集合三_Set_HashSet和TreeSet

Posted 2020-07-07 秋天1014童话

17.01_集合框架(HashSet存储字符串并遍历)

• A:Set集合概述及特点
  
  • 通过API查看即可
  • 和list相比，没有什么特殊方法，都是add()，toArray，asList等方法
• B:案例演示
  
  • HashSet存储字符串并遍历

public class Demo1_HashSet {
    /**
     * set：无序（存取顺序不一致）、无索引、不可重复
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        HashSet<String> hs = new HashSet<>();
        Boolean b1 = hs.add("a");           //返回true
        Boolean b2 =hs.add("a");            //返回false，当set集合中存储重复元素时，返回false

        System.out.println(hs);             //输出[a]，set的继承体系中有重写toString()方法

        hs.add("b");
        hs.add("c");
        hs.add("d");

        for(String s : hs){                 //只要能用迭代器遍历的，都能用增强for遍历
            System.out.println(s);
        }
    }
}

17.02_集合框架(HashSet存储自定义对象保证元素唯一性)

• A:案例演示

  • 存储自定义对象，并保证元素唯一性。

    HashSet<Person> hs = new HashSet<>();
    hs.add(new Person("张三", 23));
    hs.add(new Person("张三", 23));
    hs.add(new Person("李四", 23));
    hs.add(new Person("李四", 23));
    hs.add(new Person("王五", 23));
    hs.add(new Person("赵六", 23));
    

• 重写hashCode()和equals()方法

17.03_集合框架(HashSet存储自定义对象保证元素唯一性图解及代码优化)

• A:画图演示
  
  • 画图说明比较过程
  • 未重写hashCode()之前，自定义对象返回不同的HashCode值。
  • 
  • 重写hashCode()，让hashCode()方法返回相同的hashCode值，则每次都会equals()比较是否是同一个对象，若是，则不添加；不是，则挂在一个位置。
    

添加对象时，调用hashcode()方法，当hashcode值相同时，则调用equals()方法，否则不调用equals()

• B:代码优化
  
  • 为了减少比较，优化hashCode()代码写法。（尽可能让不同的对象，返回不同的hashCode值）
  • 最终版就是自动生成即可（alt+shift+s快捷键 generate hashCode()和equals()）。

    //自动生成
    /**
     * hashCode()方法应该尽量降低重复，不同的对象尽量返回不重复的HashCode值
     * 为什么选择31？
     * 1,31是一个质数，只能被1和31本身整除，降低重复的可能性
     * 2,31既不大也不小。太大，可能超出int范围，太小，重复性增高
     * 3,31好算，是2的5次方-1 。2向左移动5位
     */

    @Override
    public int hashCode() {
        final int prime = 31;
        int result = 1;
        result = prime * result + age;
        result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
        return result;
    }

    /**
     * 健壮性判断
     */
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj)            //调用的对象和传入的对象是同一个对象，返回true
            return true;
        if (obj == null)            //传入的对象为null,调用的对象肯定不是null(否则报空指针异常),所以直接返回false
            return false;
        if (getClass() != obj.getClass())   //判断两个对象的字节码文件是不是同一个字节码，比如Person和Student字节码肯定不是一个
            return false;
        Person other = (Person) obj;        //向下转型
        if (age != other.age)               //调用对象的年龄不等于传入对象的年龄，返回false
            return false;   
        if (name == null) {                 //调用对象姓名为null
            if (other.name != null)         //传入对象姓名不为null，返回false
                return false;
        } else if (!name.equals(other.name))//调用对象的姓名不等于传入对象的姓名，返回false
            return false;
        return true;                        //否则是true
    }

17.04_集合框架(HashSet如何保证元素唯一性的原理)

• 1.HashSet原理
  
  • 我们使用Set集合都是需要去掉重复元素的, 如果在存储的时候逐个equals()比较, 效率较低,哈希算法提高了去重复的效率, 降低了使用equals()方法的次数
  • 当HashSet调用add()方法存储对象的时候, 先调用对象的hashCode()方法得到一个哈希值, 然后在集合中查找是否有哈希值相同的对象
    
    • 如果没有哈希值相同的对象就直接存入集合
    • 如果有哈希值相同的对象, 就和哈希值相同的对象逐个进行equals()比较,比较结果为false就存入, true则不存
• 2.将自定义类的对象存入HashSet去重复
  
  • 类中必须重写hashCode()和equals()方法
  • hashCode(): 属性相同的对象返回值必须相同, 属性不同的返回值尽量不同(提高效率)
  • equals(): 属性相同返回true, 属性不同返回false,返回false的时候存储

17.05_集合框架(LinkedHashSet的概述和使用)

• A:LinkedHashSet的特点
• B:案例演示
  
  • LinkedHashSet的特点
    
    • 可以保证怎么存就怎么取

/**
     * LinkedHashSet
     * 1.底层由链表实现，Set集合中唯一能够保证怎么存就怎么取
     * 2.因为也属于Set集合，所以存储也是不重复的，与HashSet原理一样
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        LinkedHashSet<String> linkedhs = new LinkedHashSet<String>();
        linkedhs.add("a");
        linkedhs.add("a");
        linkedhs.add("a");
        linkedhs.add("a");
        linkedhs.add("b");
        linkedhs.add("c");
        linkedhs.add("d");
        linkedhs.add("e");

        System.out.println(linkedhs);
    }

17.06_集合框架(产生10个1-20之间的随机数要求随机数不能重复)

• A:案例演示

  • 需求：编写一个程序，获取10个1至20的随机数，要求随机数不能重复。并把最终的随机数输出到控制台。

  • HashSet<Integer> hs = new HashSet<>();      //创建集合对象
    Random r = new Random();                    //创建随机数对象
    
    while(hs.size() < 10) {
        int num = r.nextInt(20) + 1;            //生成1到20的随机数
        hs.add(num);
    }
    
    for (Integer integer : hs) {                //遍历集合
        System.out.println(integer);            //打印每一个元素
    }
    

17.07_集合框架(练习)

• 使用Scanner从键盘读取一行输入,去掉其中重复字符, 打印出不同的那些字符
  
  • aaaabbbcccddd

Scanner sc = new Scanner(System.in);  //创建键盘录入对象
System.out.println("请输入一行字符串:");
String line = sc.nextLine();          //将键盘录入的字符串存储在line中
char[] arr = line.toCharArray();      //将字符串转换成字符数组
HashSet<Character> hs = new HashSet<>();//创建HashSet集合对象

for(char c : arr) {                     //遍历字符数组
    hs.add(c);                          //将字符数组中的字符添加到集合中
}

for (Character ch : hs) {           //遍历集合
    System.out.println(ch);
}

17.08_集合框架(练习)

• 将集合中的重复元素去掉

•     public static void main(String[] args) {
          ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
          list.add("a");
          list.add("a");
          list.add("a");
          list.add("b");
          list.add("b");
          list.add("b");
          list.add("b");
          list.add("c");
          list.add("c");
          list.add("c");
          list.add("c");
  
          System.out.println(list);
          System.out.println("去除重复后:");
          getSingle(list);
          System.out.println(list);
      }
  
      /*
  

/**
     * 将集合中的重复元素去掉
     * @param alist
     */
    private static void getSingle(ArrayList<String> alist) {
        // TODO Auto-generated method stub
        LinkedHashSet<String> lhs = new LinkedHashSet<String>(); //创建LinkedHashSet保证顺序      
        lhs.addAll(alist);  //将alist元素加入到lhs集合中，一步搞定
        alist.clear();      //将原集合清空
        alist.addAll(lhs);  //将lhs中元素加入到alist中！
    }

17.09_集合框架(TreeSet存储Integer类型的元素并遍历)

• A:案例演示
  
  • TreeSet存储Integer类型的元素并遍历

/**
     * TreeSet
     * 用来排序，并且也保证元素唯一
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<Integer>();
        ts.add(2);
        ts.add(1);
        ts.add(1);
        ts.add(3);
        ts.add(1);
        ts.add(2);
        ts.add(3);

        System.out.println(ts);
    }

17.10_集合框架(TreeSet存储自定义对象)

• A:案例演示
  
  • 存储Person对象

/**
         * 1.当Person类未实现Comparable接口时，会抛出ClassCastException异常
         * 2.当compareTo方法返回0时，treeSet集合中只有1个元素
         *    当compareTo方法返回正数时，treeSet集合按照顺序存储
         *   当compareTo方法返回负数时，treeSet集合按倒序存储
         * 3.treeSet集合怎么存储就是取决于compareTo方法
         */
        TreeSet<Person> ts = new TreeSet<Person>();
        ts.add(new Person("张三",34));
        ts.add(new Person("李四",35));
        ts.add(new Person("王五",36));
        ts.add(new Person("赵六",37));

        System.out.println(ts);
    }

所以要实现Comparable接口:

public class Person implements Comparable<Person>{
    private String name;
    private int age;
    ...

    @Override
    public int compareTo(Person o) {
        return   this.age - o.age;
    }   

/**
         * 1.当Person类未实现Comparable接口时，会抛出ClassCastException异常
         * 2.当compareTo方法返回0时，treeSet集合中只有1个元素
         *    当compareTo方法返回正数时，treeSet集合按照顺序存储
         *   当compareTo方法返回负数时，treeSet集合按倒序存储
         */
        TreeSet<Person> ts = new TreeSet<Person>();
        ts.add(new Person("张三",13));
        ts.add(new Person("李四",23));
        ts.add(new Person("王五",43));
        ts.add(new Person("赵六",33));

        System.out.println(ts);

但是，这里当年龄一样，姓名不一样时，就会不存储了，改进compareTo方法，如下：

//Person
@Override
    public int compareTo(Person o) {
        int num = this.age - o.age;             //按照年龄排序，年龄为主要条件
        return  num == 0 ? this.name.compareTo(o.name) : num;   //名字为次要条件
    //注：String实现了自己的compareTo方法，直接调用即可
    }

17.11_集合框架(TreeSet保证元素唯一和自然排序的原理和图解)

• A:画图演示
  
  • TreeSet保证元素唯一和自然排序的原理和图解
    

17.12_集合框架(TreeSet存储自定义对象并遍历练习1)

• A:案例演示
  
  • TreeSet存储自定义对象并遍历练习1(按照姓名排序)

    @Override
     //按照姓名排序
    public int compareTo(Person o) {
        int name = this.name.compareTo(o.name);
        //名字为主要条件
        return  name==0? this.age-o.age : name;     
        //年龄为次要条件
    }

17.13_集合框架(TreeSet存储自定义对象并遍历练习2)

• A:案例演示
  
  • TreeSet存储自定义对象并遍历练习2(按照姓名的长度排序)

@Override
     //按照姓名长度排序
    public int compareTo(Person o) {
        int length = this.name.length() - o.name.length();          //姓名长度为主要条件
        int num = length ==0 ? this.name.compareTo(o.name):length;  //姓名为次要条件
        return  num==0? this.age-o.age : num;                       //年龄为次要条件
    }

17.14_集合框架(TreeSet保证元素唯一和比较器排序的原理及代码实现)

• A:案例演示
  
  • TreeSet保证元素唯一和比较器排序的原理及代码实现

TreeSet<String> ts = new TreeSet<>(new CompareByLen());
//调用构造函数时，构造器以参数形式传入。Comparator c = new CompareByLen();
        ts.add("aaaaaaa");
        ts.add("z");
        ts.add("wc");
        ts.add("nba");
        ts.add("cba");

        System.out.println(ts);

//实现按照字符串长度从小到大排序
class CompareByLen /*extends Object*/ implements Comparator<String>{
    @Override
    public int compare(String s1, String s2) {
        int length=s1.length()-s2.length(); 
        return length==0 ? s1.compareTo(s2) : length;
    }   
}

17.15_集合框架(TreeSet原理)

• 1.特点
  
  • TreeSet是用来排序的, 可以指定一个顺序, 对象存入之后会按照指定的顺序排列
• 2.使用方式
  
  • a.自然顺序(Comparable)
    
    • TreeSet类的add()方法中会把存入的对象提升为Comparable类型
    • 调用对象的compareTo()方法和集合中的对象比较（实现Comparable，并且重写compareTo方法）
    • 根据compareTo()方法返回的结果进行存储
  • b.比较器顺序(Comparator)
    
    • 创建TreeSet的时候可以制定 一个Comparator
    • 如果传入了Comparator的子类对象, 那么TreeSet就会按照比较器中的顺序排序
    • add()方法内部会自动调用Comparator接口中compare()方法排序
    • 调用的对象是compare方法的第一个参数,集合中的对象是compare方法的第二个参数
  • c.两种方式的区别
    
    • TreeSet构造函数什么都不传, 默认按照类中Comparable的顺序(没有就报错ClassCastException)
    • TreeSet如果传入Comparator, 就优先按照Comparator

17.16_集合框架(练习)

• 在一个集合中存储了无序并且重复的字符串,定义一个方法,让其有序(字典顺序),而且还不能去除重复

public class Test4_sortNoSingle {

    /**
     * 在一个集合中存储了无序并且重复的字符串,定义一个方法,让其有序(字典顺序),而且还不能去除重复
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("ccc");
        list.add("ccc");
        list.add("aaa");
        list.add("aaa");
        list.add("bbb");
        list.add("ddd");
        list.add("ddd");

        sort(list);
        System.out.println(list);
    }

    /**
     * 让其有序(字典顺序),而且还不能去除重复
     * @param list
     */
    private static void sort(ArrayList<String> list) {
        //TreeSet本身字符串比较会去重，所以要自定义比较器
        TreeSet<String> ts = new TreeSet<String>(new CompareByAlphaNoSingle());
        ts.addAll(list);
        list.clear();
        list.addAll(ts);
    }
}
class CompareByAlphaNoSingle implements Comparator<String>{
    @Override
    public int compare(String s1, String s2) {
        int num = s1.compareTo(s2);
        return num==0 ? 1 : num;
    }   
}

或者使用匿名内部类：如下：

public class Test4_sortNoSingle {

    /**
     * 在一个集合中存储了无序并且重复的字符串,定义一个方法,让其有序(字典顺序),而且还不能去除重复
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("ccc");
        list.add("ccc");
        list.add("aaa");
        list.add("aaa");
        list.add("bbb");
        list.add("ddd");
        list.add("ddd");

        sort(list);
        System.out.println(list);
    }

    /**
     * 让其有序(字典顺序),而且还不能去除重复
     * @param list
     */
    private static void sort(ArrayList<String> list) {
        //匿名内部类方式，定义比较器
        TreeSet<String> ts = new TreeSet<String>(new Comparator<String>(){

            @Override
            public int compare(String s1, String s2) {
                int num = s1.compareTo(s2);
                return num==0 ? 1 : num;
            }

        });
        ts.addAll(list);
        list.clear();
        list.addAll(ts);
    }
}
}

17.17_集合框架(练习)

• 从键盘接收一个字符串, 程序对其中所有字符进行排序,例如键盘输入: helloitcast程序打印:acehillostt

    /**
     * 从键盘接收一个字符串, 程序对其中所有字符进行排序,例如键盘输入: helloitcast程序打印:acehillostt
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        String string = sc.nextLine();
        char[] arr = string.toCharArray();
        TreeSet<Character> ts = new TreeSet<Character>(new Comparator<Character>(){

            @Override
            public int compare(Character c1, Character c2) {
                //int num = c1 - c2;    //自动拆箱
                //或者
                int num = c1.compareTo(c2);
                return num==0 ? 1 :num;
            }

        });
        for(char c : arr){
            ts.add(c);                  //自动装箱
        }
        for(char c: ts){
            System.out.print(c);
        }
    }

17.18_集合框架(练习)

• 程序启动后, 可以从键盘输入接收多个整数, 直到输入quit时结束输入. 把所有输入的整数倒序排列打印.
  Scanner sc = new Scanner(System.in); //创建键盘录入对象
  System.out.println(“请输入:”);
  TreeSet ts = new TreeSet<>(new Comparator() {//将比较器传给TreeSet的构造方法

          @Override
          public int compare(Integer i1, Integer i2) {
              //int num = i2 - i1;                    //自动拆箱
              int num = i2.compareTo(i1);
              return num == 0 ? 1 : num;
          }
      });
  
      while(true) {
          String line = sc.nextLine();            //将键盘录入的字符串存储在line中
          if("quit".equals(line))                 //如果字符串常量和变量比较,常量放前面,这样不会出现空指针异常,变量里面可能存储null
              break;
          try {
              int num = Integer.parseInt(line);       //将数字字符串转换成数字
              ts.add(num);
          } catch (Exception e) {
              System.out.println("您录入的数据有误,请输入一个整数");
          }
  
      }
  
      for (Integer i : ts) {                      //遍历TreeSet集合
          System.out.println(i);
      }
  

17.19_集合框架(键盘录入学生信息按照总分排序后输出在控制台)

• A:案例演示

  • 需求：键盘录入5个学生信息(姓名,语文成绩,数学成绩,英语成绩),按照总分从高到低输出到控制台。
    Scanner sc = new Scanner(System.in);
    System.out.println(“请输入5个学生成绩格式是:(姓名,语文成绩,数学成绩,英语成绩)”);
    TreeSet ts = new TreeSet<>(new Comparator() {
    @Override
    public int compare(Student s1, Student s2) {
    int num = s2.getSum() - s1.getSum(); //根据学生的总成绩降序排列
    return num == 0 ? 1 : num;
    }
    });

    while(ts.size() < 5) {
        String line = sc.nextLine();
        try {
            String[] arr = line.split(",");
            int chinese = Integer.parseInt(arr[1]);             //转换语文成绩
            int math = Integer.parseInt(arr[2]);                //转换数学成绩
            int english = Integer.parseInt(arr[3]);             //转换英语成绩
            ts.add(new Student(arr[0], chinese, math, english));
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("录入格式有误,输入5个学生成绩格式是:(姓名,语文成绩,数学成绩,英语成绩");
        }
    
    }
    
    System.out.println("排序后的学生成绩是:");
    for (Student s : ts) {
        System.out.println(s);
    }
    

17.20_day17总结

• 1.List
  
  • a.普通for循环, 使用get()逐个获取
  • b.调用iterator()方法得到Iterator, 使用hasNext()和next()方法
  • c.增强for循环, 只要可以使用Iterator的类都可以用
  • d.Vector集合可以使用Enumeration的hasMoreElements()和nextElement()方法
• 2.Set
  
  • a.调用iterator()方法得到Iterator, 使用hasNext()和next()方法
  • b.增强for循环, 只要可以使用Iterator的类都可以用
• 3.普通for循环,迭代器,增强for循环是否可以在遍历的过程中删除