java 基础 --Collection(Set)

Posted 2020-09-02

注意：

如果hashSet存储自定义对象，一定要重写hashCode()&&equals()

如果TreeSet存储自定义对象，让元素所属的类实现自然排序接口Comparable，并重写CompareTo()/让集合的构造方法接收一个比较器接口的子类对象Comparator

结构：
Set:
  |--HashSet(底层结构是Hash表(Hash表：元素是链表的数组,Hash表依赖于Hash值存储))
    |--LinkedHashSet(底层机构是链表和Hash表)
  |--TreeSet(底层是二叉树结构(红黑树是一种自平衡的二叉树))

详解：
Set
    无序（存储顺序和取出顺序不一致），唯一(虽然set集合的元素无序，但是作为集合来说肯定有它的存储顺序，而你的存储顺序和它的顺序一致，这代表不了有序。)
 |-- HashSet
         HashSet底层依赖的是hashCode()和equals()
         所以存储自定义对象时，对象需要重写hashCode()和equals()来保证唯一性(自动重写即可)
                  
HashSet 底层源码：
①HashSet<String> set = new HashSet<String>();
　　  public HashSet() {
        map = new HashMap<>();
     }
②set.add("atomic");
    private static final Object PRESENT = new Object();
    public boolean add(E e) {
        return map.put(e, PRESENT)==null;
    }
源码结论：HashSet是一个HashMap，它的值存储在HashMap的Key中，因此hashSet数据是唯一的

if (e.hash == hash && //先看hashCode()，如果hash值相同，不添加元素
      ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))){break;} //如果元素值/地址值相同（元素重复），也不添加元素
p = e;//以上三种情况外才添加元素

TreeSet：自然排序，唯一（TreeSet底层就是treeMap）
         API： A NavigableSet implementation based on a TreeMap
           ①如果是基本类型，会自动进行排序，去重
           ②如果是自定义类型，需要重写...
           真正的比较依赖于元素的CompareTo()方法，而这个方法是定义在Comparable里面的，
           所以要想重写该方法，就必须先实现COmparable接口，这个接口表示的就是自然排序
           底层是二叉树结构(红黑树是一种自平衡的二叉树)。
           二叉树三种遍历：
                中序遍历:先左子树，后根节点，再右子树
                前序遍历：先根节点，后左子树，再右子树
                后序遍历：先左子树，后右子树，再根节点

源码：①TreeSet<String> set = new TreeSet<String>();
     ②set.add("d");

    public boolean add(E e) {
        return m.put(e, PRESENT)==null;
    }
   private transient NavigableMap<E,Object> m;
   API： A NavigableSet implementation based on a TreeMap

TreeMap的put();
   public V put(K key, V value) {
        Entry<K,V> t = root;
        if (t == null) {
            compare(key, key); // type (and possibly null) check

            root = new Entry<>(key, value, null);
            size = 1;
            modCount++;
            return null;
        }
        int cmp;
        Entry<K,V> parent;
        // split comparator and comparable paths
        Comparator<? super K> cpr = comparator;
        if (cpr != null) {
            do {
                parent = t;
                cmp = cpr.compare(key, t.key);//key-t.key
                if (cmp < 0)                  // key小放左边
                    t = t.left;
                else if (cmp > 0)             // key大放右边
                    t = t.right;
                else
                    return t.setValue(value); //相等，不放
            } while (t != null);
        }
        else {
            if (key == null)
                throw new NullPointerException();
            @SuppressWarnings("unchecked")
                Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;
            do {
                parent = t;
                cmp = k.compareTo(t.key);
                if (cmp < 0)
                    t = t.left;
                else if (cmp > 0)
                    t = t.right;
                else
                    return t.setValue(value);
            } while (t != null);
        }
        Entry<K,V> e = new Entry<>(key, value, parent);
        if (cmp < 0)
            parent.left = e;
        else
            parent.right = e;
        fixAfterInsertion(e);
        size++;
        modCount++;
        return null;
    }

总结：TreeSet集合保证元素排序和唯一性的原理
     唯一性：根据比较的返回值是否为0来决定的
     排序：
         A:自然排序(元素具备比较性)
            让元素所属的类实现自然排序接口Comparable
         B:比较器排序（集合具备比较性）
            让集合的构造方法接收一个比较器接口的子类对象Comparator 
    举例：A:
           // 方式1：
           TreeSet<Student> ts1 = new TreeSet<Student>();
           // 如果一个类想要进行自然排序，就必须实现自然排顺序接口
           public class Student implements Comparable<Student>{
               private String name;
               private int age;
               @Override
               public int compareTo(Student o) {
                   // 按年龄，主要条件
                  int num = this.age - o.age;
                  //  次要条件，年龄相同时好要看名字是否相同
                  //  如果名字和年龄都相同，才是一个元素
                  int num2 = num == 0?this.name.compareTo(o.name):num;
                  return num2;

               /* 按名字排序
               @Override
               public int compareTo(Student o) {
  
                  //  按姓名，主要条件
                  int num = this.name.length() - o.name.length();
                  //  姓名长度相同不代表内容相同
                  int num2 = num == 0?this.name.compareTo(o.name):num;
                  //  姓名长度和内容相同，不代表年龄相同
                  int num3 = num2 == 0?this.age-o.age:num2;
                  return num3;
                  }
                */
          }
            
           B:
             //方式2
             TreeSet<Student> ts2 = new TreeSet<Student>(new MyComparator());
             // 实现Comparator()接口
             public class MyComparator implements Comparator<Student> {
                 @Override
                public int compare(Student o1, Student o2) {
                    // 按姓名，主要条件
                    int num = o1.getName().length() - o2.getName().length();
                    // 姓名长度相同不代表内容相同
                    int num2 = num == 0 ? o1.getName().compareTo(o2.getName()) : num;
                    // 姓名长度和内容相同，不代表年龄相同
                    int num3 = num2 == 0 ? o1.getAge() - o2.getAge() : num2;
                    return num3;
                }
            }
             //方式3（匿名类方式）
            TreeSet<Student> ts3 = new TreeSet<Student>(new Comparator<Student>() {
                @Override
                public int compare(Student o1, Student o2) {
                    // 按姓名，主要条件
                    int num = o1.getName().length() - o2.getName().length();
                    // 姓名长度相同不代表内容相同
                    int num2 = num == 0 ? o1.getName().compareTo(o2.getName()) : num;
                    // 姓名长度和内容相同，不代表年龄相同
                    int num3 = num2 == 0 ? o1.getAge() - o2.getAge() : num2;
                    return num3;
                }
            });