Java Set 的介绍与实现原理
什么是 Set
在 Java 中，Set 是一种集合类型，它不允许重复的元素。Set 接口是 Java Collections Framework 的一部分，主要用于存储不重复的值。常见的实现类包括 HashSet、LinkedHashSet 和 TreeSet。
实现原理
1. HashSet
HashSet 是最常用的实现，它基于哈希表（实际上是一个 HashMap）。其基本实现原理如下：
- 存储结构：使用
HashMap来存储元素，其中每个元素作为HashMap的键，值则固定为一个常量对象。 - 哈希函数：当调用
add方法时，首先会计算该元素的哈希值，并根据哈希值来决定它在哈希表中的位置。 - 冲突解决：如果两个不同的元素产生相同的哈希值，则会通过链表或红黑树的方式来处理这些冲突（取决于元素数量）。
2. LinkedHashSet
LinkedHashSet 继承自 HashSet，并且维护了一个双向链表以保持插入顺序。它的实现与 HashSet 类似，但增加了链表的管理，确保元素的迭代顺序与插入顺序一致。
3. TreeSet
TreeSet 实现了 SortedSet 接口，底层使用红黑树来存储元素。其主要特点是自动排序。添加元素时，它会将元素放入适当的位置，以保持树的有序性。
使用场景
- 去重：当需要存储不重复的元素时，使用
Set是一个理想选择。 - 快速查找：由于哈希表的特性，
HashSet提供了 O(1) 的时间复杂度来查找元素。 - 顺序存储：如果需要保持插入顺序，可以使用
LinkedHashSet；如果需要有序的元素，可以使用TreeSet。
示例代码
以下是使用 HashSet、LinkedHashSet 和 TreeSet 的示例代码：
HashSet 示例
import java.util.HashSet;
public class HashSetExample {
public static void main(String[] args) {
HashSet<String> hashSet = new HashSet<>();
hashSet.add("Apple");
hashSet.add("Banana");
hashSet.add("Orange");
hashSet.add("Apple"); // 重复的元素不会被添加
System.out.println("HashSet: " + hashSet);
}
}
LinkedHashSet 示例
import java.util.LinkedHashSet;
public class LinkedHashSetExample {
public static void main(String[] args) {
LinkedHashSet<String> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>();
linkedHashSet.add("Apple");
linkedHashSet.add("Banana");
linkedHashSet.add("Orange");
linkedHashSet.add("Apple"); // 重复的元素不会被添加
System.out.println("LinkedHashSet (保持顺序): " + linkedHashSet);
}
}
TreeSet 示例
import java.util.TreeSet;
public class TreeSetExample {
public static void main(String[] args) {
TreeSet<Integer> treeSet = new TreeSet<>();
treeSet.add(10);
treeSet.add(5);
treeSet.add(20);
treeSet.add(15);
System.out.println("TreeSet (自动排序): " + treeSet);
}
}
也可以按照对象某个字段排序
import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;
// 定义一个 Person 类
class Person {
String name;
int age;
Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{name='" + name + "', age=" + age + "}";
}
}
// 根据年龄排序的比较器
class AgeComparator implements Comparator<Person> {
@Override
public int compare(Person p1, Person p2) {
return Integer.compare(p1.age, p2.age);
}
}
public class TreeSetSortingExample {
public static void main(String[] args) {
// 使用年龄排序的 TreeSet
TreeSet<Person> treeSetByAge = new TreeSet<>(new AgeComparator());
// 添加 Person 对象
treeSetByAge.add(new Person("Alice", 30));
treeSetByAge.add(new Person("Bob", 25));
treeSetByAge.add(new Person("Charlie", 35));
// 输出排序后的结果
System.out.println("按年龄排序的 TreeSet:");
for (Person person : treeSetByAge) {
System.out.println(person);
}
}
}
运行结果示例
按年龄排序的 TreeSet:
Person{name='Bob', age=25}
Person{name='Alice', age=30}
Person{name='Charlie', age=35}
总结
Java 的 Set 接口及其实现类提供了灵活有效地存储和管理不重复元素的方式。根据场景的不同，可以选择合适的实现类，如 HashSet 用于一般的去重需求，LinkedHashSet 用于保持插入顺序，TreeSet 用于自动排序。通过这些集合类，开发者可以更高效地处理数据。
原文地址：https://blog.csdn.net/dream_snow2012/article/details/142793026
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