表實現的。

HashSet

哈希表邊存放的是哈希值。HashSet存儲元素的順序並不是按照存入時的順序(和List顯然不同) 是按照哈希值來存的所以取數據也是按照哈希值取得。

HashSet不存入重複元素的規則.使用hashcode和equals

由於Set集合是不能存入重複元素的集合。那麼HashSet也是具備這一特性的。HashSet如何檢查重複?HashSet會通過元素的hashcode()和equals方法進行判斷元素是否重複。

當你試圖把對象加入HashSet時,HashSet會使用對象的hashCode來判斷對象加入的位置。同時也會與其他已經加入的對象的hashCode進行比較,如果沒有相等的hashCode,HashSet就會假設對象沒有重複出現。

簡單一句話,如果對象的hashCode值是不同的,那麼HashSet會認為對象是不可能相等的。

因此我們自定義類的時候需要重寫hashCode,來確保對象具有相同的hashCode值。

如果元素(對象)的hashCode值相同,是不是就無法存入HashSet中了? 當然不是,會繼續使用equals 進行比較.如果 equals為true 那麼HashSet認為新加入的對象重複了,所以加入失敗。如果equals 為false那麼HashSet 認為新加入的對象沒有重複.新元素可以存入.

總結:

元素的哈希值是通過元素的hashcode方法 來獲取的, HashSet首先判斷兩個元素的哈希值,如果哈希值一樣,接著會比較equals方法 如果 equls結果為true ,HashSet就視為同一個元素。如果equals 為false就不是同一個元素。

哈希值相同equals為false的元素是怎麼存儲呢,就是在同樣的哈希值下順延(可以認為哈希值相同的元素放在一個哈希桶中)。也就是哈希一樣的存一列。

圖1:hashCode值不相同的情況

圖2:hashCode值相同,但equals不相同的情況。

HashSet:通過hashCode值來確定元素在內存中的位置。一個hashCode位置上可以存放多個元素。

當hashcode() 值相同equals() 返回為true 時,hashset 集合認為這兩個元素是相同的元素.只存儲一個(重複元素無法放入)。調用原理:先判斷hashcode 方法的值,如果相同才會去判斷equals 如果不相同,是不會調用equals方法的。

注意:HashSet集合在判斷元素是否相同先判斷hashCode方法,如果相同才會判斷equals。如果不相同,是不會調用equals方法的。

HashSet 和ArrayList集合都有判斷元素是否相同的方法,

boolean contains(Object o)

HashSet使用hashCode和equals方法,ArrayList使用了equals方法

案例:

使用HashSet存儲字符串,並嘗試添加重複字符串

回顧String類的equals()、hashCode()兩個方法。

public class Demo4 {

public static void main(String[] args) {

// Set 集合存和取的順序不一致。

Set hs = new HashSet();

hs.add("世界軍事");

hs.add("兵器知識");

hs.add("艦船知識");

hs.add("漢和防務");

// 返回此 set 中的元素的數量

System.out.println(hs.size()); // 4

// 如果此 set 尚未包含指定元素,則返回 true

boolean add = hs.add("世界軍事"); // false

System.out.println(add);

// 返回此 set 中的元素的數量

System.out.println(hs.size());// 4

Iterator it = hs.iterator();

while (it.hasNext()) {

System.out.println(it.next());

}

}

}

使用HashSet存儲自定義對象,並嘗試添加重複對象(對象的重複的判定)

public class Demo4 {

public static void main(String[] args) {

HashSet hs = new HashSet();

hs.add(new Person("jack", 20));

hs.add(new Person("rose", 20));

hs.add(new Person("hmm", 20));

hs.add(new Person("lilei", 20));

hs.add(new Person("jack", 20));

Iterator it = hs.iterator();

while (it.hasNext()) {

Object next = it.next();

System.out.println(next);

}

}

}

class Person {

private String name;

private int age;

Person() {

}

public Person(String name, int age) {

this.name = name;

this.age = age;

}

public String getName() {

return name;

}

public void setName(String name) {

this.name = name;

}

public int getAge() {

return age;

}

public void setAge(int age) {

this.age = age;

}

@Override

public int hashCode() {

System.out.println("hashCode:" + this.name);

return this.name.hashCode() + age * 37;

}

@Override

public boolean equals(Object obj) {

System.out.println(this + "---equals---" + obj);

if (obj instanceof Person) {

Person p = (Person) obj;

return this.name.equals(p.name) && this.age == p.age;

} else {

return false;

}

}

@Override

public String toString() {

return "Person@name:" + this.name + " age:" + this.age;

}

}

問題:現在有一批數據,要求不能重複存儲元素,而且要排序。ArrayList 、 LinkedList不能去除重複數據。HashSet可以去除重複,但是是無序。

所以這時候就要使用TreeSet了

3、TreeSet

public class Demo5 {

public static void main(String[] args) {

TreeSet ts = new TreeSet();

ts.add("ccc");

ts.add("aaa");

ts.add("ddd");

ts.add("bbb");

System.out.println(ts); // [aaa, bbb, ccc, ddd]

}

}

---| Itreable 接口 實現該接口可以使用增強for循環

---| Collection 描述所有集合共性的接口

---| List接口 有序,可以重複,有角標的集合

---| ArrayList

---| LinkedList

---| Set接口 無序,不可以重複的集合

---| HashSet 線程不安全,存取速度快。底層是以hash表實現的。

---| TreeSet 紅-黑樹的數據結構,默認對元素進行自然排序(String)。如果在比較的時候兩個對象返回值為0,那么元素重複。

紅-黑樹

紅黑樹是一種特定類型的二叉樹

紅黑樹算法的規則: 左小右大。

既然TreeSet可以自然排序,那麼TreeSet必定是有排序規則的。

1:讓存入的元素自定義比較規則。

2:給TreeSet指定排序規則。

方式一:元素自身具備比較性

元素自身具備比較性,需要元素實現Comparable接口,重寫compareTo方法,也就是讓元素自身具備比較性,這種方式叫做元素的自然排序也叫做默認排序。

方式二:容器具備比較性

當元素自身不具備比較性,或者自身具備的比較性不是所需要的。那麼此時可以讓容器自身具備。需要定義一個類實現接口Comparator,重寫compare方法,並將該接口的子類實例對象作為參數傳遞給TreeMap集合的構造方法。

注意:當Comparable比較方式和Comparator比較方式同時存在時,以Comparator的比較方式為主;

注意:在重寫compareTo或者compare方法時,必須要明確比較的主要條件相等時要比較次要條件。(假設姓名和年齡一直的人為相同的人,如果想要對人按照年齡的大小來排序,如果年齡相同的人,需要如何處理?不能直接return 0,因為可能姓名不同(年齡相同姓名不同的人是不同的人)。此時就需要進行次要條件判斷(需要判斷姓名),只有姓名和年齡同時相等的才可以返回0.)

通過return 0來判斷唯一性。

問題:為什麼使用TreeSet存入字符串,字符串默認輸出是按升序排列的?因為字符串實現了一個接口,叫做Comparable 接口.字符串重寫了該接口的compareTo 方法,所以String對象具備了比較性.那麼同樣道理,我的自定義元素(例如Person類,Book類)想要存入TreeSet集合,就需要實現該接口,也就是要讓自定義對象具備比較性.

存入TreeSet集合中的元素要具備比較性.

比較性要實現Comparable接口,重寫該接口的compareTo方法

TreeSet屬於Set集合,該集合的元素是不能重複的,TreeSet如何保證元素的唯一性

通過compareTo或者compare方法中的來保證元素的唯一性。

添加的元素必須要實現Comparable接口。當compareTo()函數返回值為0時,說明兩個對象相等,此時該對象不會添加進來。

比較器接口

----| Comparable

compareTo(Object o) 元素自身具備比較性

----| Comparator

compare( Object o1, Object o2 ) 給容器傳入比較器

TreeSet集合排序的兩種方式:

一,讓元素自身具備比較性。

也就是元素需要實現Comparable接口,覆蓋compareTo 方法。

這種方式也作為元素的自然排序,也可稱為默認排序。

年齡按照搜要條件,年齡相同再比姓名。

public class Demo4 {

public static void main(String[] args) {

TreeSet ts = new TreeSet();

ts.add(new Person("aa", 20, "男"));

ts.add(new Person("bb", 18, "女"));

ts.add(new Person("cc", 17, "男"));

ts.add(new Person("dd", 17, "女"));

ts.add(new Person("dd", 15, "女"));

ts.add(new Person("dd", 15, "女"));

System.out.println(ts);

System.out.println(ts.size()); // 5

}

}

class Person implements Comparable {

private String name;

private int age;

private String gender;

public Person() {

}

public Person(String name, int age, String gender) {

this.name = name;

this.age = age;

this.gender = gender;

}

// 省略get set

@Override

public int hashCode() {

return name.hashCode() + age * 37;

}

public boolean equals(Object obj) {

System.err.println(this + "equals :" + obj);

if (!(obj instanceof Person)) {

return false;

}

Person p = (Person) obj;

return this.name.equals(p.name) && this.age == p.age;

}

public String toString() {

return "Person [name=" + name + ", age=" + age + ", gender=" + gender

+ "]";

}

@Override

public int compareTo(Object obj) {

Person p = (Person) obj;

System.out.println(this+" compareTo:"+p);

if (this.age > p.age) {

return 1;

}

if (this.age < p.age) {

return -1;

}

return this.name.compareTo(p.name);

}

}

二,讓容器自身具備比較性,自定義比較器。

需求:當元素自身不具備比較性,或者元素自身具備的比較性不是所需的。

那麼這時只能讓容器自身具備。

定義一個類實現Comparator 接口,覆蓋compare方法。

並將該接口的子類對象作為參數傳遞給TreeSet集合的構造函數。

當Comparable比較方式,及Comparator比較方式同時存在,以Comparator

比較方式為主。

public class Demo5 {

public static void main(String[] args) {

TreeSet ts = new TreeSet(new MyComparator());

ts.add(new Book("think in java", 100));

ts.add(new Book("java 核心技術", 75));

ts.add(new Book("現代作業系統", 50));

ts.add(new Book("java就業教程", 35));

ts.add(new Book("think in java", 100));

ts.add(new Book("ccc in java", 100));

System.out.println(ts);

}

}

class MyComparator implements Comparator {

public int compare(Object o1, Object o2) {

Book b1 = (Book) o1;

Book b2 = (Book) o2;

System.out.println(b1+" comparator "+b2);

if (b1.getPrice() > b2.getPrice()) {

return 1;

}

if (b1.getPrice() < b2.getPrice()) {

return -1;

}

return b1.getName().compareTo(b2.getName());

}

}

class Book {

private String name;

private double price;

public Book() {

}

// 省略get set

public Book(String name, double price) {

this.name = name;

this.price = price;

}

@Override

public String toString() {

return "Book [name=" + name + ", price=" + price + "]";

}

}

4、LinkedHashSet

會保存插入的順序。

看到array,就要想到角標。

看到link,就要想到first,last。

看到hash,就要想到hashCode,equals.

看到tree,就要想到兩個接口。Comparable,Comparator。

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