java集合之Set

Posted 2022-03-08 2019wxw

     Set集合的理解：

             类似于一个罐子，程序可以一次把多个对象”丢进“Set集合，而Set集合通常不能记住元素的添加顺序。        

            Set集合与Collection集合基本相同，没有提供任何额外的方法。实际上Set就是Collection，只是行为略有不同（Set不允许包含重复元素）。

            Set集合又相当于数组，HashCode相当于数组中的索引。
            Set集合不允许包含相同的元素，如果试图把两个相同的元素加入同一个Set集合中，则添加操作失败，add()方法返回false，且新元素不会被加入。

         

    HashSet 是Set接口的典型实现，大多数时候使用Set集合时，就使用这个实现类，hashSet是按Hash算法来存储集合中的元素，因此具有很好的存取和查找性能。

   HashSet具有以下特点：

1.  不能保证元素的排列顺序，顺序可能与添加顺序不同，顺序也有可能发生变化；
2.   HashSet不是同步的，如果多个线程同时访问一个HashSet,假设有两个或者两个以上的线程同时修改了HashSet集合时，则必须通过代码保证其同步。
3.  集合元素值可以为Null.

     注意：HashSet集合中存入一个元素时，HashSet会调用该对象的HashCode()方法来得到该对象的HashCode值，然后根据该hashCode值决定该对象在HashSet中存储位置。

  如果两个元素通过equals()方法比较返回true,但他们的HashCode()方法返回值不相等，HashSet将会把他们存储在不同的位置，依然可以添加成功。

   HashSet集合判断两个元素相等的标准：是两个对象通过equals()方法比较相等，并且两个对象的HashCode()方法返回值也相等。

对应以下程序，ABC三个类，分别重写了equals方法， HashCode()方法，和全部方法。

    通过此程序可以显示HashSet判断集合元素的标准：

 public static void main(String[] args) 
        Set books=new HashSet();
        //分别向books集合中添加A,B，C对象
        books.add(new A());
        books.add(new A());
        books.add(new B());
        books.add(new B());
        books.add(new C());
        books.add(new C());
        System.out.println(books);
    

  //对象A只重写equeals对象
  class A
      @Override
      public boolean equals(Object obj) 
          return true;
      
  
  class B
      @Override
      public int hashCode() 
          return 1;
      
  
  class  C
      @Override
      public boolean equals(Object obj) 
          return true;
      

      @Override
      public int hashCode() 
          return 2;
      
  

View Code

注意：当把一个对象放入HashSet中时，如果要重写该对象对应的equals()方法，则也应该重写其HashCode方法，规则：

     如果两个对象通过equals()方法比较返回true,这两个对象的HashCode值也应该相等。（不然会性能下降，违背了Set集合不能重复的规则）

   （2） LinkedHashSet类

            HashSet还有一个子类LinkedHashSet,LinkedHashSet集合也是根据元素的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LinkedHashSet集合里的元素时，LinkedHashSet将会按元素的添加顺序来访问集合里的元素，

      LinkedHashSet需要维护元素的插入顺序，因此性能略低于HashSet的性能，但在迭代访问Set里的全部元素时，将有很好的性能，因此它以链表来维护内部顺序。

 public static void main(String[] args) 
        LinkedHashSet books=new LinkedHashSet();
        books.add("疯狂Java讲义");
        books.add("轻量级JavaEE企业应用实战");
        System.out.println(books);
        //删除疯狂java讲义
        books.remove("疯狂Java讲义");
        //重新添加疯狂Java讲义
        books.add("疯狂Java讲义");
        System.out.println(books);
    

    运行效果：

         

        输出LinkedHashSet集合元素时，元素的顺序总是与添加的顺序一致；

 LinkedHashSet使用了链表记录集合元素的添加顺序，但LinkedHashSet依然是HashSet,因此，它依然不允许集合元素重复。

（3）TreeSet类

 public static void main(String[] args) 
        SortedSet nums=new TreeSet();
        //向集合中添加四个对象
       nums.add(1);
       nums.add(2);
       nums.add(3);
       nums.add(4);
       //输出集合元素，看到元素已处于排序状态
       nums.stream()
               .forEach(num-> System.out.println(num));
       //输出集合中的第一个元素
        System.out.println(nums.first());
        //输出集合中的最后一个元素
        System.out.println(nums.last());
        //返回小于3的子集，不包含3
        System.out.println(nums.headSet(3));
        //返回大于3的子集如果Set中包含3,则子集中包含3
        System.out.println(nums.tailSet(3));
        //返回大于2小于3的集合
        System.out.println(nums.subSet(2,3));

    

运行结果：

 

总结：看起来方法很多，其实，因为TreeSet中的元素是有序的，所以增加了访问第一个元素，最后一个元素，前一个元素，后一部分元素，并提供了截取中间一部分元素的TreeSet方法。

• TreeSet并不是根据元素插入的顺序进行排序的，而是根据元素实际值的大小排序的，
• 与HashSet集合采用hash算法来决定元素存储的位置不同，TreeSet采用的是红黑树的数据结构，来存储集合元素，
• TreeSet支持两种排序方法：自然排序和定制排序，在默认情况下采用自然排序。

 1，自然排序

          TreeSet会调用集合中的compareTo(Object obj) 方法来比较元素之间的大小关系，然后将集合元素安升序排序，，这种方式就是自然排序。

          例如：

                obj1.compareTo(obj2)   如果返回0，则两个相等

                                                       如果返回一个正整数，obj1大于obj2

                                                       如果返回一个负数，则obj1小于obj2

    注意： 

        如果试图把一个对象添加到TreeSet时，则该对象的类必须实现ComParable接口，否则程序将会抛出异常。  　　

 public static void main(String[] args) 
        SortedSet nums=new TreeSet();
        //向集合中添加四个对象
         nums.add(new AB());
         nums.add(new AB());//报出异常

    


class  AB

解析：上面程序试图向treeSet集合添加；2个AB()对象，但是添加第一个对象时，TreeSet没有任何元素，所以不会出现任何问题，但是当添加第二个AB()对象时TreeSet就就会调用该对象的compareTo(Object obj)方法

         与集合中的其他元素比较--——-——如果其对应的类没有实现ComParable接口，则会引发ClassCastException异常。 添加不同类型的对象也会引发异常。由于CompareTo()方法

 综上所述，如果希望treeSet能正常，TreeSet只能添加同一种类型的对象。   

        原因：

             当把一个对象加入TreeSet集合时，TreeSet调用该对象的compareTo()方法与容器中的其他对象比较大小，然后根据红黑树结构找到它的存储位置，，如果两个对象根据TreeSet比较相等，新对象将无法添加到TreeSet集合中。

        判断两个对象是否相等的标准：

              两个对象通过compareTo()比较是否返回  0——如果比较返回0，TreeSet会认为他们相等，否则不相等。

 2，TreeSet定制排序

      （1）由来：当元素自身不具备比较性时，或者具备的比较性不是所需要的。

                   这时就要让集合自身具备比较性，在初始化时，就有了比较方式。

        （2）步骤：

                1）实现comparator接口

                2）复写compare方法

                3）在创建TreeSet集合对象时,提供一个一个Comparator对象,

public static void main(String[] args) 
        //此处Lambda表达式的目标类型是代替Comparator接口
        SortedSet nums=new TreeSet((o1,o2)->
            M m1=(M)o1;
            M m2=(M)o2;
            //根据M对象的age属性来决定大小，age越大，M对象反而越小
            return m1.Age>m2.Age?-1
                    :m1.Age<m2.Age?1:0;
        );
         nums.add(new M(5));
         nums.add(new M(-3));
         nums.add(new M(9));
        System.out.println(nums);
    

class  M
    int Age;

    public M(int age) 
        Age = age;
    
    @Override
    public String toString() 
        return "M" +
                "Age=" + Age +
                ‘‘;
    

运行结果：

           

上面程序使用目标类型为Comparator的lambda表达式，他负责nums集合的排序，所以当吧M对象添加到nums集合中时，无须M类实现Comparator接口

        因为此时TreeSet无须通过M对象本身来比较大小，而是使用关联的lambda表达式来负责集合元素的排序。