Java教程

【重学Java】Set集合

本文主要是介绍【重学Java】Set集合,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!

Set集合

Set集合概述和特点【应用】

  • 无序不可重复
  • 没有索引,不能使用普通for循环遍历。可以使用迭代器或者增强foreach语句遍历

TreeSet集合

TreeSet集合概述和特点【应用】

  • 无序不可重复
  • 没有索引
  • 可以将元素按照规则进行排序(特色)
    • TreeSet():根据其元素的自然排序进行排序
    • TreeSet(Comparator comparator) :根据指定的比较器进行排序

TreeSet集合基本使用【应用】

存储Integer类型的整数并遍历

public class TreeSetDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象
        TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<Integer>();

        //添加元素
        ts.add(10);
        ts.add(40);
        ts.add(30);
        ts.add(50);
        ts.add(20);

        ts.add(30);

        //1.遍历集合(增强foreach)
        for(Integer i : ts) {
            System.out.println(i);
        }
        System.out.println("===============================");
        //2.遍历集合(迭代器)
        Iterator<Integer> it = ts.iterator(); //如果不指定迭代器类型为Integer,则next()返回值默认Object类型
        while(it.hasNext()){
            Integer i = it.next();
            System.out.println(i);
        }
    }
}

自然排序Comparable的使用【应用】

  • 案例需求

    • 存储学生对象并遍历,创建TreeSet集合使用无参构造方法
    • 要求:按照年龄从小到大排序,年龄相同时,按照姓名的字母顺序排序
  • 实现步骤

    1. 使用空参构造创建TreeSet集合
      • 用TreeSet集合存储自定义对象,无参构造方法使用的是自然排序对元素进行排序的
    2. 自定义的Student类实现Comparable接口
      • 自然排序,就是让元素所属的类实现Comparable接口重写compareTo(T o)方法
    3. 重写接口中的compareTo方法
      • 重写方法时,一定要注意排序规则必须按照要求的主要条件和次要条件来写
  • 代码实现

    学生类

    public class Student implements Comparable<Student>{
        private String name;
        private int age;
    
        public Student() {
        }
    
        public Student(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public int getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "Student{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    ", age=" + age +
                    '}';
        }
    
        @Override
        public int compareTo(Student o) {
            //按照对象的年龄进行排序
            //主要判断条件: 按照年龄从小到大排序
            int result = this.age - o.age;
            //次要判断条件: 年龄相同时,按照姓名的字母顺序排序
            result = result == 0 ? this.name.compareTo(o.getName()) : result;
            return result;
        }
    }
    

    测试类

    public class MyTreeSet2 {
        public static void main(String[] args) {
            //创建集合对象
            TreeSet<Student> ts = new TreeSet<>();
    	    //创建学生对象
            Student s1 = new Student("zhangsan",28);
            Student s2 = new Student("lisi",27);
            Student s3 = new Student("wangwu",29);
            Student s4 = new Student("zhaoliu",28);
            Student s5 = new Student("qianqi",30);
    		//把学生添加到集合
            ts.add(s1);
            ts.add(s2);
            ts.add(s3);
            ts.add(s4);
            ts.add(s5);
    		//遍历集合
            for (Student student : ts) {
                System.out.println(student);
            }
        }
    }
    

比较器排序Comparator的使用【应用】

  • 案例需求

    • 存储老师对象并遍历,创建TreeSet集合使用带参构造方法
    • 要求:按照年龄从小到大排序,年龄相同时,按照姓名的字母顺序排序
  • 实现步骤

    • 用TreeSet集合存储自定义对象,带参构造方法使用的是比较器排序对元素进行排序的
    • 比较器排序,就是让集合构造方法接收Comparator的实现类对象重写compare(T o1,T o2)方法。一般使用匿名内部类或者Lambda表达式实现。
    • 重写方法时,一定要注意排序规则必须按照要求的主要条件和次要条件来写
  • 代码实现

    老师类

    public class Teacher {
        private String name;
        private int age;
    
        public Teacher() {
        }
    
        public Teacher(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public int getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "Teacher{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    ", age=" + age +
                    '}';
        }
    }
    

    测试类

    public class MyTreeSet4 {
        public static void main(String[] args) {
          	//创建集合对象(匿名内部类)
            TreeSet<Teacher> ts = new TreeSet<>(new Comparator<Teacher>() {
                @Override
                public int compare(Teacher o1, Teacher o2) {
                    //o1表示现在要存入的那个元素
                    //o2表示已经存入到集合中的元素
                  
                    //主要条件
                    int result = o1.getAge() - o2.getAge();
                    //次要条件
                    result = result == 0 ? o1.getName().compareTo(o2.getName()) : result;
                    return result;
                }
           //也可使用Lambda表达式实现
           /*TreeSet<Teacher> ts = new TreeSet<>((Teacher o1, Teacher o2)-> {
                  //o1表示现在要存入的那个元素
                  //o2表示已经存入到集合中的元素
                  //主要条件
                  int result = o1.getAge() - o2.getAge();
                  //次要条件
                  result = result == 0 ? o1.getName().compareTo(o2.getName()) : result;
                  return result;
          });*/
            });
    		//创建老师对象
            Teacher t1 = new Teacher("zhangsan",23);
            Teacher t2 = new Teacher("lisi",22);
            Teacher t3 = new Teacher("wangwu",24);
            Teacher t4 = new Teacher("zhaoliu",24);
    		//把老师添加到集合
            ts.add(t1);
            ts.add(t2);
            ts.add(t3);
            ts.add(t4);
    		//遍历集合
            for (Teacher teacher : ts) {
                System.out.println(teacher);
            }
        }
    }
    

两种比较方式总结【理解】

  • 两种比较方式小结
    • 自然排序: 自定义类实现Comparable接口,重写compareTo方法,根据返回值进行排序
    • 比较器排序: 创建TreeSet对象的时候传递Comparator的实现类对象,重写compare方法,根据返回值进行排序
    • 在使用的时候,默认使用自然排序,当自然排序不满足现在的需求时,必须使用比较器排序
  • 两种方式中关于返回值的规则
    • 如果返回值为负数,表示当前存入的元素是较小值,存左边
    • 如果返回值为0,表示当前存入的元素跟集合中元素重复了,不存
    • 如果返回值为正数,表示当前存入的元素是较大值,存右边

那么下面解释一下什么算是“自然排序不满足现在的需求”:
自然排序是自定义类实现Comparable接口,但是比如String的底层代码已经把Comparable接口实现了。
image
String类默认的排序规则是字典序排列,如果我们想要实现按照英文单词长度从短到长排列,而我们又不可能去修改String的底层源码,自然排序就不再满足需求。此时应该考虑比较器排序法。

public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new TreeSet<>((String a,String b)->{
            return a.length()-b.length();
        });            //比较器排序
        String a = "ssd";
        String b = "z";
        String c = "sdfsf";
        set.add(a);
        set.add(b);
        set.add(c);
        for (String s : set) {
            System.out.println(s);
        }
    }
	输出:
	z
	ssd
	sdfsf
	

HashSet集合

HashSet集合概述和特点【应用】

  • 底层数据结构是哈希表
  • 无序不可重复
  • 没有索引,不能使用普通for循环遍历。可以使用迭代器或者增强foreach语句

HashSet集合的基本应用【应用】

存储字符串并遍历

public class HashSetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象
        HashSet<String> set = new HashSet<String>();

        //添加元素
        set.add("hello");
        set.add("world");
        set.add("java");
        //不包含重复元素的集合
        set.add("world");

        //遍历
        for(String s : set) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}

哈希值【理解】

  • 哈希值简介

    ​ 是JDK根据对象的地址或者字符串或者数字算出来的int类型的数值

  • 如何获取哈希值

    ​ Object类中的public int hashCode():返回对象的哈希码值

  • 哈希值的特点

    • 同一个对象多次调用hashCode()方法返回的哈希值是相同的
    • 默认情况下,不同对象的哈希值是不同的。而重写hashCode()方法,可以实现让不同对象的哈希值相同

哈希表结构【理解】

哈希表是一个数组和单向链表的结合体。
数组:在查询方面效率很高,随机增删方面效率很低。
单向链表:在随机增删方面效率较高,在查询方面效率很低。
哈希表将以上的两种数据结构融合在一起,充分发挥它们各自的优点。

  • JDK1.8以前

    数组 + 链表

image

  • JDK1.8以后

    • 节点个数少于等于8个

      ​ 数组 + 链表

    • 节点个数多于8个:链表变成红黑树

      ​ 数组 + 红黑树

    • 节点个数多于8个,之后又小于6个
      红黑树变回链表
      image

原因分析:
若存储的对象的哈希值相同,则对象会在该哈希值对应的数组元素所对应的链表中进行遍历,同时调用equals方法比较属性值,这就涉及到遍历的效率问题,大量查询,大量插入和删除。虽然ALV树是高度平衡的,所以查找起来肯定比红黑树快,但是红黑树在插入和删除方面的性能就远远不是ALV树所能比的了。所以最终用红黑树来改进哈希表。

HashSet集合存储学生对象并遍历【应用】

  • 案例需求

    • 创建一个存储学生对象的集合,存储多个学生对象,使用程序实现在控制台遍历该集合
    • 要求:学生对象的成员变量值相同,我们就认为是同一个对象
  • 代码实现

    学生类

    public class Student {
        private String name;
        private int age;
    
        public Student() {
        }
    
        public Student(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public int getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
    
        @Override
        public boolean equals(Object o) {
            if (this == o) return true;
            if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
    
            Student student = (Student) o;
    
            if (age != student.age) return false;
            return name != null ? name.equals(student.name) : student.name == null;
        }
    
        @Override
        public int hashCode() {
            int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
            result = 31 * result + age;
            return result;
        }
    }
    

    测试类

    public class HashSetDemo02 {
        public static void main(String[] args) {
            //创建HashSet集合对象
            HashSet<Student> hs = new HashSet<Student>();
    
            //创建学生对象
            Student s1 = new Student("林青霞", 30);
            Student s2 = new Student("张曼玉", 35);
            Student s3 = new Student("王祖贤", 33);
    
            Student s4 = new Student("王祖贤", 33);
    
            //把学生添加到集合
            hs.add(s1);
            hs.add(s2);
            hs.add(s3);
            hs.add(s4);
    
            //遍历集合(增强for)
            for (Student s : hs) {
                System.out.println(s.getName() + "," + s.getAge());
            }
        }
    }
    
  • 总结

    ​ HashSet集合存储自定义类型元素,要想实现元素的唯一,要求必须重写hashCode方法和equals方法

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