java数据结构--集合Set

Posted 2022-04-16 wqbin

 Set接口

 

 

Set接口用来表示：一个不包含“重复元素”的集合
Set接口中并没有定义特殊的方法，其方法多数都和Collection接口相同。

重复元素的理解：
通常理解：拥有相同成员变量的对象称为相同的对象，如果它们出现在同一个集合中的话，称这个集合拥有重复的元素

HashSet中对重复元素的理解：和通常意义上的理解不太一样！
两个元素（对象）的hashCode返回值相同，并且equals返回值为true时（或者地址相同时），才称这两个元素是相同的。

TreeSet中对重复元素的理解:元素的compareTo方法或者集合的比较器compare方法返回值为0则认为这两个元素是相同的元素。

 

1 Set接口的方法

可知Set接口并没有比父类Collection接口提供更多的新方法。

2、HashSet类

线程不安全，存取速度快
它的大多数方法都和Collection相同
它不保证元素的迭代顺序；也不保证该顺序恒久不变
当HashSet中的元素超过一定数量时，会发生元素的顺序重新分配。

2.1HashSet构造方法

    public HashSet() 
        map = new HashMap<>();
        
    public HashSet(Collection<? extends E> c) 
        map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
        addAll(c);
    
    public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) 
        map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
    
    public HashSet(int initialCapacity) 
        map = new HashMap<>(initialCapacity);
    
    HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) 
        map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
    

看来set底层是HashMap

2.2成员变量

 

2.3成员方法

2.4HashSet如何保证元素唯一？

考查add(Object obj)方法的实现过程:

1. 先调用obj的hashCode方法，计算哈希值（槽位值slot：bucket）
2. 根据哈希值确定存放的位置
3. 若位置上没有元素，则这个元素就是第一个元素，直接添加
4. 若此位置上已经有元素，说明还有元素的hashCode方法返回值与它相同，则调用它的equals方法与已经存在的元素进行比较
5. 若返回值为true，表明两个元素是“相同”的元素，不能添加
6. 若返回值为false，表明两个元素是“不同”的元素，新元素将以链表的形式添加到集合中

　　　　

 

 

import java.util.HashSet;

/*
 *自定义对象存储到HashSet中
 *
 *int hashCode:元素被添加时被调用,用于确认元素的槽位值
 *boolean equals:当发生碰撞时,调用被添加元素的equals方法和已经存在的元素进行比较,
 *    true:不能添加
 *    false:可以添加,多个元素占用一个槽位值.以链表形式存在.
 *
 */

class Worker
//    static int i = 0;
    private String name;
    private int age;
    private String id;
    
    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 getId() 
        return id;
    
    public void setId(String id) 
        this.id = id;
    
    public Worker(String name, int age, String id) 
        super();
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.id = id;
    
    public Worker() 
        super();
        // TODO Auto-generated constructor stub
    
    @Override
    public int hashCode() 
        final int prime = 31;
        int result = 1;
        result = prime * result + age;
        result = prime * result + ((id == null) ? 0 : id.hashCode());
        result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
        return result;
    
    @Override
    public boolean equals(Object obj) 
        if (this == obj)
            return true;
        if (obj == null)
            return false;
        if (getClass() != obj.getClass())
            return false;
        Worker other = (Worker) obj;
        if (age != other.age)
            return false;
        if (id == null) 
            if (other.id != null)
                return false;
         else if (!id.equals(other.id))
            return false;
        if (name == null) 
            if (other.name != null)
                return false;
         else if (!name.equals(other.name))
            return false;
        return true;
    
    @Override
    public String toString() 
        return "Worker [name=" + name + ", age=" + age + ", id=" + id + "]";
    
    
    //如何重写hashCode?尽量让所有的成员变量都参与到运算中.
    //name age id
    /*@Override
    public int hashCode() 
        int code1 = name.hashCode();
        int code2 = id.hashCode();
        return code1 * 3 + age + code2;
    */
    
    
    


public class HashSetDemo2 

    public static void main(String[] args) 
        HashSet<Worker> set = new HashSet<>();
        
        Worker w1 = new Worker("tom1", 20, "001");
        Worker w2 = new Worker("tom1", 20, "001");
        Worker w3 = new Worker("tom2", 22, "003");
        Worker w4 = new Worker("tom2", 22, "003");
        Worker w5 = new Worker("tom3", 22, "003");//
        
        set.add(w1);
        set.add(w2);
        set.add(w3);
        set.add(w4);
        set.add(w5);
        
        for (Worker worker : set) 
            System.out.println(worker);
        
        
    

重写HashCode和equals方法

HashSet注意事项:
1.想要往HashSet中添加的对象，需要在定义类时，重写hashCode和equals方法
2.由于HashSet使用的是散列算法，所以，轻易不要在迭代集合元素的时候改变集合中的元素

2.5并发修改异常

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;

/*
 * 演示HashSet并发修改异常
 */
public class HashSetDemo3 

    public static void main(String[] args) 
        HashSet<String> set = new HashSet<String>();
        
        set.add("hello");
        set.add("hello2");
        set.add("world");
        set.add("world");
        
        Iterator<String> it = set.iterator();
        while(it.hasNext())
            String str = it.next();
            if(str.equals("world"))
//                set.remove("world");//ConcurrentModificationException
                it.remove();
            
        
        
        for (String s : set) 
            System.out.println(s);
        
        
        
        
    

并发修改异常

 补充技能：

 

3、LinkedHashSet类

从后缀可以看出:其本质是HashSet,只不过在内部维护了一个链表,可以记住元素放入的顺序,这样就保证了存取的顺序,

但是正是由于多了链表,所以它的效率低些.

• 如何保证元素唯一性:hashCode, equals方法
• 如何保证存取顺序性:链表

没有特殊成员方法全部都是继承而来的。

4、TreeSet类

从图中可以看出：
TreeSet继承于AbstractSet，并且实现了NavigableSet接口。
TreeSet的本质是一个"有序的，并且没有重复元素"的集合，它是通过TreeMap实现的（见构造方法）。TreeSet中含有一个"NavigableMap类型的成员变量"m，而m实际上是"TreeMap的实例"。

4.1成员变量

 

4.2构造方法

public TreeSet() 
    this(new TreeMap<E,Object>());

public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) 
    this(new TreeMap<>(comparator));

public TreeSet(Collection<? extends E> c) 
    this();
    addAll(c);

public TreeSet(SortedSet<E> s) 
    this(s.comparator());
    addAll(s);

4.3TreeSet排序

 

public static void demoOne() 
        TreeSet<Person> ts = new TreeSet<>();
        ts.add(new Person("张三", 11));
        ts.add(new Person("李四", 12));
        ts.add(new Person("王五", 15));
        ts.add(new Person("赵六", 21));
        
        System.out.println(ts);
    

为什么会报错

 

 

 

 

 

 

4.3顺序遍历

Iterator顺序遍历

for(Iterator iter = set.iterator(); iter.hasNext(); )  
    iter.next();
   

Iterator顺序遍历

// 假设set是TreeSet对象
for(Iterator iter = set.descendingIterator(); iter.hasNext(); )  
    iter.next();

for-each遍历HashSet

// 假设set是TreeSet对象，并且set中元素是String类型
String[] arr = (String[])set.toArray(new String[0]);
for (String str:arr)
    System.out.printf("for each : %s\\n", str);

TreeSet不支持快速随机遍历，只能通过迭代器进行遍历！

 

线程不安全，可以对Set集合中的元素进行排序(有序)
如何保证元素（唯一）?排序是如何进行的呢?
树型结构

 

 

4、HashMap类