【重学Java】Set集合

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。



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

• 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
    
    

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