Java集合——Set详解
2019-02-27 本文已影响2人
阿Q说代码
前几天简单介绍了一下单列集合中的List，今天就给大家讲一下它的同胞兄弟Set的简介与使用情况。
Set存取无序，元素唯一
代码演示：
public static void demo1() {
HashSet<String> hs = new HashSet<>(); //创建HashSet对象
boolean b1 = hs.add("a");
boolean b2 = hs.add("a"); //当向set集合中存储重复元素的时候返回为false
hs.add("b");
hs.add("c");
hs.add("d");
System.out.println(hs); //[d, b, c, a] 存取无序 并且去掉了重复元素
System.out.println(b1); //true
System.out.println(b2); //false
for (String string : hs) { //只要能用迭代器迭代的,就可以使用增强for循环遍历
System.out.println(string);
}
}
保证元素唯一性需要让元素重写两个方法：一个是 hashCode()，另一个是 equals()。HashSet在存储元素的过程中首先会去调用元素的hashCode()值，看其哈希值与已经存入HashSet的元素的哈希值是否相同，如果不同 ：就直接添加到集合；如果相同 ：则继续调用元素的equals() 和哈希值相同的这些元素依次去比较。如果说有返回true的，那就重复不添加；如果说比较结果都说false，那就是不重复就添加。为了减少equals的比较次数提高效率一般情况让属性不同的对象尽量hashCode()值不同，那么如何重写 equals()和hashCode()呢？ Eclipse自动生成即可。
代码演示：
public static void main(String[] args) {
HashSet<Person> hs = new HashSet<>();
hs.add(new Person("张三", 23));
hs.add(new Person("张三", 23));
hs.add(new Person("李四", 24));
hs.add(new Person("李四", 24));
hs.add(new Person("李四", 24));
hs.add(new Person("李四", 24));
System.out.println(hs);//Person重写了equals()方法和hashCode()方法，所以 hs 去除了重复的元素
}
public class Person { //Person里面 Eclipse自动生成了 equals()方法和hashCode()方法
private String name;
private int age;
public Person() {
super();
}
public Person(String name, int age) {
super();
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 "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
}
/*
* 为什么是31?
* 1,31是一个质数,质数是能被1和自己本身整除的数
* 2,31这个数既不大也不小
* 3,31这个数好算,2的五次方-1,2向左移动4位
*/
@Override
public int hashCode() {
final int prime = 31;
int result = 1;
result = prime * result + age;
result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
return result;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (this == obj) //调用的对象和传入的对象是同一个对象
return true; //直接返回true
if (obj == null) //传入的对象为null
return false; //返回false
if (getClass() != obj.getClass())//判断两个对象对应的字节码文件是否是同一个字节码
return false; //如果不是直接返回false
Person other = (Person) obj; //向下转型
if (age != other.age) //调用对象的年龄不等于传入对象的年龄
return false; //返回false
if (name == null) { //调用对象的姓名为null
if (other.name != null) //传入对象的姓名不为null
return false; //返回false
} else if (!name.equals(other.name)) //调用对象的姓名不等于传入对象的姓名
return false; //返回false
return true; //返回true
}
}
LinkedHashSet：直接父类是 HashSet
特点：存取有序，存储的元素不能重复。
代码演示：
LinkedHashSet<String> lhs = new LinkedHashSet<>();
lhs.add("a");
lhs.add("a");
lhs.add("a");
lhs.add("a");
lhs.add("b");
lhs.add("c");
lhs.add("d");
System.out.println(lhs);//[a,b,c,d] 去除了重复的元素，同时又保证了存取有序
TreeSet：元素唯一，更重要的一个是给元素进行排序
方式一：让元素所在的类实现Comparable接口，并重写CompareTo() 方法，并根据CompareTo()的返回值来进行添加元素
- 返回正数：往二叉树的右边添加
- 返回负数：往二叉树的左边添加
- 返回 0 ： 说明重复，不添加
举例：
public static void demo2() {
TreeSet<Person> ts = new TreeSet<>();
ts.add(new Person("zhangsan", 23));
ts.add(new Person("lisi", 13));
ts.add(new Person("wangwu", 33));
ts.add(new Person("zhaoliu", 43));
ts.add(new Person("aaaa", 53));
System.out.println(ts);
}
public class Person implements Comparable<Person> {
private String name;
private int age;
public Person() {
super();
}
public Person(String name, int age) {
super();
this.name = name;
this.age = age;
}
/*
//1）：按照年龄排（先比较年龄后比较姓名）
public int compareTo(Person o) {
//this 是集合即将存入的元素， o 是集合已经存入的元素
int num = this.age - o.age; //年龄是比较的主要条件
return num == 0 ? this.name.compareTo(o.name) : num; //姓名是比较的次要条件
}
*/
/*
//2）：按照姓名排（先比较姓名后比较年龄）
public int compareTo(Person o) {
int num = this.name.compareTo(o.name); //姓名是主要条件
return num == 0 ? this.age - o.age : num; //年龄是次要条件
}
*/
//3）：按照姓名长度排（先比较姓名长度 后比较姓名内容 后比较年龄）
public int compareTo(Person o) {
int length = this.name.length() - o.name.length(); //比较长度为主要条件
int num = length == 0 ? this.name.compareTo(o.name) : length;//比较内容为次要条件
return num == 0 ? this.age - o.age : num;//比较年龄为次要条件
}
}
方式二： 使用TreeSet的有参构造方法创建TreeSet对象的时候， 传入一个比较器 Comparator 进去， TreeSet在添加元素的时候， 根据比较器的compare()方法的返回值来添加元素。
- 返回正数：往二叉树的右边添加
- 返回负数：往二叉树的左边添加
- 返回 0 ： 说明重复，不添加
代码演示：
public static void demo3() {
//在构造函数中传入比较器后 就不用再让Person实现Comparable接口了
TreeSet<Person> ts = new TreeSet<>(new Comparator<Person>() {
//3）：按照姓名长度排（先比较姓名长度 后比较姓名内容 后比较年龄）
@Override
public int compare(Person o1, Person o2) {//o1是即将存入的元素 o2是已经存入集合的元素
//比较长度为主要条件
int length = o1.getName().length() - o2.getName().length();
//比较内容为次要条件
int num = length == 0 ? o1.getName().compareTo(o2.getName()) : length;
return num == 0 ? o1.getAge() - o2.getAge() : num;
}
/*
//2）：按照姓名排（先比较姓名后比较年龄）
public int compare(Person o1, Person o2) {
int num = o1.getName().compareTo(o2.getName());
return num == 0 ? o1.getAge() - o2.getAge() : num;
}
*/
/*
//1）：按照年龄排（先比较年龄后比较姓名）
public int compare(Person o1, Person o2) {
int num = o1.getAge() - o2.getAge();
return num == 0 ? o1.getName().compareTo(o2.getName()) : num;
}
*/
});
ts.add(new Person("zhangsan", 23));
ts.add(new Person("lisi", 13));
ts.add(new Person("wangwu", 33));
ts.add(new Person("zhaoliu", 43));
ts.add(new Person("aaaa", 53));
System.out.println(ts);
}
TreeSet存储元素对元素进行排序的源码解析
TreeSet在存储元素的时候会首先去判断是否有比较器存在（也就是判断比较器是否为null），如果存在：就会让比较器去调用compare(T t1, T t2)方法，去依次比较即将存入的值和已经存入TreeSet集合的值，如果返回正数：往二叉树右侧放；如果返回负数：往二叉树左侧放；如果返回 0 ：不添加。如果不存在：底层就会把即将存入的元素自动提升为Comparable类型的对象(所以如果没有比较器的情况下，元素所在的类没有实现Comparable接口，在做自动提升类型的时候就会报类型转换错误)，并让该对象调用CompareTo(T t)方法，和已经存入TreeSet集合的元素依次比较，如果返回正数：往二叉树右侧放；如果返回负数：往二叉树左侧放；如果返回 0 ：不添加。所以，如果两种方式同时使用，底层会优先使用方式二（比较器的方式）。
源码片段分析：
public V put(K key, V value) { //key则是TreeSet即将存入的元素
Entry<K,V> t = root; //获取TreeSet中已存入的元素列表也就是 t
/*此处有代码省略*/
//comparator是一个成员变量，初始值是null，如果TreeSet构造方法中传入了比较器
//则comparator就不再是null
Comparator<? super K> cpr = comparator;
if (cpr != null) { //如果有比较器 就使用比较器来比较
do {
parent = t;
cmp = cpr.compare(key, t.key); //让比较器 cpr 去调用compare(T t1, T t2)方法，去依次比较即将存入的值 key 和已经存入TreeSet集合的值 t.key
if (cmp < 0) //如果返回负数
t = t.left; //往二叉树左侧放
else if (cmp > 0) //如果返回正数
t = t.right; //往二叉树右侧放
else //如果返回 0
return t.setValue(value); //不添加
} while (t != null);
} else { //如果没有比较器 则使用自然排序来比较
if (key == null)
throw new NullPointerException();
Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key; //把即将存入的元素 key 自动提升为Comparable类型的对象 k (所以如果没有比较器的情况下，元素所在的类没有实现Comparable接口，在做自动提升类型的时候就会报类型转换错误)，
do {
parent = t;
cmp = k.compareTo(t.key); //让即将存入的元素 k 调用CompareTo(T t)方法，和已经存入TreeSet集合的元素 t.key 依次比较
if (cmp < 0) //如果返回负数
t = t.left; //往二叉树左侧放
else if (cmp > 0) //如果返回正数
t = t.right; //往二叉树右侧放
else //如果返回 0
return t.setValue(value); //不添加
} while (t != null);
}
/*此处有代码省略*/
}
案例1：编写一个程序，获取10个1至20的随机数，要求随机数不能重复。并把最终的随机数输出到控制台。
/** - 分析:
- 1,有Random类创建随机数对象
- 2,需要存储10个随机数,而且不能重复,所以我们用HashSet集合
- 3,如果HashSet的size是小于10就可以不断的存储,如果大于等于10就停止存储
- 4,通过Random类中的nextInt(n)方法获取1到20之间的随机数,并将这些随机数存储在HashSet集合中
- 5,遍历HashSet
*/
public static void main(String[] args) {
//1,有Random类创建随机数对象
Random r = new Random();
//2,需要存储10个随机数,而且不能重复,所以我们用HashSet集合
HashSet<Integer> hs = new HashSet<>();
//3,如果HashSet的size是小于10就可以不断的存储,如果大于等于10就停止存储
while(hs.size() < 10) {
//4,通过Random类中的nextInt(n)方法获取1到20之间的随机数,并将这些随机数存储在HashSet集合中
hs.add(r.nextInt(20) + 1);
}
// 5,遍历HashSet
for (Integer integer : hs) {
System.out.println(integer);
}
}
案例2：在一个集合中存储了无序并且重复的字符串,定义一个方法,让其有序(字典顺序),而且还不能去除重复
/** - 分析:
- 1,定义一个List集合,并存储重复的无序的字符串
- 2,定义方法对其排序保留重复
- 3,打印List集合
*/
public static void main(String[] args) {
//1,定义一个List集合,并存储重复的无序的字符串
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("aaa");
list.add("aaa");
list.add("ccc");
list.add("ddd");
list.add("fffffffffff");
list.add("heima");
list.add("itcast");
list.add("bbbb");
list.add("aaa");
list.add("aaa");
//2,定义方法对其排序保留重复
sort(list);
//3,打印list
System.out.println(list);
}
/*
* 定义方法,排序并保留重复
* 分析:
* 1,创建TreeSet集合对象,因为String本身就具备比较功能,但是重复不会保留,所以我们用比较器
* 2,将list集合中所有的元素添加到TrreSet集合中,对其排序,保留重复
* 3,清空list集合
* 4,将TreeSet集合中排好序的元素添加到list中
*/
public static void sort(List<String> list) {
//1,创建TreeSet集合对象,因为String本身就具备比较功能,但是重复不会保留,所以我们用比较器
TreeSet<String> ts = new TreeSet<>(new Comparator<String>() {
@Override
public int compare(String s1, String s2) {
int num = s1.compareTo(s2);
//比较内容为主要条件
return num == 0 ? 1 : num; //保留重复
}
});
//2,将list集合中所有的元素添加到TrreSet集合中,对其排序,保留重复
ts.addAll(list);
//3,清空list集合
list.clear();
//4,将TreeSet集合中排好序的元素添加到list中
list.addAll(ts);
}
课后习题：键盘录入5个学生信息(姓名,语文成绩,数学成绩,英语成绩),按照总分从高到低输出到控制台。
相信大家对Set集合这部分已经有了初步的了解了，那大家就把最后的课后习题完成一下吧。想了解更多学习知识，请关注微信公众号“阿Q说”，获取更多学习资料吧！你也可以后台留言说出你的疑惑，阿Q将会在后期的文章中为你解答。每天学习一点点，每天进步一点点。
