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【原】Java Set集合的详解

 沙门空海 2018-09-14

一，Set

Set:注重独一无二的性质,该体系集合可以知道某物是否已近存在于集合中,不会存储重复的元素

用于存储无序(存入和取出的顺序不一定相同)元素，值不能重复。

对象的相等性

   引用到堆上同一个对象的两个引用是相等的。如果对两个引用调用hashCode方法，会得到相同的结果，如果对象所属的类没有覆盖Object的hashCode方法的话，hashCode会返回每个对象特有的序号（java是依据对象的内存地址计算出的此序号），所以两个不同的对象的hashCode值是不可能相等的。

如果想要让两个不同的Person对象视为相等的，就必须覆盖Object继下来的hashCode方法和equals方法，因为Object  hashCode方法返回的是该对象的内存地址，所以必须重写hashCode方法，才能保证两个不同的对象具有相同的hashCode，同时也需要两个不同对象比较equals方法会返回true

该集合中没有特有的方法，直接继承自Collection。

---| Itreable      接口 实现该接口可以使用增强for循环---| Collection描述所有集合共性的接口---| List接口    可以有重复元素的集合---| ArrayList---|  LinkedList---| Set接口    不可以有重复元素的集合

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 集合存和取的顺序不一致。Set hs = new HashSet();hs.add("世界军事");hs.add("兵器知识");hs.add("舰船知识");hs.add("汉和防务");System.out.println(hs);// [舰船知识, 世界军事, 兵器知识, 汉和防务]Iterator it = hs.iterator();while (it.hasNext()) {System.out.println(it.next());}}}
二，HashSet
---| Itreable      接口 实现该接口可以使用增强for循环---| Collection描述所有集合共性的接口---| List接口    可以有重复元素的集合---| ArrayList---|  LinkedList---| Set接口    不可以有重复元素的集合---| HashSet  线程不安全，存取速度快。底层是以哈希表实现的。

HashSet

哈希表边存放的是哈希值。HashSet存储元素的顺序并不是按照存入时的顺序（和List显然不同） 是按照哈希值来存的所以取数据也是按照哈希值取得。

HashSet不存入重复元素的规则.使用hashcode和equals

由于Set集合是不能存入重复元素的集合。那么HashSet也是具备这一特性的。HashSet如何检查重复？HashSet会通过元素的hashcode（）和equals方法进行判断元素师否重复。

当你试图把对象加入HashSet时，HashSet会使用对象的hashCode来判断对象加入的位置。同时也会与其他已经加入的对象的hashCode进行比较，如果没有相等的hashCode，HashSet就会假设对象没有重复出现。

简单一句话，如果对象的hashCode值是不同的，那么HashSet会认为对象是不可能相等的。

因此我们自定义类的时候需要重写hashCode，来确保对象具有相同的hashCode值。

如果元素(对象)的hashCode值相同,是不是就无法存入HashSet中了? 当然不是,会继续使用equals 进行比较.如果 equals为true那么HashSet认为新加入的对象重复了,所以加入失败。如果equals 为false那么HashSet 认为新加入的对象没有重复.新元素可以存入.

总结：

元素的哈希值是通过元素的hashcode方法 来获取的, HashSet首先判断两个元素的哈希值，如果哈希值一样，接着会比较equals方法 如果 equls结果为true ，HashSet就视为同一个元素。如果equals 为false就不是同一个元素。

哈希值相同equals为false的元素是怎么存储呢,就是在同样的哈希值下顺延（可以认为哈希值相同的元素放在一个哈希桶中）。也就是哈希一样的存一列。

hashtable


图1：hashCode值不相同的情况

图2：hashCode值相同，但equals不相同的情况。

HashSet：通过hashCode值来确定元素在内存中的位置。一个hashCode位置上可以存放多个元素。

当hashcode() 值相同equals() 返回为true 时,hashset 集合认为这两个元素是相同的元素.只存储一个（重复元素无法放入）。调用原理:先判断hashcode 方法的值,如果相同才会去判断equals 如果不相同,是不会调用equals方法的。


HashSet到底是如何判断两个元素重复。

通过hashCode方法和equals方法来保证元素的唯一性，add()返回的是boolean类型

判断两个元素是否相同，先要判断元素的hashCode值是否一致，只有在该值一致的情况下，才会判断equals方法，如果存储在HashSet中的两个对象hashCode方法的值相同equals方法返回的结果是true，那么HashSet认为这两个元素是相同元素，只存储一个（重复元素无法存入）。

注意：HashSet集合在判断元素是否相同先判断hashCode方法，如果相同才会判断equals。如果不相同，是不会调用equals方法的。

HashSet 和ArrayList集合都有判断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存储字符串，并尝试添加重复字符串

回顾String类的equals()、hashCode()两个方法。

  1. public class Demo4 {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. // Set 集合存和取的顺序不一致。
  4. Set hs = new HashSet();
  5. hs.add("世界军事");
  6. hs.add("兵器知识");
  7. hs.add("舰船知识");
  8. hs.add("汉和防务");

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

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

  17. // 返回此 set 中的元素的数量
  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存储自定义对象，并尝试添加重复对象（对象的重复的判定）

  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. }

问题：现在有一批数据，要求不能重复存储元素，而且要排序。ArrayList 、 LinkedList不能去除重复数据。HashSet可以去除重复，但是是无序。

所以这时候就要使用TreeSet了

三，TreeSet

案例：使用TreeSet集合存储字符串元素，并遍历

  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 实现该接口可以使用增强for循环---| Collection描述所有集合共性的接口---| List接口    有序，可以重复，有角标的集合---| ArrayList---|  LinkedList---| Set接口    无序，不可以重复的集合---| HashSet  线程不安全，存取速度快。底层是以hash表实现的。---| TreeSet  红-黑树的数据结构，默认对元素进行自然排序（String）。如果在比较的时候两个对象返回值为0，那么元素重复。

红-黑树

红黑树是一种特定类型的二叉树



红黑树算法的规则: 左小右大。

既然TreeSet可以自然排序,那么TreeSet必定是有排序规则的。

1:让存入的元素自定义比较规则。

2:给TreeSet指定排序规则。

方式一：元素自身具备比较性

元素自身具备比较性，需要元素实现Comparable接口，重写compareTo方法，也就是让元素自身具备比较性，这种方式叫做元素的自然排序也叫做默认排序。

方式二：容器具备比较性

当元素自身不具备比较性，或者自身具备的比较性不是所需要的。那么此时可以让容器自身具备。需要定义一个类实现接口Comparator，重写compare方法，并将该接口的子类实例对象作为参数传递给TreeMap集合的构造方法。

注意：当Comparable比较方式和Comparator比较方式同时存在时，以Comparator的比较方式为主；

注意：在重写compareTo或者compare方法时，必须要明确比较的主要条件相等时要比较次要条件。（假设姓名和年龄一直的人为相同的人，如果想要对人按照年龄的大小来排序，如果年龄相同的人，需要如何处理？不能直接return 0，因为可能姓名不同（年龄相同姓名不同的人是不同的人）。此时就需要进行次要条件判断（需要判断姓名），只有姓名和年龄同时相等的才可以返回0.）

通过return 0来判断唯一性。

问题:为什么使用TreeSet存入字符串,字符串默认输出是按升序排列的?因为字符串实现了一个接口,叫做Comparable 接口.字符串重写了该接口的compareTo 方法,所以String对象具备了比较性.那么同样道理,我的自定义元素(例如Person类,Book类)想要存入TreeSet集合,就需要实现该接口,也就是要让自定义对象具备比较性.

存入TreeSet集合中的元素要具备比较性.

比较性要实现Comparable接口，重写该接口的compareTo方法

TreeSet属于Set集合，该集合的元素是不能重复的，TreeSet如何保证元素的唯一性

通过compareTo或者compare方法中的来保证元素的唯一性。

添加的元素必须要实现Comparable接口。当compareTo()函数返回值为0时，说明两个对象相等，此时该对象不会添加进来。

比较器接口

----| Comparable       compareTo(Object o)     元素自身具备比较性----| Comparator       compare( Object o1, Object o2 )给容器传入比较器

TreeSet集合排序的两种方式：

一，让元素自身具备比较性。

也就是元素需要实现Comparable接口，覆盖compareTo 方法。

这种方式也作为元素的自然排序，也可称为默认排序。

年龄按照搜要条件，年龄相同再比姓名。

  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，让容器自身具备比较性，自定义比较器。

需求：当元素自身不具备比较性，或者元素自身具备的比较性不是所需的。

那么这时只能让容器自身具备。

定义一个类实现Comparator 接口，覆盖compare方法。

并将该接口的子类对象作为参数传递给TreeSet集合的构造函数。

当Comparable比较方式，及Comparator比较方式同时存在，以Comparator

比较方式为主。

  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 核心技术", 75));
  6. ts.add(new Book("现代操作系统", 50));
  7. ts.add(new Book("java就业教程", 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

会保存插入的顺序。

看到array，就要想到角标。

看到link，就要想到first，last。

看到hash，就要想到hashCode,equals.

看到tree，就要想到两个接口。Comparable，Comparator。

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