集合进阶-HashSet、LinkedHashSet、TreeSet

Set系列集合

• 无序：存取顺序不一致
• 不重复：可以去除重复
• 无索引：没有带索引的方法，所以不能使用普通for循环遍历，也不能通过索引获取元素

Set集合的实现类

HashSet：无序、无索引、不重复

LinkedHashSet：有序、不重复、无索引

TreeSet：可排序、不重复、无索引

Set系列集合没有特有的方法，直接继承顶层接口Collection中的所有方法并使用。

1.HashSet

HashSet底层：

• HashSet集合底层采用哈希表存储数据
• 哈希表是一种对于增删改查数据性能都比较好的结构

哈希表的组成：

• JDK8之前：数组+链表
• JDK8开始：数组+链表+红黑树

HashSet底层存储数据：

通过调用hashCode方法计算对象的哈希值，然后根据哈希值和数组长度计算出对象应存入哈希表的位置，然后该对象再调用equals方法和当前位置的所有对象依次比较，若存在相同属性值对象，则舍弃该对象不存，若不存在属性值相同对象，则将该对象存入当前位置。

注意：一定要重写hashCode和equals方法，这样才能保证实现不重复

哈希值细节：

• 根据hashCode方法算出来的int类型的整数
• 该方法定义在Object类中，所有对象都可以调用，默认使用地址值进行计算
• 一般情况下，都会重写hashCode方法，利用对象内部的属性值计算哈希值
• 如果没有重写hashCode方法，不同对象计算出来的哈希值是不同的
• 如果重写了hashCode方法，不同对象只有属性值相同，计算出来的哈希值就是一样的
• 小部分情况下，不同属性值或者不同地址值计算出来的哈希值也有可能一样。(哈希碰撞)

HashSet底层原理：

1. 创建一个默认长度16，默认加载因子0.75的数组，数组名table
2. 根据元素的哈希值跟数组的长度计算出应存入的位置
3. 判断当前位置是否为null，如果是null直接存入
4. 如果位置不为null，表示当前位置已经有元素，则调用equals方法比较属性值
5. 一样：表明重复了，不存 ；不一样：存入数组，形成链表（JDK8以前：新元素存入数组，老元素挂在新元素下面；JKD8开始：新元素直接挂在老元素下面）
6. 当元素个数达到16*0.75=12个时，数组会扩容为原来的2倍长度变成32

JDK8以后，当链表长度超过8且数组长度大于等于64时，自动转换为红黑树

如果集合中存储的是自定义对象，必须重写hashCode和equals方法

三个问题：

HashSet为什么存和取的顺序不一样？

HashSet为什么没有索引？

HashSet是利用什么机制保证数据去重的？

2.LinkedHashSet

• 有序、不重复、无索引
• 有序指的是存储和取出元素的顺序一致
• 原理：底层数据结构依然是哈希表，只是每个元素又额外多了一个双链表的机制记录存储的顺序

总结：

1.LinkedHashSet集合的特点和原理是怎样的？

• 有序、不重复、无索引
• 底层基于哈希表，使用双链表记录添加顺序

2.以后如果要数据去重，我们应该使用哪个？

• 默认使用HashSet，因为HashSet的效率更高
• 如果要求去重且存取有序，才使用LinkedHashSet

3.TreeSet

TreeSet的特点：

• 不重复、无索引、可排序
• 可排序：按照元素的默认规则(由小到大)排序
• TreeSet集合底层是基于红黑树的数据结构实现排序的，增删改查性能都比较好

TreeSet集合默认规则

• 对于数值类型：Integer，Double，默认是按照从小到大的顺序进行排序
• 对于字符、字符串类型：按照字符在ASCII码表中的数字升序进行排序

public class TreeSetDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建TreeSet集合对象
        TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<>();
        //添加元素
        ts.add(5);
        ts.add(3);
        ts.add(1);
        ts.add(4);
        ts.add(2);
 
        //打印集合
        System.out.println(ts);//[1, 2, 3, 4, 5]
 
        //三种通用遍历方式遍历
        //迭代器遍历
        /*Iterator<Integer> it = ts.iterator();
        while (it.hasNext()){
            int i = it.next();
            System.out.println(i);
        }*/
 
        //增强for遍历
        /*for (Integer t : ts) {
            System.out.println(t);
        }*/
 
        //lambda表达式遍历
        ts.forEach(i-> System.out.println(i));
    }
}

TreeSet两种比较方式

方式一：

默认排序/自然排序：Javabean类实现Comparable接口指定比较规则

举例：学生有姓名、年龄属性，现要求按照学生的年龄进行排序，同年龄按照姓名字母排序

public class Student2 implements Comparable<Student2>{
    //通过compareTo方法指定比较规则
 
    //this:表示当前要添加的元素
    //o：表示已经在红黑树中存在的元素
 
    //返回值：
    //正数：表示当前要添加的元素是大的，存右边
    //负数：表示当前要添加的元素是小的，存左边
    //0：表示当前要添加的元素已经存在，舍弃
    @Override
    public int compareTo(Student2 o) {
        //指定排序规则
        //按照年龄升序进行排列
        return this.getAge() - o.getAge();
    }
}

public class TreeSetDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        Student2 s1 = new Student2("zhangsan",23);
        Student2 s2 = new Student2("lisi",24);
        Student2 s3 = new Student2("wangwu",25);
 
        TreeSet<Student2> ts = new TreeSet<>();
 
        ts.add(s1);
        ts.add(s2);
        ts.add(s3);
 
        System.out.println(ts);
    }
}

方式二：

比较器排序：创建TreeSet对象时，传递比较器Comparator指定规则

举例：存入字符串"b","ac","bc","abc",按照长度排序，如果一样长则按照首字母排序

public class TreeSetDemo3 {
    public static void main(String[] args) {
 
        /*TreeSet<String> ts = new TreeSet<>(new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(String o1, String o2) {
                int i = o1.length() - o2.length();
                i = i == 0 ? o1.compareTo(o2) : i;
                return i;
            }
        });*/
 
        //o1：表示当前要添加的元素
        //o2：表示在红黑树中已经存在的元素
        TreeSet<String> ts = new TreeSet<>((o1,o2)->{
                //按照长度排序
                int i = o1.length() - o2.length();
                //如果长度一样按照首字母排序
                i = i == 0 ? o1.compareTo(o2) : i;
                return i;
        });
 
        ts.add("c");
        ts.add("ac");
        ts.add("bc");
        ts.add("abc");
 
        System.out.println(ts);
    }
}

使用原则：默认使用第一种，如果第一种不能满足当前需求，就使用第二种

总结：

1.如果想要集合中的元素可重复

• 用ArrayList集合，基于数组的。(用的最多)

2.如果想要集合中的元素可重复，而且当前的增删操作明显多于查询

• 用LinkedList集合，基于链表的

3.如果想对集合中的元素去重

• 用HashSet集合，基于哈希表的。(用的最多)

4.如果想对集合中的元素去重，而且保证存取有序

• 用LinkedHashSet集合，基于哈希表和双链表，效率低于HashSet

5.如果想对集合中的元素进行排序

• 用TreeSet集合，基于红黑树。后续也可以用List集合实现排序