Java常用集合之Set_java set集合

目录

1、Set集合概述

2、HashSet

（1）HashSet概述

（2）HashSet源码分析

（3）HashSet存储自定义对象

3、LinkedHashSet

4、TreeSet

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1、Set集合概述

Set继承自Collection接口，没有特殊的方法

Set集合的特点

• Set中不包含重复元素（只能存储一个null）
• 不维护存储顺序
• Set没有索引，不能通过索引访问元素，所以不能使用普通for循环遍历
• 只能通过元素本身来访问

2、HashSet

（1）HashSet概述

• 此类实现Set接口
• 底层数据结构为HashMap哈希表
• 对集合的迭代次序不作任何保证
• 允许一个null元素
• 有快速失败机制
• 线程不安全

元素放入时是无序的，指的是内存空间不连续，因为元素在set中的位置是由该元素的HashCode决定的。

而且，HashMap每次扩容都可能导致元素重新排布，所以元素的位置是不确定的。

（2）HashSet源码分析

（1）继承结构

HashSet继承了AbstractSet类，实现了Set、克隆、序列化接口。

AbstractSet有三个方法，提供了Set接口的基本实现

（2）成员变量

map：HashMap类型，初始没有赋值

PRESENT：Object类型，用来占位。HashSet只用HashMap的key存储数据，对应的value都是用同一个PRESENT占位。

（3）构造函数

有三个有参构造，一个无参构造

无参构造通过无参构造，创建了一个HashMap对象。

通过集合对象创建HashSet

 也可以指定hashMap的指定初始容量和负载因子

总结

不管使用哪种构造方式，都会立刻创建一个HashMap对象。

（4）add()

直接调用hashMap的put()方法。

hashMap的put()方法，如果添加成功，会返回null。如果key值重复，会更新key对应的value，并返回旧的value值。

此处的add()方法，如果添加成功就会返回true。

（5）remove()

直接调用hashMap的remove()方法。

hashMap的remove()方法，如果删除成功，会返回被删除的value。

（3）HashSet存储自定义对象

在元素类中重写hashCode方法和equals方法，依此来确保元素的唯一性

使用HashSet时，如果没有重写两个方法，则元素还是会重复录入，因为HashSet不知道判断两个对象相等的条件

重写时可以添加条件，比如name和age相等时，对象相等，则只会保留一个该数据的对象

如果存入的是字符串或整数等数据，则HashSet会自动判断唯一性

如果存入的是用户对象，则HashSet根据该对象的类中重写的hashCode方法和equals方法，来判断唯一性

示例 HashSet集合存储学生对象并遍历

学生类

//定义学生类
public class Student05 {
    private String name;
    private int age;
 
    public Student05() {
    }
 
    public Student05(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
 
	//重写两个方法，如果学生对象的成员变量值相同，就认为是同一个对象
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Student05 student05 = (Student05) o;
        return age == student05.age && Objects.equals(name, student05.name);
    }
 
    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age);
    }
}

 集合

 
import java.util.HashSet;
 
public class HashSetDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet<Student05> hs = new HashSet<Student05>();
 
        Student05 s1 = new Student05("张三", 20);
        Student05 s2 = new Student05("李四", 21);
        Student05 s3 = new Student05("王五", 23);
 
        Student05 s4 = new Student05("李四", 21);
 
        hs.add(s1);
        hs.add(s2);
        hs.add(s3);
        hs.add(s4);
 
        for (Student05 s : hs) {
            System.out.println(s.getName() + "," + s.getAge());
        }
 
    }
}

3、LinkedHashSet

LinkedHashSet概述

LinkedHashSet底层数据结构是哈希表和链表，根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置，但它同时使用链表维护元素的次序，这样使得元素看起来是以插入的顺序保存的，也就是说当遍历集合LinkedHashSet集合里的元素时，集合将会按元素的添加顺序来访问集合里的元素。

输出集合里的元素时，元素顺序总是与添加顺序一致。但是LinkedHashSet依然是HashSet，因此它不允许集合重复。

4、TreeSet

TreeSet概述

TreeSet是SortedSet接口的实现类，TreeSet可以确保集合元素处于排序状态。

TreeSet内部实现的是红黑树，默认整形排序为从小到大。

不允许放入null值

TreeSet排序

存入TreeSet集合中的元素要具备比较性

比较性要实现Comparable接口，重写该接口的compareTo方法

TreeSet根据构造方法不同，分为自然排序（无参构造）和比较器排序（有参构造）

• 自然排序要求元素必须实现Compareable接口，并重写里面的compareTo()方法，元素通过比较返回的int值来判断排序序列，返回0说明两个对象相同，不需要存储
• 比较器排需要在TreeSet初始化是时候传入一个实现Comparator接口的比较器对象，或者采用匿名内部类的方式new一个Comparator对象，重写里面的compare()方法；

TreeSet两种构造方法：

排序详细做法

需求：比如要对Student对象排序，按年龄从小到大排，如果年龄一样，则按名字的自然顺序排

分析：对Student对象排序，有两种方式，第一种需要对Student类进行改造，即使用自然排序，第二种则需要另外写一个比较器类

自然排序

自然排序概述

用TreeSet集合存储对象，无参构造方法使用的是自然排序对元素进行排序

• 这个方法，是让元素自身具备比较性

• 自然排序，需要让元素所属的类实现Comparable接口，添加泛型，重写compareTo(T o)方法
• 当调用一个一个对象调用该方法与另一个对象进行比较时，obj1.compareTo(obj2)如果返回0表示两个对象相等；如果返回正整数则表明obj1大于obj2,如果是负整数则相反。

自然排序的使用

1.在Student类中，需要继承Comparable接口，并添加泛型，如果只是Student类之间的比较，则泛型为Student类型就可以

public class Student implements Comparable<Student>{}

 2.在Student类中，重写compareTo方法，比较的类型还是它自己，Student类型

public int compareTo(Student06 s) {}

3.根据需要，添加比较器中的内容，有两种写法

• 因为是先按年龄排，年龄相等时再按姓名排，所以年龄为首要条件，姓名为次要条件

  先写两个if一个return，如果大于返回1，等于返回0，小于直接返回-1

  在符合的首要条件里覆盖掉返回0，写次要条件

@Override
public int compareTo(Student06 s) {
    //判断首要条件
    //大于返回1
    if(this.age>s.age){
        return 1;
    }
    //等于，判断次要条件
    if (this.age==s.age){
        return this.name.compareTo(s.name);
    }
    //小于返回-1
    return -1;
}

这种写法把每种情况罗列且区分出来了，一目了然，而且可以很方便地修改比较条件。

比如原本是年龄升序排列，我要改成年龄降序，只需要把判断年龄条件之后执行的操作改成return -1即可

• 第二种，首要条件和次要条件一致，但这次我们换一种写法，不写这么多if，直接返回表达式的值

@Override
public int compareTo(Student06 s) {
    int num = this.age - s.age;
    int num2 = (num == 0) ? this.name.compareTo(s.name) : num;
    return num2;
}

第二种写法显然更简洁，与第一种写法做的是同样的事情，但需要写出涉及比较的内容，有几层判断，定义几个int类型的返回值即可

自然排序的总结

• 不符合面向对象的思维

  自然排序是对要排序的类直接操作，比较器的内容在被比较的类中，要更改条件，只能进入被比较的类中进行修改原理

• 这里的this，指的是当前被比较的对象，s则是指同类型的其他对象

• TreeSet是红黑树(二叉树)，比较器用来给元素定位。如果比较器返回0，则元素重复，不添加，如果返回1或-1，则元素存储在二叉树的左或右孩子

自制排序

自制排序概述

TreeSet集合有参构造方法使用比较器排序对元素进行排序

• 这个方法，是让容器具有比较性

• 当元素自身不具备比较性，或者自身具备的比较性不是所需要的。那么此时可以让容器自身具备。需要定义一个类实现接口Comparator，重写compare方法，并将该接口的子类实例对象作为参数传递给TreeMap集合的构造方法。

• 注意：当Comparable比较方式和Comparator比较方式同时存在时，以Comparator的比较方式为主；

  注意：在重写compareTo或者compare方法时，必须要明确比较的主要条件相等时要比较次要条件。（假设姓名和年龄一直的人为相同的人，如果想要对人按照年龄的大小来排序，如果年龄相同的人，需要如何处理？不能直接return 0，因为可能姓名不同（年龄相同姓名不同的人是不同的人）。此时就需要进行次要条件判断（需要判断姓名），只有姓名和年龄同时相等的才可以返回0.）

  通过return 0来判断唯一性。

• 由于Comparator是一个函数式接口，因此还可以使用Lambda表达式来代替Comparator子类对象。

自制排序的使用

1.首先需要写一个比较器类

public class MyComparator implements Comparator<Student> {}

2.在比较器类中重写compare方法

public class MyComparator implements Comparator<Student> {
 
    @Override
    public int compare(Student s1, Student s2) {
    }
 
}

3.通过已知的首要、次要方法，添加比较内容

public class MyComparator implements Comparator<Student> {
 
    @Override
    public int compare(Student s1, Student s2) {
        //主要条件：学生年龄按从大到小排序
        int num = s2.getAge() - s1.getAge();
 
        //学生年龄相同，比较姓名是否一样
        int num2 = (num == 0) ? (s1.getName().compareTo(s2.getName())) : num;
        return num2;
    }
 
}

4.创建TreeSet集合时，需要指明使用了哪个自制比较器类

TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>(new Comparator<Student>()){}

自制排序的总结

• 符合面向对象思想

  无需改动被比较的类，只需要单独写一个比较器类即可，可以单独写，也可以在创建TreeSet时使用匿名内部类的方式添加

• 比较器类中可以调用被比较对象的所有参数，灵活比较各种东西

注意

• 大部分类在实现CompareTo(Object o)方法时，都需要将被比较对象obj强制类型转换成相同类型，因为只有相同的两个实例才会比较大小。

• 加入集合的类都必须实现Comparable接口，否则会引发ClassCastException异常。

• 不要修改已经存入集合的实例变量，这将导致它与其他对象的大小顺序发生改变，但TreeSet集合不会再次调整它们的顺序，这点和HashSet一样。

• 总结：如果希望TreeSet能正常工作，TreeSet只能添加同一种类型的对象

TreeSet如何确保唯一性

对于TreeSet集合而言，它判断两个对象是否相等的唯一标准是：两个对象通过compareTo(Object obj)方法比较是否返回0，如果是0则认为对象相等，否则认为不相等。

Set小结

Set具有与Collection完全一样的接口，因此没有任何额外的功能，不像前面有两个不同的List。实际上Set就是Collection,只 是行为不同。(这是继承与多态思想的典型应用：表现不同的行为。)Set不保存重复的元素。

TreeSet不允许放入null值，HashSet允许放入一个null值

适用场景分析:

HashSet是基于Hash算法实现的，其性能通常都优于TreeSet。为快速查找而设计的Set，我们通常都应该使用HashSet，在我们需要排序的功能时，我们才使用TreeSet。

List与Set的对比

Set：检索元素效率低下，删除和插入效率高，插入和删除不会引起元素位置改变。 List：和数组类似，List可以动态增长，查找元素效率高，插入删除元素效率低，因为会引起其他元素位置改变。

如何挑选合适的Collection集合

看到array，就要想到索引。

看到link，就要想到first，last。

看到hash，就要想到hashCode,equals.

看到tree，就要想到两个接口。Comparable，Comparator。