第三阶段 JAVA 常见对象的学习
集合框架——Set 接口
List 集合的特点是有序的，可重复的，是不是存在这一种无序，且能保证元素唯一的集合呢？(HashSet) 这就涉及到我们今天所要讲的 Set 集合
Set 可以理解为行为不同的 Collection
(一) 概述及功能
(1) 概述
Collection
- List —— 有序 (存储顺序和取出顺序一致), 可重复
-
Set—— 无序 (存储顺序和取出顺序不一致), 唯一
我们首先要清楚有序无序，到底是什么意思？
集合所说的序，是指元素存入集合的顺序，当元素存储顺序和取出顺序一致时就是有序，否则就是无序。
我们一般说的无序是指 HashSet，它既不能保证存储和取出顺序一致，更不能保证自然顺序（a-z），而 TreeSet 是可以实现自然顺序的。(HashSet 的有无序问题可是个大问题，下一篇专篇讲解)
(2) 功能
A：基本功能：(继承而来)
// 添加功能
boolean add(E e)：如果指定的元素不存在，则将其指定的元素添加（可选操作）boolean addAll(Collection<? extends E> c)：将指定集合中的所有元素添加到此集合
// 删除功能
void clear()：移除集合中的所有元素
boolean remove(Object o)：从集合中移除指定的元素
boolean removeAll(Collection<?> c)：从集合中移除一个指定的集合元素 (有一个就返回 true)
// 长度功能
int size();
// 判断功能
boolean isEmpty()：判断集合是否为空
boolean contains(Object o)：判断集合中是否包含指定元素
boolean containsAll(Collection<?> c)：判断集合中是否包含指定的一个集合中的元素
boolean retainAll(Collection<?> c)：仅保留该集合中包含在指定集合中的元素
// 获取 Set 集合的迭代器：Iterator<E> iterator();
// 把集合转换成数组
Object[] toArray()：返回一个包含此集合中所有元素的数组
<T> T[] toArray(T[] a)：同上，返回的数组的运行时类型是指定数组的运行时类型
B：特有功能：
// 判断元素是否重复，为子类提高重写方法
boolean equals(Object o)：将指定的对象与此集合进行比较以实现相等
int hashCode();：返回此集合的哈希码值 Set 集合中的方法用法并不难，可以参照前面 Collection、List 集合的讲解，对照学习，我们重点讲解 Set 中一些重要的特点。
(二) HashSet
一句话记住它：一种没有重复元素的无序集合
我们先说说无序是怎么回事，HashSet 它不保证 set 的迭代顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变，也就是说它的存储顺序和取出顺序不一致，虽然说它无序，但是，作为集合来说，它肯定有它自己的存储顺序，而你的顺序恰好和它的存储顺序一致，这代表不了有序。下一篇专篇讲解这一问题！
无序问题由于篇幅较长，我们先放到另一边
我们先来思考一下，HashSet 是如何保证不重复的呢？
通过查看 HashSet 中 add 方法的源码
// HashSet 源码节选 -JKD8
public boolean add(E e) {return map.put(e, PRESENT)==null;
}我们可以看到 HashSet 中 add 方法所调用的是 HashMap 中的 put 方法，我们定位过去
由于解释篇幅较长，直接给出结论，具体源码解释在 HashMap 源码分析中具体讲解
这个方法底层主要依赖 两个方法：hashCode() 和 equals()。
- 步骤：
- HashSet 方法调用 add 方法时，调用 hashCode()，得到一个哈希值，判断哈希值是否相同。
- 相同: 执行 equals() 方法
返回 true：说明元素重复，就不添加
返回 false：说明元素不重复，就添加到集合
- 不同：就直接把元素添加到集合
现在大家可能想问一句，只使用 hashCode() 来判断是否重复可以吗？答案是否定的
我们给出这样一句话：
对象相等则 hashCode 一定相等，hashCode 相等对象未必相等，只有 equals 返回 true，hashCode 才相等
- 如果类没有重写这两个方法，默认使用的 Object()。一般来说不会相同。
- 而 String 类重写了 hashCode() 和 equals() 方法，所以，它就可以把内容相同的字符串去掉。只留下一个。
- 对于 String 类型来说，不用重写 hashCode() 方法和 equals() 方法都可以保证元素的唯一性，但是如果不是 Stirng，而是其它自定义的对象就要重写这两个方法才能保证元素的唯一性。
(三) TreeSet
概述：
TreeSet：底层是二叉树结构 (红黑树是一种自平衡的二叉树)
如何存储
那么这一种结构又是如何存储元素的呢？（我们将上图中圆圈称为节点）
- 第一个元素存储的时候，直接作为根节点存储
-
第二个元素开始，每个元素从根节点开始比较
- 若大 则作为右孩子
- 若小 则作为左孩子
- 相等 则不作处理
我们来举一个例子看看：
import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;
public class TreeSetDemo {public static void main(String[] args) {Set<Integer> ts = new TreeSet<Integer>();
ts.add(20);
ts.add(18);
ts.add(23);
ts.add(22);
ts.add(17);
ts.add(24);
ts.add(19);
ts.add(18);
ts.add(24);
for (Integer i : ts) {System.out.print(i + " ");
}
}
}
// 运行结果
17 18 19 20 22 23 24 我们使用图片来解释一下上面的代码
我们将第一个数字 20 作为根节点存放，第二个数字 18 比 20 小所以放在左边 23 大放在右边
例如 22 这个数字是如何放到如图的位置呢？
首先 22 先和 20 比较是大的所以放到右边，接着继续和 23 进行比较是小的，所以放到 23 的左边，接下来同理
我们看到运行结果，很神奇的是按照顺序输出的，这也正符合了我们一开始给出的结论：TreeSet 是可以实现自然顺序的
如何取出
那么 TreeSet 中元素是如何取出来的呢？
从根节点开始，按照左，中，右的原则依次取出元素即可
分析：我们的根节点是 20，所以先看左边也就是 18，但是下面还有子节点，我们继续看左边所以第一个数字就是 17，然后再看中和右也就是 18 和 19，这时候根节点的左边也就全部看完了，所以接着就是中间的根节点 20，右边同理。
如何存储自定义对象
我们设定一种场景，存储学生类中的学生对象，并且按照年龄从小到大排序（自然排序）
当满足所有成员变量的值都相同的时候即为同一个元素
注意：如果一个类的元素要想能够进行自然排序，就必须实现自然排序接口 (关键)
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 s) {
// 按照年龄排序
// 年龄相同的时候，去看姓名是否也相同
//String 默认实现了 Comparavle 接口，所以可以直接使用字符串的 compareTo 方法
int num = this.age - s.age;
int num2 = num == 0 ? this.name.compareTo(s.name) : num;
return num2;
}
}import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;
public class StudentDemo {public static void main(String[] args) {Set<Student> ts = new TreeSet<Student>();
Student s1 = new Student("张三",27);
Student s2 = new Student("李四",16);
Student s3 = new Student("王五",40);
Student s4 = new Student("马六",40);
Student s5 = new Student("马六",40);
ts.add(s1);
ts.add(s2);
ts.add(s3);
ts.add(s4);
ts.add(s5);
for (Student s : ts){System.out.println(s);
}
}
}
// 运行结果
Student{name='李四', age=16}
Student{name='张三', age=27}
Student{name='王五', age=40}
Student{name='马六', age=40}我们可以专门定义了一个类 MyComparator，其实也可以省略这一个类，直接在 TreeSetDemo 测试类中定义一个匿名内部类
package cn.bwh_04_TreeSet;
import java.util.Comparator;
import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;
public class StudentDemo2 {public static void main(String[] args) {Set<Student2> ts = new TreeSet<Student2>(new Comparator<Student2>() {
@Override
public int compare(Student2 s1, Student2 s2) {
// 姓名长度
int num = s1.getName().length() - s2.getName().length();
// 姓名内容
int num2 = num == 0 ? s1.getName().compareTo(s2.getName()) : num;
// 年龄
int num3 = num2 == 0 ? s1.getAge() - s2.getAge() : num2;
return num3;
}
});
Student2 s1 = new Student2("张三", 27);
Student2 s2 = new Student2("李四", 16);
Student2 s3 = new Student2("王五", 40);
Student2 s4 = new Student2("马六", 40);
Student2 s5 = new Student2("马六", 40);
ts.add(s1);
ts.add(s2);
ts.add(s3);
ts.add(s4);
ts.add(s5);
for (Student2 s : ts) {System.out.println(s);
}
}
}Collection 集合总结
Collection 集合应用时的选择
是否唯一
-
唯一：Set
- 需要排序：TreeSet
- 不需要排序：HashSet
- 如果你知道是 Set，但是不知道是哪个 Set，就用 HashSet。
-
不唯一：List
- 需要安全：Vector
- 不需要安全：ArrayList 或者 LinkedList
- 查询多：ArrayList
- 增删多：LinkedList
如果三原则
如果你知道是 List，但是不知道是哪个 List，就用 ArrayList。
如果你知道是 Collection 集合，但是不知道使用谁，就用 ArrayList。
如果你知道用集合，就用 ArrayList。
在集合中常见的数据结构
ArrayXxx: 底层数据结构是数组，查询快，增删慢
LinkedXxx: 底层数据结构是链表，查询慢，增删快
HashXxx: 底层数据结构是哈希表。依赖两个方法：hashCode() 和 equals()
TreeXxx: 底层数据结构是二叉树。两种方式排序：自然排序和比较器排序
结尾：
如果内容中有什么不足，或者错误的地方，欢迎大家给我留言提出意见, 蟹蟹大家！^_^
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