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【原】Java Set集合的詳解

 沙門空海 2018-09-14

一，Set

Set:注重獨一無二的性質(zhì),該體系集合可以知道某物是否已近存在于集合中,不會存儲重復的元素

用于存儲無序(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(diào)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(jù)對象的內(nèi)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(nèi)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(xiàn)該接口可以使用增強for循環(huán)---| 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集合添加元素并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(xiàn)該接口可以使用增強for循環(huán)---| 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(xiàn)的。

HashSet

哈希表邊存放的是哈希值。HashSet存儲元素的順序并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(shù)據(jù)也是按照哈希值取得。

HashSet不存入重復元素的規(guī)則.使用hashcode和equals

由于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(jīng)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(xiàn)。

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(xù)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，接著會比較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(nèi)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(diào)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(diào)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(diào)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，并嘗試添加重復字符串

回顧String類的equals()、hashCode()兩個方法。

  1. public class Demo4 {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. // Set 集合存和取的順序不一致。
  4. Set hs = new HashSet();
  5. hs.add("世界軍事");
  6. hs.add("兵器知識");
  7. hs.add("艦船知識");
  8. hs.add("漢和防務");

  10. // 返回此 set 中的元素的數(shù)量
  11. System.out.println(hs.size()); // 4

  13. // 如果此 set 尚未包含指定元素，則返回 true
  14. boolean add = hs.add("世界軍事"); // false
  15. System.out.println(add);

  17. // 返回此 set 中的元素的數(shù)量
  18. System.out.println(hs.size());// 4
  19. Iterator it = hs.iterator();
  20. while (it.hasNext()) {
  21. System.out.println(it.next());
  22. }
  23. }
  24. }

使用HashSet存儲自定義對象，并嘗試添加重復對象（對象的重復的判定）

  1. public class Demo4 {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. HashSet hs = new HashSet();
  4. hs.add(new Person("jack", 20));
  5. hs.add(new Person("rose", 20));
  6. hs.add(new Person("hmm", 20));
  7. hs.add(new Person("lilei", 20));
  8. hs.add(new Person("jack", 20));

  10. Iterator it = hs.iterator();
  11. while (it.hasNext()) {
  12. Object next = it.next();
  13. System.out.println(next);
  14. }
  15. }
  16. }

  18. class Person {
  19. private String name;
  20. private int age;

  22. Person() {

  24. }

  26. public Person(String name, int age) {

  28. this.name = name;
  29. this.age = age;
  30. }

  32. public String getName() {
  33. return name;
  34. }

  36. public void setName(String name) {
  37. this.name = name;
  38. }

  40. public int getAge() {
  41. return age;
  42. }

  44. public void setAge(int age) {
  45. this.age = age;
  46. }

  48. @Override
  49. public int hashCode() {
  50. System.out.println("hashCode:" + this.name);
  51. return this.name.hashCode() + age * 37;
  52. }

  54. @Override
  55. public boolean equals(Object obj) {
  56. System.out.println(this + "---equals---" + obj);
  57. if (obj instanceof Person) {
  58. Person p = (Person) obj;
  59. return this.name.equals(p.name) && this.age == p.age;
  60. } else {
  61. return false;
  62. }
  63. }

  65. @Override
  66. public String toString() {

  68. return "Person@name:" + this.name + " age:" + this.age;
  69. }

  71. }

問題：現(xiàn)在有一批數(shù)據(jù)，要求不能重復存儲元素，而且要排序。ArrayList 、 LinkedList不能去除重復數(shù)據(jù)。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，并遍歷

  1. public class Demo5 {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. TreeSet ts = new TreeSet();
  4. ts.add("ccc");
  5. ts.add("aaa");
  6. ts.add("ddd");
  7. ts.add("bbb");

  9. System.out.println(ts); // [aaa, bbb, ccc, ddd]

  11. }
  12. }
---| Itreable      接口 實現(xiàn)該接口可以使用增強for循環(huán)---| 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(xiàn)的。---| TreeSet  紅-黑樹的數(shù)據(jù)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(guī)則: 左小右大。

既然TreeSet可以自然排序,那么TreeSet必定是有排序規(guī)則的。

1:讓存入的元素自定義比較規(guī)則。

2:給TreeSet指定排序規(guī)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(xiàn)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(xiàn)接口Comparator，重寫compare方法，并將該接口的子類實例對象作為參數(shù)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)Comparable接口，重寫該接口的compareTo方法

TreeSet屬于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(xiàn)Comparable接口。當compareTo()函數(shù)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(xiàn)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。

  1. public class Demo4 {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. TreeSet ts = new TreeSet();
  4. ts.add(new Person("aa", 20, "男"));
  5. ts.add(new Person("bb", 18, "女"));
  6. ts.add(new Person("cc", 17, "男"));
  7. ts.add(new Person("dd", 17, "女"));
  8. ts.add(new Person("dd", 15, "女"));
  9. ts.add(new Person("dd", 15, "女"));


  12. System.out.println(ts);
  13. System.out.println(ts.size()); // 5

  15. }
  16. }

  18. class Person implements Comparable {
  19. private String name;
  20. private int age;
  21. private String gender;

  23. public Person() {

  25. }

  27. public Person(String name, int age, String gender) {

  29. this.name = name;
  30. this.age = age;
  31. this.gender = gender;
  32. }

  34. public String getName() {
  35. return name;
  36. }

  38. public void setName(String name) {
  39. this.name = name;
  40. }

  42. public int getAge() {
  43. return age;
  44. }

  46. public void setAge(int age) {
  47. this.age = age;
  48. }

  50. public String getGender() {
  51. return gender;
  52. }

  54. public void setGender(String gender) {
  55. this.gender = gender;
  56. }

  58. @Override
  59. public int hashCode() {
  60. return name.hashCode() + age * 37;
  61. }

  63. public boolean equals(Object obj) {
  64. System.err.println(this + "equals :" + obj);
  65. if (!(obj instanceof Person)) {
  66. return false;
  67. }
  68. Person p = (Person) obj;
  69. return this.name.equals(p.name) && this.age == p.age;

  71. }

  73. public String toString() {
  74. return "Person [name=" + name + ", age=" + age + ", gender=" + gender
  75. + "]";
  76. }

  78. @Override
  79. public int compareTo(Object obj) {

  81. Person p = (Person) obj;
  82. System.out.println(this+" compareTo:"+p);
  83. if (this.age > p.age) {
  84. return 1;
  85. }
  86. if (this.age < p.age) {
  87. return -1;
  88. }
  89. return this.name.compareTo(p.name);
  90. }

  92. }

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(xiàn)Comparator 接口，覆蓋compare方法。

并將該接口的子類對象作為參數(shù)傳遞給TreeSet集合的構造函數(shù)。

當Comparable比較方式，及Comparator比較方式同時存在，以Comparator

比較方式為主。

  1. public class Demo5 {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. TreeSet ts = new TreeSet(new MyComparator());
  4. ts.add(new Book("think in java", 100));
  5. ts.add(new Book("java 核心技術", 75));
  6. ts.add(new Book("現(xiàn)代操作系統(tǒng)", 50));
  7. ts.add(new Book("java就業(yè)教程", 35));
  8. ts.add(new Book("think in java", 100));
  9. ts.add(new Book("ccc in java", 100));

  11. System.out.println(ts);
  12. }
  13. }

  15. class MyComparator implements Comparator {

  17. public int compare(Object o1, Object o2) {
  18. Book b1 = (Book) o1;
  19. Book b2 = (Book) o2;
  20. System.out.println(b1+" comparator "+b2);
  21. if (b1.getPrice() > b2.getPrice()) {
  22. return 1;
  23. }
  24. if (b1.getPrice() < b2.getPrice()) {
  25. return -1;
  26. }
  27. return b1.getName().compareTo(b2.getName());
  28. }

  30. }

  32. class Book {
  33. private String name;
  34. private double price;

  36. public Book() {

  38. }

  40. public String getName() {
  41. return name;
  42. }

  44. public void setName(String name) {
  45. this.name = name;
  46. }

  48. public double getPrice() {
  49. return price;
  50. }

  52. public void setPrice(double price) {
  53. this.price = price;
  54. }

  56. public Book(String name, double price) {

  58. this.name = name;
  59. this.price = price;
  60. }

  62. @Override
  63. public String toString() {
  64. return "Book [name=" + name + ", price=" + price + "]";
  65. }

  67. }


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。

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