Java集合--Set(基础)
ava集合--Set(基础)
1.Set
上一篇，咱们介绍Java中的List集合。本篇，让咱们继续学习，来了解下Set集合；java
Set继承于Collection接口，是一个不容许出现重复元素，而且无序的集合，主要有HashSet和TreeSet两大实现类。数组
在判断重复元素的时候，Set集合会调用hashCode()和equal()方法来实现。安全
HashSet是哈希表结构，主要利用HashMap的key来存储元素，计算插入元素的hashCode来获取元素在集合中的位置；app
TreeSet是红黑树结构，每个元素都是树中的一个节点，插入的元素都会进行排序；框架
Set集合框架结构：ide
1.1 Set经常使用方法
与List接口同样，Set接口也提供了集合操做的基本方法。学习
但与List不一样的是，Set还提供了equals(Object o)和hashCode()，供其子类重写，以实现对集合中插入重复元素的处理；测试
public interface Set<E> extends Collection<E> {
A:添加功能
boolean add(E e);
boolean addAll(Collection<? extends E> c);
B:删除功能
boolean remove(Object o);
boolean removeAll(Collection<?> c);
void clear();
C:长度功能
int size();
D:判断功能
boolean isEmpty();
boolean contains(Object o);
boolean containsAll(Collection<?> c);
boolean retainAll(Collection<?> c);
E:获取Set集合的迭代器：
Iterator<E> iterator();
F:把集合转换成数组
Object[] toArray();
<T> T[] toArray(T[] a);
//判断元素是否重复，为子类提升重写方法
boolean equals(Object o);
int hashCode();
}
1.2 HashSet
HashSet实现Set接口，底层由HashMap(后面讲解)来实现，为哈希表结构，新增元素至关于HashMap的key，value默认为一个固定的Object。在我看来，HashSet至关于一个阉割版的HashMap;this
当有元素插入的时候，会计算元素的hashCode值，将元素插入到哈希表对应的位置中来；spa
它继承于AbstractSet，实现了Set, Cloneable, Serializable接口。
(1)HashSet继承AbstractSet类，得到了Set接口大部分的实现，减小了实现此接口所需的工做，其实是又继承了AbstractCollection类；
(2)HashSet实现了Set接口，获取Set接口的方法，能够自定义具体实现，也能够继承AbstractSet类中的实现；
(3)HashSet实现Cloneable，获得了clone()方法，能够实现克隆功能；
(4)HashSet实现Serializable，表示能够被序列化，经过序列化去传输，典型的应用就是hessian协议。
具备以下特色：
-
不容许出现重复因素；
-
容许插入Null值；
-
元素无序（添加顺序和遍历顺序不一致）；
-
线程不安全，若2个线程同时操做HashSet，必须经过代码实现同步；
1.3 HashSet基本操做
HashSet底层由HashMap实现，插入的元素被当作是HashMap的key，根据hashCode值来肯定集合中的位置，因为Set集合中并无角标的概念，因此并无像List同样提供get（）方法。当获取HashSet中某个元素时，只能经过遍历集合的方式进行equals()比较来实现；
public class HashSetTest {
public static void main(String[] agrs){
//建立HashSet集合：
Set<String> hashSet = new HashSet<String>();
System.out.println("HashSet初始容量大小："+hashSet.size());
//元素添加：
hashSet.add("my");
hashSet.add("name");
hashSet.add("is");
hashSet.add("jiaboyan");
hashSet.add(",");
hashSet.add("hello");
hashSet.add("world");
hashSet.add("!");
System.out.println("HashSet容量大小："+hashSet.size());
//迭代器遍历：
Iterator<String> iterator = hashSet.iterator();
while (iterator.hasNext()){
String str = iterator.next();
System.out.println(str);
}
//加强for循环
for(String str:hashSet){
if("jiaboyan".equals(str)){
System.out.println("你就是我想要的元素:"+str);
}
System.out.println(str);
}
//元素删除：
hashSet.remove("jiaboyan");
System.out.println("HashSet元素大小：" + hashSet.size());
hashSet.clear();
System.out.println("HashSet元素大小：" + hashSet.size());
//集合判断：
boolean isEmpty = hashSet.isEmpty();
System.out.println("HashSet是否为空：" + isEmpty);
boolean isContains = hashSet.contains("hello");
System.out.println("HashSet是否为空：" + isContains);
}
}
1.4 HashSet元素添加分析
Set集合不容许添加剧复元素，那么究竟是个怎么状况呢？
来看一个简单的例子：
public class HashSetTest {
public static void main(String[] agrs){
//hashCode() 和 equals()测试：
hashCodeAndEquals();
}
public static void hashCodeAndEquals(){
//第一个 Set集合：
Set<String> set1 = new HashSet<String>();
String str1 = new String("jiaboyan");
String str2 = new String("jiaboyan");
set1.add(str1);
set1.add(str2);
System.out.println("长度："+set1.size()+",内容为："+set1);
//第二个 Set集合：
Set<App> set2 = new HashSet<App>();
App app1 = new App();
app1.setName("jiaboyan");
App app2 = new App();
app2.setName("jiaboyan");
set2.add(app1);
set2.add(app2);
System.out.println("长度："+set2.size()+",内容为："+set2);
//第三个 Set集合：
Set<App> set3 = new HashSet<App>();
App app3 = new App();
app3.setName("jiaboyan");
set3.add(app3);
set3.add(app3);
System.out.println("长度："+set3.size()+",内容为："+set3);
}
}
测试结果：
长度：1,内容为：[jiaboyan] 长度：2,内容为：[com.jiaboyan.collection.App@efb78af, com.jiaboyan.collection.App@5f3306ad] 长度：1,内容为：[com.jiaboyan.collection.App@1fb030d8]
能够看到，第一个Set集合中最终只有一个元素；第二个Set集合保留了2个元素；第三个集合也只有1个元素；
到底是什么缘由呢？
让咱们来看看HashSet的add(E e)方法：
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}
在底层HashSet调用了HashMap的put(K key, V value)方法:
public V put(K key, V value) {
if (table == EMPTY_TABLE) {
inflateTable(threshold);
}
if (key == null)
return putForNullKey(value);
int hash = hash(key);
int i = indexFor(hash, table.length);
for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
Object k;
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
modCount++;
addEntry(hash, key, value, i);
return null;
}
经过查看以上的源码，咱们能够了解到：实际的逻辑都是在HashMap的put()方法中。
int hash = hash(key) 对传入的key计算hash值；
int i = indexFor(hash, table.length) 对hash值进行转换，转换成数组的index(HashMap中底层存储使用了Entry<K,V>[]数组)；
for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) 判断对应index下是否存在元素；
若是存在，则if(e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))判断；
若是不存在，则addEntry(hash, key, value, i)直接添加；
简单归纳以下：
在向HashMap中添加元素时，先判断key的hashCode值是否相同，若是相同，则调用equals()、==进行判断，若相同则覆盖原有元素；若是不一样，则直接向Map中添加元素；
反过来，咱们在看下上面的例子：
在第一个Set集合中，咱们new了两个String对象，赋了相同的值。当传入到HashMap中时，key均为“jiaboyan”，因此hash和i的值都相同。进行if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))判断，因为String对象重写了equals()方法，因此在((k = e.key) == key || key.equals(k))判断时，返回了true，因此第二次的插入并不会增长Set集合的长度；
第二个Set集合中，也是new了两个对象，但没有重写equals()方法（底层调用的Object的equals()，也就是==判断），因此会增长2个元素；
第三个Set集合中，只new了一个对象，调用的两次add方法都添加的这个新new的对象，因此也只是保留了1个元素；
1.5 TreeSet
从名字上能够看出，此集合的实现和树结构有关。与HashSet集合相似，TreeSet也是基于Map来实现，具体实现TreeMap(后面讲解)，其底层结构为红黑树（特殊的二叉查找树）；
与HashSet不一样的是，TreeSet具备排序功能，分为天然排序(123456)和自定义排序两类，默认是天然排序；在程序中，咱们能够按照任意顺序将元素插入到集合中，等到遍历时TreeSet会按照必定顺序输出--倒序或者升序；
它继承AbstractSet，实现NavigableSet, Cloneable, Serializable接口。
（1）与HashSet同理，TreeSet继承AbstractSet类，得到了Set集合基础实现操做；
（2）TreeSet实现NavigableSet接口，而NavigableSet又扩展了SortedSet接口。这两个接口主要定义了搜索元素的能力，例如给定某个元素，查找该集合中比给定元素大于、小于、等于的元素集合，或者比给定元素大于、小于、等于的元素个数；简单地说，实现NavigableSet接口使得TreeSet具有了元素搜索功能；
（3）TreeSet实现Cloneable接口，意味着它也能够被克隆；
（4）TreeSet实现了Serializable接口，能够被序列化，可使用hessian协议来传输；
具备以下特色：
-
对插入的元素进行排序，是一个有序的集合（主要与HashSet的区别）;
-
底层使用红黑树结构，而不是哈希表结构；
-
容许插入Null值；
-
不容许插入重复元素；
-
线程不安全；
1.6 TreeSet基本操做
public class TreeSetTest {
public static void main(String[] agrs){
TreeSet<String> treeSet = new TreeSet<String>();
System.out.println("TreeSet初始化容量大小："+treeSet.size());
//元素添加：
treeSet.add("my");
treeSet.add("name");
treeSet.add("jiaboyan");
treeSet.add("hello");
treeSet.add("world");
treeSet.add("1");
treeSet.add("2");
treeSet.add("3");
System.out.println("TreeSet容量大小：" + treeSet.size());
System.out.println("TreeSet元素顺序为：" + treeSet.toString());
//增长for循环遍历：
for(String str:treeSet){
System.out.println("遍历元素："+str);
}
//迭代器遍历：升序
Iterator<String> iteratorAesc = treeSet.iterator();
while(iteratorAesc.hasNext()){
String str = iteratorAesc.next();
System.out.println("遍历元素升序："+str);
}
//迭代器遍历：降序
Iterator<String> iteratorDesc = treeSet.descendingIterator();
while(iteratorDesc.hasNext()){
String str = iteratorDesc.next();
System.out.println("遍历元素降序："+str);
}
//元素获取:实现NavigableSet接口
String firstEle = treeSet.first();//获取TreeSet头节点：
System.out.println("TreeSet头节点为：" + firstEle);
// 获取指定元素以前的全部元素集合：(不包含指定元素)
SortedSet<String> headSet = treeSet.headSet("jiaboyan");
System.out.println("jiaboyan节点以前的元素为："+headSet.toString());
//获取给定元素之间的集合：（包含头，不包含尾）
SortedSet subSet = treeSet.subSet("1","world");
System.out.println("1--jiaboan之间节点元素为："+subSet.toString());
//集合判断：
boolean isEmpty = treeSet.isEmpty();
System.out.println("TreeSet是否为空："+isEmpty);
boolean isContain = treeSet.contains("who");
System.out.println("TreeSet是否包含who元素："+isContain);
//元素删除：
boolean jiaboyanRemove = treeSet.remove("jiaboyan");
System.out.println("jiaboyan元素是否被删除"+jiaboyanRemove);
//集合中不存在的元素，删除返回false
boolean whoRemove = treeSet.remove("who");
System.out.println("who元素是否被删除"+whoRemove);
//删除并返回第一个元素：若是set集合不存在元素，则返回null
String pollFirst = treeSet.pollFirst();
System.out.println("删除的第一个元素："+pollFirst);
//删除并返回最后一个元素：若是set集合不存在元素，则返回null
String pollLast = treeSet.pollLast();
System.out.println("删除的最后一个元素："+pollLast);
treeSet.clear();//清空集合:
}
}
1.7 TreeSet元素排序
在前面的章节，咱们讲到了TreeSet是一个有序集合，能够对集合元素排序，其中分为天然排序和自定义排序，那么这两种方式如何实现呢？
首先，咱们经过JDK提供的对象来展现，咱们使用String、Integer：
public class TreeSetTest {
public static void main(String[] agrs){
naturalSort();
}
//天然排序顺序：升序
public static void naturalSort(){
TreeSet<String> treeSetString = new TreeSet<String>();
treeSetString.add("a");
treeSetString.add("z");
treeSetString.add("d");
treeSetString.add("b");
System.out.println("字母顺序：" + treeSetString.toString());
TreeSet<Integer> treeSetInteger = new TreeSet<Integer>();
treeSetInteger.add(1);
treeSetInteger.add(24);
treeSetInteger.add(23);
treeSetInteger.add(6);
System.out.println(treeSetInteger.toString());
System.out.println("数字顺序：" + treeSetString.toString());
}
}
测试结果：
字母顺序：[a, b, d, z] 数字顺序：[1, 6, 23, 24]
接下来，咱们自定义对象，看可否实现：
public class App{
private String name;
private Integer age;
public App(){}
public App(String name,Integer age){
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public Integer getAge() {
return age;
}
public void setAge(Integer age) {
this.age = age;
}
public static void main(String[] args ){
System.out.println( "Hello World!" );
}
}
public class TreeSetTest {
public static void main(String[] agrs){
customSort();
}
//自定义排序顺序：升序
public static void customSort(){
TreeSet<App> treeSet = new TreeSet<App>();
//排序对象：
App app1 = new App("hello",10);
App app2 = new App("world",20);
App app3 = new App("my",15);
App app4 = new App("name",25);
//添加到集合：
treeSet.add(app1);
treeSet.add(app2);
treeSet.add(app3);
treeSet.add(app4);
System.out.println("TreeSet集合顺序为："+treeSet);
}
}
测试结果：
抛出异常：提示App不能转换为Comparable对象： Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: com.jiaboyan.collection.App cannot be cast to java.lang.Comparable
为何会报错呢？
compare(key, key); // type (and possibly null) check
final int compare(Object k1, Object k2) {
return comparator==null ? ((Comparable<? super K>)k1).compareTo((K)k2)
: comparator.compare((K)k1, (K)k2);
}
经过查看源码发现，在TreeSet调用add方法时，会调用到底层TreeMap的put方法，在put方法中会调用到compare(key, key)方法，进行key大小的比较；
在比较的时候，会将传入的key进行类型强转，因此当咱们自定义的App类进行比较的时候，天然就会抛出异常，由于App类并无实现Comparable接口；
将App实现Comparable接口，在作比较:
public class App implements Comparable<App>{
private String name;
private Integer age;
public App(){}
public App(String name,Integer age){
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public Integer getAge() {
return age;
}
public void setAge(Integer age) {
this.age = age;
}
//自定义比较：先比较name的长度，在比较age的大小；
public int compareTo(App app) {
//比较name的长度：
int num = this.name.length() - app.name.length();
//若是name长度同样，则比较年龄的大小：
return num == 0 ? this.age - app.age : num;
}
@Override
public String toString() {
return "App{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
}
测试结果以下：
TreeSet集合顺序为：[App{name='my', age=15}, App{name='name', age=25}, App{name='hello', age=10}, App{name='world', age=20}]
此外，还有另外一种方式，那就是实现Comparetor<t>接口，并重写compare方法；
//自定义App类的比较器：
public class AppComparator implements Comparator<App> {
//比较方法：先比较年龄，年龄若相同在比较名字长度；
public int compare(App app1, App app2) {
int num = app1.getAge() - app2.getAge();
return num == 0 ? app1.getName().length() - app2.getName().length() : num;
}
}
此时，App不用在实现Comparerable接口了，单纯的定义一个类便可；
public class App{
private String name;
private Integer age;
public App(){}
public App(String name,Integer age){
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public Integer getAge() {
return age;
}
public void setAge(Integer age) {
this.age = age;
}
public static void main(String[] args ){
System.out.println( "Hello World!" );
}
}
public class TreeSetTest {
public static void main(String[] agrs){
customSort();
}
//自定义比较器：升序
public static void customComparatorSort(){
TreeSet<App> treeSet = new TreeSet<App>(new AppComparator());
//排序对象：
App app1 = new App("hello",10);
App app2 = new App("world",20);
App app3 = new App("my",15);
App app4 = new App("name",25);
//添加到集合：
treeSet.add(app1);
treeSet.add(app2);
treeSet.add(app3);
treeSet.add(app4);
System.out.println("TreeSet集合顺序为："+treeSet);
}
}
测试结果：
TreeSet集合顺序为：[App{name='hello', age=10}, App{name='my', age=15}, App{name='world', age=20}, App{name='name', age=25}]
最后，在说下关于compareTo()、compare()方法：
结果返回大于0时，方法前面的值大于方法中的值； 结果返回等于0时，方法前面的值等于方法中的值； 结果返回小于0时，方法前面的值小于方法中的值；
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