Java集合之Set接口及其實現(xiàn)類精解

更新時間：2021年09月29日 10:58:46 作者：葉綠體不忘呼吸

set接口是繼承自Collection的子接口，特點是元素不重復，存儲無序。在set接口的實現(xiàn)類中添加重復元素是不會成功的，判斷兩個元素是否重復根據(jù)元素類重寫的

Set接口概述

1、Set接口是Collection的子接口，set接口沒有定義額外的方法，使用的都是Collection接口中的方法。
2、Set 集合不允許包含相同的元素，如果試把兩個相同的元素加入同一個Set 集合中，則添加操作失敗。

在這里插入圖片描述

3、Set：存儲無序的、不可重復的數(shù)據(jù)
（以HashSet為例說明）
①無序性：不等于隨機性。存儲的數(shù)據(jù)在底層數(shù)組中并非按照數(shù)組索引的順序添加，而是根據(jù)數(shù)據(jù)的哈希值。
②不可重復性：保證添加的元素按照equals()判斷時，不能返回true。即：相同的元素只能添加一個。

HashSet實現(xiàn)類

1、HashSet 具有以下特點：

①不能保證元素的排列順序
②HashSet 不是線程安全的
③集合元素可以是 null

2、HashSet 集合判斷兩個元素相等的標準

兩個對象通過 hashCode() 方法比較相等，并且兩個對象的 equals() 方法返回值也相等。因此對于存放在Set容器中的對象，對應的類一定要重寫equals()和hashCode()方法，以實現(xiàn)對象相等規(guī)則，即：“相等的對象必須具有相等的散列碼”。

3、向HashSet中添加元素的過程

我們向HashSet中添加元素a，首先調用元素a所在類的hashCode()方法，計算元素a的哈希值，此哈希值接著通過某種算法計算出在HashSet底層數(shù)組中的存放位置(索引位置)。接著判斷數(shù)組此位置上是否已經(jīng)有元素：

如果此位置上沒有其他元素，則元素a添加成功。—>情況1
如果此位置上有其他元素b(或以鏈表形式存在多個元素)，則比較元素a與元素b的hash值：

如果hash值不相同，則元素a添加成功?！?gt; 情況2
如果hash值相同，進而需要調用元素a所在類的equals()方法：

如果equals()返回true，元素a添加失敗
如果equals()返回false，則元素a添加成功?！?gt;情況3

對于添加成功的情況2和情況3而言：元素a與已經(jīng)存在指定索引位置上數(shù)據(jù)以鏈表的方式存儲。（七上八下）
jdk 7 : 新來元素a放到數(shù)組中，指向已存在的舊元素。
jdk 8 : 已存在的舊元素在數(shù)組中，指向新來元素a

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底層為“數(shù)組+鏈表”，數(shù)組初始容量為16，當如果使用率超過0.75（16*0.75=12）就會擴大容量為原來的2倍。（16擴容為32，依次為64,128…等）

重寫equals()方法的時候一般都需要同時復寫hashCode()方法。通常參與計算hash值的對象的屬性也應該參與到equals()中進行計算

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LinkedHashSet實現(xiàn)類

1、LinkedHashSet 是 HashSet 的子類，也是根據(jù)元素的 hashCode 值來決定元素的存儲位置，但它同時使用雙向鏈表維護元素的次序，這使得元素看起來是以插入順序保存的。

2、LinkedHashSet插入性能略低于 HashSet，但在迭代訪問（遍歷） Set 里的元素時有很好的性能。

3、LinkedHashSet 不允許集合元素重復。

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TreeSet實現(xiàn)類

1、TreeSet 是 SortedSet 接口的實現(xiàn)類，TreeSet 可以確保集合元素處于排序狀態(tài)。元素應為相同類的對象。

2、TreeSet底層使用紅黑樹結構存儲數(shù)據(jù)。

3、TreeSet 兩種排序方法：自然排序和定制排序。默認情況下，TreeSet 采用自然排序。

4、自然排序
①TreeSet 會調用集合元素的 compareTo(Object obj) 方法來比較元素之間的大小關系，然后將集合元素按條件排列。如果試圖把一個對象添加到 TreeSet 時，則該對象的類必須實現(xiàn) Comparable 接口。實現(xiàn) Comparable 的類必須重寫compareTo(Object obj) 方法，兩個對象通過compareTo(Object obj) 方法的返回值來比較大小。
②向 TreeSet 中添加元素時，只有第一個元素無須比較compareTo()方法，后面添
加的所有元素都會調用compareTo()方法進行比較。
③因為只有相同類的兩個實例才會比較大小，所以向 TreeSet 中添加的應該是同
一個類的對象。
④對于 TreeSet 集合而言，它判斷兩個對象是否相等的唯一標準是兩個對象通過 compareTo(Object obj) 方法比較的返回值。

import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;

/**
 * @Author: Yeman
 * @Date: 2021-09-16-16:48
 * @Description:
 */

class Student implements Comparable{
    String name;
    int age;

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    @Override
    //姓名從小到大，年齡從大到小排列
    public int compareTo(Object o) {
        if (o instanceof Student){
            Student student = (Student) o;
            int nameResult = this.name.compareTo(student.name);
            if (nameResult == 0){
                return -Integer.compare(this.age,student.age);
            }else {
                return nameResult;
            }
        }else throw new RuntimeException("類型不匹配");
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

public class TreeSetTest {
    public static void main(String[] args) {
        TreeSet treeSet = new TreeSet();
        treeSet.add(new Student("Tom",18));
        treeSet.add(new Student("Tom",22));
        treeSet.add(new Student("jim",18));
        treeSet.add(new Student("Anne",19));
        treeSet.add(new Student("Lily",25));
        treeSet.add(new Student("LiLei",25));

        Iterator iterator = treeSet.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

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5、定制排序
①定制排序，通過Comparator接口來實現(xiàn)，需要重寫compare(T o1,T o2)方法。
②要實現(xiàn)定制排序，需要將實現(xiàn)Comparator接口的實例作為形參傳遞給TreeSet的構造器。
③仍然只能向TreeSet中添加類型相同的對象。否則發(fā)生ClassCastException異常。
④使用定制排序判斷兩個元素相等的標準是：通過Comparator比較兩個元素返回了0。

import java.util.Comparator;
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;

/**
 * @Author: Yeman
 * @Date: 2021-09-16-16:48
 * @Description:
 */

class Student{
    String name;
    int age;

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

public class TreeSetTest {
    public static void main(String[] args) {
        Comparator com = new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                if (o1 instanceof Student && o2 instanceof Student) {
                    Student student1 = (Student) o1;
                    Student student2 = (Student) o2;
                    return Integer.compare(student1.age, student2.age);
                } else throw new RuntimeException("類型不匹配");
            }
        };
        TreeSet treeSet = new TreeSet(com);
        treeSet.add(new Student("Tom",18));
        treeSet.add(new Student("Tom",22));
        treeSet.add(new Student("jim",18));
        treeSet.add(new Student("Anne",19));
        treeSet.add(new Student("Lily",25));
        treeSet.add(new Student("LiLei",25));

        Iterator iterator = treeSet.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

在這里插入圖片描述