Java Set集合的詳解

 

一，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近存在於集合中,不會存儲重復的元素

用於存儲無序(存入和取出的順序不一定相同)元素，值不能重復。

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繼下來的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        可以有重復元素的集合
                            ---| ArrayList   
                            ---|  LinkedList
                    ---| Set接口        不可以有重復元素的集合
 

 

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());
        }
    }
}

 

 

二，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        可以有重復元素的集合
                            ---| ArrayList   
                            ---|  LinkedList
                    ---| Set接口        不可以有重復元素的集合
                            ---| 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不存入重復元素的規則.使用hashcode和equals

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

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復出現。

簡單一句話，如果對象的hashCode值是不同的，那么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 那么HashSet認為新加入的對象重復了,所以加入失敗。如果equals 為false那么HashSet 認為新加入的對象沒有重復.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，接着會比較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的元素是怎么存儲呢,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。

hashtable

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（重復元素無法放入）。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。

HashSet到底是如何判斷兩個元素重復。

通過hashCode方法和equals方法來保證元素的唯一性，add()返回的是boolean類型

判斷兩個元素是否相同，先要判斷元素的hashCode值是否一致，只有在該值一致的情況下，才會判斷equals方法，如果存儲在HashSet中的兩個對象hashCode方法的值相同equals方法返回的結果是true，那么HashSet認為這兩個元素是相同元素，只存儲一個（重復元素無法存入）。

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，並嘗試添加重復字符串

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，並嘗試添加重復對象（對象的重復的判定）

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，要求不能重復存儲元素，而且要排序。ArrayList 、 LinkedList不能去除重復數據。HashSet可以去除重復，但是是無序。

所以這時候就要使用TreeSet了

 

三，TreeSet

案例：使用TreeSet集合存儲字符串元素，並遍歷

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，可以重復，有角標的集合
                            ---| ArrayList   
                            ---|  LinkedList
                    ---| Set接口        無序，不可以重復的集合
                            ---| 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，那么元素重復。

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,那么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。那么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:為什么使用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.那么同樣道理,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復的，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;
    }
    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;
    }
    public String getGender() {
        return gender;
    }
    public void setGender(String gender) {
        this.gender = gender;
    }
    @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。

那么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("現代操作系統", 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() {
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
this.name = name;
    }
    public double getPrice() {
        return price;
    }
    public void setPrice(double price) {
        this.price = price;
    }
    public Book(String name, double price) {
this.name = name;
        this.price = price;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Book [name=" + name + ", price=" + price + "]";
    }
}

 

 

四，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。