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Java集合——Set详解_set java

set java

前几天简单介绍了一下单列集合中的List,今天就给大家讲一下它的同胞兄弟Set的简介与使用情况。

Set存取无序,元素唯一

代码演示:

public static void demo1() {
    HashSet<String> hs = new HashSet<>();	//创建HashSet对象
    boolean b1 = hs.add("a");
    boolean b2 = hs.add("a");		//当向set集合中存储重复元素的时候返回为false
   
    hs.add("b");
    hs.add("c");
    hs.add("d");
    System.out.println(hs);			//[d, b, c, a] 存取无序 并且去掉了重复元素
    System.out.println(b1);			//true
    System.out.println(b2);			//false	

    for (String string : hs) {		//只要能用迭代器迭代的,就可以使用增强for循环遍历
        System.out.println(string);
    }
}
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保证元素唯一性需要让元素重写两个方法:一个是 hashCode(),另一个是 equals()。HashSet在存储元素的过程中首先会去调用元素的hashCode()值,看其哈希值与已经存入HashSet的元素的哈希值是否相同,如果不同 :就直接添加到集合;如果相同 :则继续调用元素的equals() 和哈希值相同的这些元素依次去比较。如果说有返回true的,那就重复不添加;如果说比较结果都说false,那就是不重复就添加。为了减少equals的比较次数提高效率一般情况让属性不同的对象尽量hashCode()值不同,那么如何重写 equals()和hashCode()呢? Eclipse自动生成即可。

代码演示:

public static void main(String[] args) {
    HashSet<Person> hs = new HashSet<>();
    hs.add(new Person("张三", 23));
    hs.add(new Person("张三", 23));
    hs.add(new Person("李四", 24));
    hs.add(new Person("李四", 24));
    hs.add(new Person("李四", 24));
    hs.add(new Person("李四", 24));
		
	System.out.println(hs);//Person重写了equals()方法和hashCode()方法,所以 hs 去除了重复的元素
}
public class Person {	//Person里面 Eclipse自动生成了 equals()方法和hashCode()方法
    private String name;
    private int age;
    public Person() {
        super();			
    }
    public Person(String name, int age) {
        super();
        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 String toString() {
        return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    }	
    
    /*
	* 为什么是31?
	* 1,31是一个质数,质数是能被1和自己本身整除的数
	* 2,31这个数既不大也不小
	* 3,31这个数好算,2的五次方-1,2向左移动4位
	*/
    @Override
    public int hashCode() {
        final int prime = 31;
        int result = 1;
        result = prime * result + age;
        result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
        return result;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj)				//调用的对象和传入的对象是同一个对象
            return true;				//直接返回true
        if (obj == null)				//传入的对象为null
            return false;				//返回false
        if (getClass() != obj.getClass())//判断两个对象对应的字节码文件是否是同一个字节码
            return false;				//如果不是直接返回false
        Person other = (Person) obj;		//向下转型
        if (age != other.age)				//调用对象的年龄不等于传入对象的年龄
            return false;				//返回false
        if (name == null) {				//调用对象的姓名为null
            if (other.name != null)			//传入对象的姓名不为null
                return false;			//返回false
        } else if (!name.equals(other.name))		//调用对象的姓名不等于传入对象的姓名
            return false;				//返回false
        return true;					//返回true
    }		
}
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LinkedHashSet:直接父类是 HashSet

特点:存取有序,存储的元素不能重复。

代码演示:

LinkedHashSet<String> lhs = new LinkedHashSet<>();
lhs.add("a");
lhs.add("a");
lhs.add("a");
lhs.add("a");
lhs.add("b");
lhs.add("c");
lhs.add("d");

System.out.println(lhs);//[a,b,c,d]  去除了重复的元素,同时又保证了存取有序
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TreeSet:元素唯一,更重要的一个是给元素进行排序

方式一:让元素所在的类实现Comparable接口,并重写CompareTo() 方法,并根据CompareTo()的返回值来进行添加元素

  • 返回正数:往二叉树的右边添加
  • 返回负数:往二叉树的左边添加
  • 返回 0 : 说明重复,不添加

举例:

public static void demo2() {
    TreeSet<Person> ts = new TreeSet<>();
    ts.add(new Person("zhangsan", 23));
    ts.add(new Person("lisi", 13));
    ts.add(new Person("wangwu", 33));
    ts.add(new Person("zhaoliu", 43));
    ts.add(new Person("aaaa", 53));
    System.out.println(ts);
}
public class Person implements Comparable<Person> {
    private String name;
    private int age;
    public Person() {
        super();
    }
    public Person(String name, int age) {
        super();
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    /*
    //1):按照年龄排(先比较年龄后比较姓名)
    public int compareTo(Person o) {		
    	//this 是集合即将存入的元素, o 是集合已经存入的元素
    	int num = this.age - o.age;	//年龄是比较的主要条件
    	return num == 0 ? this.name.compareTo(o.name) : num;	//姓名是比较的次要条件
    }
    */

    /*
    //2):按照姓名排(先比较姓名后比较年龄)
    public int compareTo(Person o) {
    	int num = this.name.compareTo(o.name);		//姓名是主要条件
   		return num == 0 ? this.age - o.age : num;	//年龄是次要条件
    }
    */

    //3):按照姓名长度排(先比较姓名长度 后比较姓名内容 后比较年龄)
    public int compareTo(Person o) {	
        int length = this.name.length() - o.name.length();	//比较长度为主要条件
        int num = length == 0 ? this.name.compareTo(o.name) : length;//比较内容为次要条件
        return num == 0 ? this.age - o.age : num;//比较年龄为次要条件
    }	
}
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方式二: 使用TreeSet的有参构造方法创建TreeSet对象的时候, 传入一个比较器 Comparator 进去, TreeSet在添加元素的时候, 根据比较器的compare()方法的返回值来添加元素。

  • 返回正数:往二叉树的右边添加
  • 返回负数:往二叉树的左边添加
  • 返回 0 : 说明重复,不添加

代码演示:

public static void demo3() {
    //在构造函数中传入比较器后 就不用再让Person实现Comparable接口了
    TreeSet<Person> ts = new TreeSet<>(new Comparator<Person>() {	
        //3):按照姓名长度排(先比较姓名长度 后比较姓名内容 后比较年龄)
        @Override
        public int compare(Person o1, Person o2) {//o1是即将存入的元素  o2是已经存入集合的元素
            //比较长度为主要条件
            int length = o1.getName().length() - o2.getName().length();	
            //比较内容为次要条件
            int num = length == 0 ? o1.getName().compareTo(o2.getName()) : length;	
            return num == 0 ? o1.getAge() - o2.getAge() : num;
        }

        /*
		//2):按照姓名排(先比较姓名后比较年龄)
		public int compare(Person o1, Person o2) {
			int num = o1.getName().compareTo(o2.getName());
			return num == 0 ? o1.getAge() - o2.getAge() : num;
		}
		*/

        /*
		//1):按照年龄排(先比较年龄后比较姓名)
		public int compare(Person o1, Person o2) {
			int num = o1.getAge() - o2.getAge();
			return num == 0 ? o1.getName().compareTo(o2.getName()) : num;
		}
		*/
    });
    ts.add(new Person("zhangsan", 23));
    ts.add(new Person("lisi", 13));
    ts.add(new Person("wangwu", 33));
    ts.add(new Person("zhaoliu", 43));
    ts.add(new Person("aaaa", 53));
    System.out.println(ts);
}
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TreeSet存储元素对元素进行排序的源码解析

TreeSet在存储元素的时候会首先去判断是否有比较器存在(也就是判断比较器是否为null),如果存在:就会让比较器去调用compare(T t1, T t2)方法,去依次比较即将存入的值和已经存入TreeSet集合的值,如果返回正数:往二叉树右侧放;如果返回负数:往二叉树左侧放;如果返回 0 :不添加。如果不存在:底层就会把即将存入的元素自动提升为Comparable类型的对象(所以如果没有比较器的情况下,元素所在的类没有实现Comparable接口,在做自动提升类型的时候就会报类型转换错误),并让该对象调用CompareTo(T t)方法,和已经存入TreeSet集合的元素依次比较,如果返回正数:往二叉树右侧放;如果返回负数:往二叉树左侧放;如果返回 0 :不添加。所以,如果两种方式同时使用,底层会优先使用方式二(比较器的方式)。

源码片段分析:

 public V put(K key, V value) {		//key则是TreeSet即将存入的元素
     Entry<K,V> t = root;		//获取TreeSet中已存入的元素列表也就是 t

     /*此处有代码省略*/
     
	 //comparator是一个成员变量,初始值是null,如果TreeSet构造方法中传入了比较器
     //则comparator就不再是null
     Comparator<? super K> cpr = comparator;
     if (cpr != null) {	//如果有比较器 就使用比较器来比较
     	do {
             parent = t;
             cmp = cpr.compare(key, t.key);	//让比较器 cpr 去调用compare(T t1, T t2)方法,去依次比较即将存入的值 key 和已经存入TreeSet集合的值 t.key
             if (cmp < 0)			//如果返回负数
                 t = t.left;			//往二叉树左侧放
             else if (cmp > 0)		//如果返回正数
                 t = t.right;		//往二叉树右侧放
             else				//如果返回 0
                 return t.setValue(value);	//不添加
         } while (t != null);
     } else {				//如果没有比较器 则使用自然排序来比较
         if (key == null)
             throw new NullPointerException();
         Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;	//把即将存入的元素 key 自动提升为Comparable类型的对象 k (所以如果没有比较器的情况下,元素所在的类没有实现Comparable接口,在做自动提升类型的时候就会报类型转换错误),
         do {
             parent = t;
             cmp = k.compareTo(t.key);	//让即将存入的元素 k 调用CompareTo(T t)方法,和已经存入TreeSet集合的元素 t.key 依次比较
             if (cmp < 0)			//如果返回负数
                 t = t.left;			//往二叉树左侧放
             else if (cmp > 0)		//如果返回正数
                 t = t.right;		//往二叉树右侧放
             else				//如果返回 0
                 return t.setValue(value);	//不添加
         } while (t != null);
     }

     /*此处有代码省略*/

 }
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案例1:编写一个程序,获取10个1至20的随机数,要求随机数不能重复。并把最终的随机数输出到控制台。

/** - 分析:
  	- 1,有Random类创建随机数对象
    - 2,需要存储10个随机数,而且不能重复,所以我们用HashSet集合
    - 3,如果HashSet的size是小于10就可以不断的存储,如果大于等于10就停止存储
    - 4,通过Random类中的nextInt(n)方法获取1到20之间的随机数,并将这些随机数存储在HashSet集合中
    - 5,遍历HashSet
      */
public static void main(String[] args) {

    //1,有Random类创建随机数对象
    Random r = new Random();

    //2,需要存储10个随机数,而且不能重复,所以我们用HashSet集合
    HashSet<Integer> hs = new HashSet<>();

    //3,如果HashSet的size是小于10就可以不断的存储,如果大于等于10就停止存储
    while(hs.size() < 10) {

        //4,通过Random类中的nextInt(n)方法获取1到20之间的随机数,并将这些随机数存储在HashSet集合中
        hs.add(r.nextInt(20) + 1);
    }

    // 5,遍历HashSet
    for (Integer integer : hs) {
        System.out.println(integer);
    }

}
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案例2:在一个集合中存储了无序并且重复的字符串,定义一个方法,让其有序(字典顺序),而且还不能去除重复

/** - 分析:
    - 1,定义一个List集合,并存储重复的无序的字符串
    - 2,定义方法对其排序保留重复
    - 3,打印List集合
 */
public static void main(String[] args) {
	//1,定义一个List集合,并存储重复的无序的字符串
    ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("aaa");        
    list.add("aaa");        
    list.add("ccc");        
    list.add("ddd");        
    list.add("fffffffffff");        
    list.add("heima");        
    list.add("itcast");        
    list.add("bbbb");        
    list.add("aaa");        
    list.add("aaa");                
    
    //2,定义方法对其排序保留重复       
    sort(list);                
    //3,打印list        
    System.out.println(list);
}       
/*     
	* 定义方法,排序并保留重复     
	* 分析:     
	* 1,创建TreeSet集合对象,因为String本身就具备比较功能,但是重复不会保留,所以我们用比较器
	* 2,将list集合中所有的元素添加到TrreSet集合中,对其排序,保留重复 
	* 3,清空list集合
	* 4,将TreeSet集合中排好序的元素添加到list中 
*/    
public static void sort(List<String> list) {
    //1,创建TreeSet集合对象,因为String本身就具备比较功能,但是重复不会保留,所以我们用比较器      
    TreeSet<String> ts = new TreeSet<>(new Comparator<String>() {
   		@Override            
    	public int compare(String s1, String s2) {
            int num = s1.compareTo(s2);
            //比较内容为主要条件
            return num == 0 ? 1 : num; //保留重复            
        }        
    });     
    //2,将list集合中所有的元素添加到TrreSet集合中,对其排序,保留重复
    ts.addAll(list);       
    //3,清空list集合        
    list.clear();        
    //4,将TreeSet集合中排好序的元素添加到list中        
    list.addAll(ts);    
}
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课后习题:键盘录入5个学生信息(姓名,语文成绩,数学成绩,英语成绩),按照总分从高到低输出到控制台。

相信大家对Set集合这部分已经有了初步的了解了,那大家就把最后的课后习题完成一下吧。想了解更多学习知识,请关注微信公众号“阿Q说代码”,获取更多学习资料吧!你也可以后台留言说出你的疑惑,阿Q将会在后期的文章中为你解答。每天学习一点点,每天进步一点点。

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