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Set接口


201652185907060.jpg (583×388)


(01) Set 是继承于Collection的接口。它是一个不允许有重复元素的集合。
    (02) AbstractSet 是一个抽象类,它继承于AbstractCollection,AbstractCollection实现了Set中的绝大部分函数,为Set的实现类提供了便利。
    (03) HastSetTreeSet 是Set的两个实现类。
    HashSet依赖于HashMap,它实际上是通过HashMap实现的。HashSet中的元素是无序的。
    TreeSet依赖于TreeMap,它实际上是通过TreeMap实现的。TreeSet中的元素是有序的。


下面我们以遍历违例来看看set集合的利用:

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
public class SetTest2 {
 public static void main(String[] args) {
  Set<String> set = new HashSet<String>();
  set.add("a");
  set.add("b");
  set.add("c");
  set.add("d");
  set.add("e");
  set.add("e");//不能放入重复数据
  /**
   * 遍历方法一,迭代遍历
   */
  for(Iterator<String> iterator = set.iterator();iterator.hasNext();){
   System.out.print(iterator.next()+" ");
  }
  System.out.println();
  System.out.println("********************");
  /**
   * for增强循环遍历
   */
  for(String value : set){
   System.out.print(value+" ");
  }
 }


注意:这里Set集合中放入的是String类型,假如我们放入一个自己定义的类实例的时候,比如Person类实例,这时候我们要自己重新hashcode和equal方法,用自己的关键字段来重写,因为当使用HashSet时,hashCode()方法就会得到调用,判断已经存储在集合中的对象的hashcode值是否与增加的对象的hashcode值一致;如果不一致,直接加进去;如果一致,再进行equals方法的比较,equals方法如果返回true,表示对象已经加进去了,就不会再增加新的对象,否则加进去。


HashSet类

 HashSet按Hash算法来存储集合的元素,因此具有很好的存取和查找性能。

 HashSet的特点:

(1)HashSet不是同步的,多个线程访问是需要通过代码保证同步 

(2)集合元素值可以使null。

 HashSet集合判断两个元素相等的标准是两个对象通过equals方法比较相等,并且两个对象的hashCode()方法返回值也相等


//类A的equals方法总是返回true,但没有重写其hashCode()方法

class A

{

    public boolean equals(Object obj)

    {

        return true;

    }

}

//类B的hashCode()方法总是返回1,但没有重写其equals()方法

class B

{

    public int hashCode()

    {

        return 1;

    }

}

//类C的hashCode()方法总是返回2,并重写其equals()方法

class C

{

    public int hashCode()

    {

        return 2;

    }

    public boolean equals(Object obj)

    {

        return true;

    }

}

public class TestHashSet

{

    public static void main(String[] args) 

    {

        HashSet<Object> books = new HashSet<Object>();

        //分别向books集合中添加2个A对象,2个B对象,2个C对象

        books.add(new A());

        books.add(new A());

        books.add(new B());

        books.add(new B());

        books.add(new C());

        books.add(new C());

        System.out.println(books);

    }

}

说明:

(1)Object类提供的toString方法总是返回该对象实现类的类名+@+hashCode(16进制数)值,所以可以看到上面程序输出的结果。可以通过重写toString方法来输出自己希望的形式。

(2)即使2个A对象通过equals比较返回true,但HashSet依然把它们当成2个对象;即使2个B对象的hashCode()返回相同值,但HashSet依然把它们当成2个对象。即如果把一个对象放入HashSet中时,如果重写该对象equals()方法,也应该重写其hashCode()方法。其规则是:如果2个对象通过equals方法比较返回true时,这两个对象的hashCode也应该相同。

hash算法的功能

它能保证通过一个对象快速查找到另一个对象。hash算法的价值在于速度,它可以保证查询得到快速执行。

当需要查询集合中某个元素时,hash算法可以直接根据该元素的值得到该元素保存位置,从而可以让程序快速找到该元素。

当从HashSet中访问元素时,HashSet先计算该元素的hashCode值(也就是调用该对象的hashCode())方法的返回值),然后直接到该hashCode对应的位置去取出该元素。

即也是快速的原因。HashSet中每个能存储元素的“曹位(slot)”通常称为“桶(bucket)”,如果多个元素的hashCode相同,但它们通过equals()方法比较返回false,就需要一个“桶”里放多个元素,从而导致性能下降。

继续深入研究HashSet:

当向HashSet中添加一个可变对象后,并且后面程序修改了该可变对象的属性,可能导致它与集合中其他元素相同,这就可能导致HashSet中包含两个相同的对象。

看下面程序:

class R
{
	int count;
	public R(int count)
	{
		this.count = count;
	}
	public String toString()
	{
		return "R(count属性:" + count + ")";
	}
	public boolean equals(Object obj)
	{
		if (obj instanceof R)
		{
			R r = (R)obj;
			if (r.count == this.count)
			{
				return true;
			}
		}
		return false;
	}
	public int hashCode()
	{
		return this.count;
	}
}
public class TestHashSet2
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		HashSet<R> hs = new HashSet<R>();
		hs.add(new R(5));
		hs.add(new R(-3));
		hs.add(new R(9));
		hs.add(new R(-2));
		//打印HashSet集合,集合元素是有序排列的
		System.out.println(hs);
		//取出第一个元素
		Iterator<R> it = hs.iterator();
		R first = (R)it.next();     //first指向集合的第一个元素
		//为第一个元素的count属性赋值
		first.count = -3;           //first指向的元素值发生改变,地址并没有改变,大家可以试着用Java内存分配机制(栈和堆)思考下。
		//再次输出count将看到HashSet里的元素处于无序状态
		System.out.println(hs);
		hs.remove(new R(-3));
		System.out.println(hs);
		//输出false
		System.out.println("hs是否包含count为-3的R对象?" + hs.contains(new R(-3)));
		//输出false
		System.out.println("hs是否包含count为5的R对象?" + hs.contains(new R(5)));

	}
}

说明:程序重写了R类的equals()和hashCode()方法,这两个方法都是根据R对象的count属性来判断。从运行结果可以看出,HashSet集合中有完全相同元素,这表明两个元素已经重复,但因为HashSet在添加它们时已经把它们添加到了不同地方,所以HashSet完全可以容纳两个相同元素。至于第一个count为-3的R对象,它保存在count为5的R对象对应的位置(地址)。当向HashSet中添加可变对象时,必须十分小心。如果修改HashSet集合中的对象,有可能导致该对象与集合中其他对象相等,从而导致HashSet无法准确访问该对象。 

 HashSet还有一个子类LinkedHashSet,LinkedHashSet集合也根据元素hashCode值来决定元素存储位置,但它同时使用链表维护元素的次序,即当遍历LinkedHashSet集合元素时,HashSet将会按元素的添加顺序来访问集合里的元素。

TreeSet类

  TreeSet是SortedSet接口的唯一实现,TreeSet可以确保集合元素处于排序状态(元素是有序的)。

  TreeSet提供的几个额外方法:

Comparator comparator(): 返回当前Set使用的Comparator,或者返回null,表示以自然方式排序。

Object first():返回集合中的第一个元素。

Object last():返回集合中的最后一个元素。

Objiect lower(Object e):返回集合中位于指定元素之前的元素(即小于指定元素的最大元素,参考元素可以不是TreeSet的元素)。

Object higher(Object e):返回集合中位于指定元素之后的元素(即大于指定元素的最小元素,参考元素可以不需要TreeSet的元素)。

SortedSet subSet(fromElement, toElement):返回此Set的子集,范围从fromElement(包含大于等于)到toElement(不包含小于)。

SortedSet headSet(toElement):返回此Set的子集,由小于toElement的元素组成。

SortedSet tailSet(fromElement):返回此Set的子集,由大于或等于fromElement的元素组成。

 

public class TestTreeSetCommon
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		TreeSet<Integer> nums = new TreeSet<Integer>();
		//向TreeSet中添加四个Integer对象
		nums.add(5);
		nums.add(2);
		nums.add(10);
		nums.add(-9);
		//输出集合元素,看到集合元素已经处于排序状态
		System.out.println(nums);
		//输出集合里的第一个元素
		System.out.println(nums.first());
		//输出集合里的最后一个元素
		System.out.println(nums.last());
		//返回小于4的子集,不包含4
		System.out.println(nums.headSet(4));
		//返回大于5的子集,如果Set中包含5,子集中还包含5
		System.out.println(nums.tailSet(5));
		//返回大于等于-3,小于4的子集。
		System.out.println(nums.subSet(-3 , 4));
	}
}

说明:由运行结果可以看出,TreeSet并不是根据元素的插入顺序进行排序,而是根据元素实际值来进行排序。TreeSet采用红黑树的数据结构对元素进行排序,具体排序内容会在后续文章中说明。