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Set集合都有哪些特性

来源:千锋教育
发布人:zyh
时间: 2023-06-12 16:29:00 1686558540

  全文大约【4000】字,不说废话,只讲可以让你学到技术、明白原理的纯干货!本文带有丰富的案例及配图视频,让你更好地理解和运用文中的技术概念,并可以给你带来具有足够启迪的思考......

  一. Set集合简介

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  1.Set定义

  Set是Java的一种集合,继承自Collection接口,主要有两个常用的实现类HashSet类和TreeSet类。它没有固定的大小限制,可以动态地添加和删除元素。并且Set集合中的元素都是唯一的,不会有重复的元素,即使是null值也只能有一个。另外Set集合是无序的,不能记住元素的添加顺序,因为没有索引值,所以Set集合中的对象不会按特定的方式排序,它只是简单地把对象放到集合中。

  从特性上来看,Set相当于是一个只存储key、不存储value的Map。我们可以把Set想象成是一个”特殊的Map“,这个Map只有key却没有value,所以我们可以用Set去除重复的元素。另外由于放入Set的元素和Map的key类似,需要正确地实现equals()和hashCode()方法,否则该元素就无法正确地放入Set。

  2.Set特性

  与其他集合不同,Set集合具有自己的一些特性:

  ● Set集合中的元素都是唯一的,不允许有重复值,且最多只允许包含一个null元素;

  ● Set集合中的元素没有顺序,我们无法通过索引来访问元素,但TreeSet是有序的;

  ● Set集合没有固定的大小限制,可以动态地添加和删除元素;

  ● Set集合提供了高效的元素查找和判断方法。

  3.Set常用方法

  Set集合给我们提供了一系列常用的方法,用于添加、删除、查找、遍历和获取集合元素等操作,下面是Set集合中常用方法的实现过程。

  3.1 添加元素

  我们可以使用add()方法进行元素的添加。 

public boolean add(E e)

  该方法用于向Set集合添加元素,如果元素已经存在,则不会添加;如果添加成功,则返回true,否则返回false。该方法的示例代码如下:  

Set<String> set = new HashSet<>(); 
set.add("hello word");
set.add("java");
set.add("iOS");
System.out.println(set);

  3.2 删除元素

  我们可以使用remove()方法进行元素的删除。  

public boolean remove(Object o)

  该方法用于从Set集合中删除指定的元素。如果元素存在且删除成功,则返回true,否则返回false。该方法的示例代码如下:  

Set<String> set = new HashSet<>(); 
set.add("hello word");
set.add("java");
set.remove("java");
System.out.println(set); // 输出结果为:[壹小编]

  3.3 判断元素

  我们可以使用contains()方法进行元素的判断。 

public boolean contains(Object o)

  该方法用于判断Set集合中是否包含指定的元素。如果元素存在,则返回true,否则返回false。该方法的示例代码如下:  

Set<String> set = new HashSet<>(); 
set.add("hello word");
set.add("java");
System.out.println(set.contains("java")); // 输出结果为:true
System.out.println(set.contains("orange")); // 输出结果为:false

  3.4 获取元素数量

  我们可以使用size()方法判断集合的数量。  

public int size()

  该方法的使用示例代码如下: 

Set<String> set = new HashSet<>(); 
set.add("hello word");
set.add("java");
System.out.println(set.size()); // 输出结果为:2

  二. HashSet集合

  1.简介

  在Java的集合框架中,HashSet是一种非常常用的集合类型,它实现了Set接口,并继承了AbstractSet抽象类。HashSet集合的底层实现是一个哈希表,它使用哈希算法来存储和管理集合中的元素。HashSet集合中的元素没有顺序,且不允许重复。

  如果我们想使用HashSet集合,一般要使用如下两个构造方法创建出HashSet对象:

  ● HashSet():构造一个新的空的Set集合对象;

  ● HashSet(Collection c):构造一个包含指定Collection集合元素的新Set集合。"< >"中的extends,表示这个Collection中的元素必须继承自HashSet的父类,该部分限定了Collection元素的类型。

  2.HashSet特性

  HashSet作为Set集合的具体子类,具有以下特点:

  ● HashSet的底层是基于HashMap来实现的;

  ● HashSet中的元素是唯一的,内部不允许有重复的元素;

  ● 无序,不会记录插入元素的顺序,所以不能保证元素的排列顺序,获取顺序可能与添加顺序不同;

  ● HashSet集合没有固定的大小限制,可以动态地添加和删除元素;

  ● HashSet集合中的元素最多可以有一个null值;

  ● HashSet不是线程安全的,默认线程不同步,如果有多个线程同时访问或修改同一个HashSet,必须通过代码来保证同步操作。

  3.去重原理

  从底层实现来看,HashSet的底层其实就是一个值为Object的HashMap,如下图所示:

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  所以HashSet其实就是按照Hash算法来实现元素的查找和存储的,具有很好的存取和查找性能。当我们向HashSet集合中存入一个元素时,HashSet会调用该对象的hashCode()方法来得到该对象的hashCode值,然后根据该hashCode值决定该对象在HashSet中的存储位置。此时如果有两个元素通过equals()方法进行比较,返回的结果为true,但它们的hashCode却不相等,HashSet也会把它们存储在不同的位置,我们依然可以添加成功。也就是说,如果两个对象的hashCode值相等,且通过equals()方法比较返回的结果也为true, HashSet集合才会认为两个元素相等。

  4.使用案例

  我们通过一个简单的案例,来看看HashSet的基本用法。 

import java.util.HashSet;

public class Demo11 {

public static void main(String[] args) {
//创建HashSet集合
HashSet<String> set = new HashSet<String>();
set.add("java");
//重复元素无法被添加进去
set.add("java");
System.out.println(set);

//集合遍历
Iterator<String> it = set.iterator();
while (it.hasNext()) {
//输出Set集合中的每个元素
System.out.println("值="+it.next());
}
}
}

  在上面的代码中,我们通过HashSet的构造方法创建了一个Set集合对象,并将几个元素对象存储到了这个Set集合中。然后我们使用HashSet类中的iterator()方法获取一个Iterator对象,并调用hasNext()方法遍历集合元素,再使用next()方法获取到下一个数据元素。但是HashSet输出的元素是无序的,输出时既不是添加元素的顺序,也不是String排序的顺序,在不同版本的JDK中,这个顺序可能也是不同的。另外因为Set是不可重复的,如果我们向Set集合中添加了两个相同的元素,则后添加的会覆盖前面添加的元素,所以Set集合中不会出现相同的元素。

  三. TreeSet集合

  1.简介

  TreeSet是一种很常用的集合类型,它实现了Set和SortedSet接口,并且继承自AbstractSet抽象类。TreeSet集合中的元素也是唯一的,不允许重复。TreeSet集合的底层基于红黑树,可以使用自然排序或指定的比较器对集合中的元素进行排序。该类具有如下特点:

  ● TreeSet集合中的元素是唯一的,不允许重复。

  ● TreeSet集合中的元素是有序的,因为实现了SortedSet接口,具有字典顺序,可以通过迭代器按照升序或降序遍历。

  ● TreeSet集合没有固定的大小限制,可以动态地添加和删除元素。

Set集合都有哪些特性

  ● TreeSet集合提供了高效的元素查找和判断功能。

  另外,SortedSet接口是Set接口的子接口,能够对集合进行自然排序,因此TreeSet类默认情况下就是自然排序(升序)的。但TreeSet只能对实现了Comparable接口的类对象进行排序,所以我们使用TreeSet集合存储对象时,该对象必须要实现Comparable接口。这是因为Comparable接口中有一个compareTo(Object o)方法,可以比较两个对象的大小。例如,a.compareTo(b),如果 a 和 b 相等,则该方法会返回 0;如果 a 大于 b,则该方法返回大于 0 的正值;如果 a 小于 b,则该方法返回小于 0 的负值。

  2.常用方法

  除了Set类中通用的方法之外,TreeSet类还有如下几个特有的方法:

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  因为TreeSet中的元素是有序的,所以增加了访问第一个、前一个、后一个、最后一个元素的相关方法,并提供了3个从 TreeSet中截取子TreeSet的方法。

  3.去重原理

  当TreeSet集合在保存对象元素时,集合对象必须实现Comparable接口,并重写compareTo方法,该方法有如下两个作用:

  ● 排序: 返回值大于0表示升序,返回值小于0表示降序;

  ● 去重(返回值为0):TreeSet认为返回0,表示两个对象是相同的对象。

  所以我们利用TreeSet实现去重的原理就是:如果compareTo()方法的返回值为0,则认为是相同的对象;如果compareTo()方法的返回大于0,则是升序排序;如果小于0,则是降序排序。

  4.使用案例

  接下来我们再通过一个案例来看看TreeSet的用法。

  4.1 编写Person类

  首先我们设计一个Person类,该类要实现Comparable接口。当TreeSet集合在保存对象元素时,集合中添加的元素对象必须实现Comparable接口,并重写compareTo方法。如果没有实现Comparable接口,那么创建TreeSet时必须传入一个Comparator对象。  

/**
* 实现Comparable接口,并重新compareTo()方法
*/
public class Person implements Comparable<Person>{

private String username;
private String password;

public Person() {
}

public Person(String username, String password) {
super();
this.username = username;
this.password = password;
}

@Override
public String toString() {
return "User [username=" + username + ", password=" + password + "]";
}

//重写compareTo()方法,对Person对象进行比较
@Override
public int compareTo(Person o) {
if(!this.username.equals(o.username)) {
//根据姓名及长度进行比较
return this.username.length() - o.username.length();
}else {
//根据密码进行比较
if(this.password.equals(o.password)) {
return 0;
}else {
//比较姓名的长度
return this.username.length() - o.username.length();
}
}
}
}

  4.2 测试TreeSet排序功能

  然后我们往TreeSet集合中添加若干个对象元素进行排序测试,代码如下: 

import java.util.TreeSet;

public class Demo12 {

public static void main(String[] args) {
//TreeSet的去重原理
TreeSet<Person> set = new TreeSet<Person>();
set.add(new Person("admin","123"));
set.add(new Person("yyg","bb"));
set.add(new Person("jack","123"));
set.add(new Person("rose123","123"));
set.add(new Person("admin","123"));
set.add(new Person("xksss6","abc"));

//如果两个对象的用户名和密码都相等,则认为是两个相同的对象,且按照名字长度升序存放
for (Person person : set) {
System.out.println(person);
}
}
}

  我们在遍历TreeSet时,输出的元素是有序的,这个顺序是元素的排序顺序。但是我们在使用TreeSet进行自然排序时,只能向 TreeSet 集合中添加相同数据类型的对象,否则会抛出 ClassCastException异常。如果向 TreeSet集合中添加了一个 Double类型的对象,则后面只能添加 Double对象,不能再添加其他类型的对象,例如 String对象等。

  四. 结语

  至此,小编就带各位把Set集合及其子类学习完了,现在你学会了吗?本文的重点内容如下所示:

  ● Set用于存储不重复的元素集合;

  ● 放入HashSet的元素,与作为HashMap的key要求相同;

  ● 放入TreeSet的元素,与作为TreeMap的Key要求相同;

  ● 利用Set可以去除重复元素;

  ● 遍历SortedSet时,可以按照元素的排序顺序进行遍历,我们也可以自定义排序算法;

tags: Set集合
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