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集合专题----set篇

2023-11-21 31
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简介： 集合专题----set篇

1、Set 接口和常用方法

（1）Set 接口基本介绍

① 无序（添加和去除的顺序不一致），没有索引；

② 不允许重复元素，所以最多包含一个null；

（2）Set 接口的常用方法

和 List 接口一样， Set 接口也是 Collection 的子接口，因此，常用方法和 Collection 接口一样。

（3）Set 接口的遍历方式

同Collection的遍历方式一样，因为Set接口是Collection接口的子接口。

① 可以使用迭代器；

② 增强for；

③ 不能使用索引的方式来获取。

（4）Set接口的常用方法举例

@SuppressWarnings({"all"})
public class SetMethod {
    public static void main(String[] args) {
        //解读
        //1. 以Set 接口的实现类 HashSet 来讲解Set 接口的方法
        //2. set 接口的实现类的对象(Set接口对象), 不能存放重复的元素, 可以添加一个null
        //3. set 接口对象存放数据是无序(即添加的顺序和取出的顺序不一致)
        //4. 注意：取出的顺序的顺序虽然不是添加的顺序，但是他的固定.
        Set set = new HashSet();
        set.add("john");
        set.add("lucy");
        set.add("john");//重复
        set.add("jack");
        set.add("hsp");
        set.add("mary");
        set.add(null);//
        set.add(null);//再次添加null
        for(int i = 0; i <10;i ++) {
            System.out.println("set=" + set);
        }
        //遍历
        //方式1： 使用迭代器
        System.out.println("=====使用迭代器====");
        Iterator iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Object obj =  iterator.next();
            System.out.println("obj=" + obj);
        }
        set.remove(null);
        //方式2: 增强for
        System.out.println("=====增强for====");
        for (Object o : set) {
            System.out.println("o=" + o);
        }
        //set 接口对象，不能通过索引来获取
    }
}

2、Set 接口实现类-HashSet

（1）HashSet的全面说明

① HashSet实现了Set接口；

② HashSet实际上是HashMap；

③ 可以存放null值，但是只能有一个null；

④ HashSet不保证元素是有序的，取决于hash后，再确定索引的结果；（即，不保证存放元素的顺序和取出顺序一致）

⑤ 不能有重复元素/对象。

（2）HashSet案例说明

@SuppressWarnings({"all"})
public class HashSet01 {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet set = new HashSet();
        //说明
        //1. 在执行add方法后，会返回一个boolean值
        //2. 如果添加成功，返回 true, 否则返回false
        //3. 可以通过 remove 指定删除哪个对象
        System.out.println(set.add("john"));//T
        System.out.println(set.add("lucy"));//T
        System.out.println(set.add("john"));//F
        System.out.println(set.add("jack"));//T
        System.out.println(set.add("Rose"));//T
        set.remove("john");
        System.out.println("set=" + set);//3个
        //
        set  = new HashSet();
        System.out.println("set=" + set);//0
        //4 Hashset 不能添加相同的元素/数据?
        set.add("lucy");//添加成功
        set.add("lucy");//加入不了
        set.add(new Dog("tom"));//OK
        set.add(new Dog("tom"));//Ok
        System.out.println("set=" + set);
        //在加深一下. 非常经典的面试题.
        //看源码，做分析， 先给小伙伴留一个坑，以后讲完源码，你就了然
        //去看他的源码，即 add 到底发生了什么?=> 底层机制.
        set.add(new String("hsp"));//ok
        set.add(new String("hsp"));//加入不了.
        System.out.println("set=" + set);
    }
}
class Dog { //定义了Dog类
    private String name;
    public Dog(String name) {
        this.name = name;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Dog{" +
                "name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

@SuppressWarnings({"all"})
public class HashSetStructure {
    public static void main(String[] args) {
        //模拟一个HashSet的底层 (HashMap 的底层结构)
        //1. 创建一个数组，数组的类型是 Node[]
        //2. 有些人，直接把 Node[] 数组称为 表
        Node[] table = new Node[16];
        //3. 创建结点
        Node john = new Node("john", null);
        table[2] = john;
        Node jack = new Node("jack", null);
        john.next = jack;// 将jack 结点挂载到john
        Node rose = new Node("Rose", null);
        jack.next = rose;// 将rose 结点挂载到jack
        Node lucy = new Node("lucy", null);
        table[3] = lucy; // 把lucy 放到 table表的索引为3的位置.
        System.out.println("table=" + table);
    }
}
class Node { //结点, 存储数据, 可以指向下一个结点，从而形成链表
    Object item; //存放数据
    Node next; // 指向下一个结点
    public Node(Object item, Node next) {
        this.item = item;
        this.next = next;
    }
}

（3）HashSet底层

@SuppressWarnings({"all"})
public class HashSetSource {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet hashSet = new HashSet();
        hashSet.add("java");//到此位置，第1次add分析完毕.
        hashSet.add("php");//到此位置，第2次add分析完毕
        hashSet.add("java");
        System.out.println("set=" + hashSet);
        /*
        对HashSet 的源码解读
        1. 执行 HashSet()
            public HashSet() {
                map = new HashMap<>();
            }
        2. 执行 add()
           public boolean add(E e) {//e = "java"
                return map.put(e, PRESENT)==null;//(static) PRESENT = new Object();
           }
         3.执行 put() , 该方法会执行 hash(key) 得到key对应的hash值 算法h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)
             public V put(K key, V value) {//key = "java" value = PRESENT 共享
                return putVal(hash(key), key, value, false, true);
            }
         4.执行 putVal
         final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
                Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i; //定义了辅助变量
                //table 就是 HashMap 的一个数组，类型是 Node[]
                //if 语句表示如果当前table 是null, 或者 大小=0
                //就是第一次扩容，到16个空间.
                if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
                    n = (tab = resize()).length;
                //(1)根据key，得到hash 去计算该key应该存放到table表的哪个索引位置
                //并把这个位置的对象，赋给 p
                //(2)判断p 是否为null
                //(2.1) 如果p 为null, 表示还没有存放元素, 就创建一个Node (key="java",value=PRESENT)
                //(2.2) 就放在该位置 tab[i] = newNode(hash, key, value, null)
                if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
                    tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
                else {
                    //一个开发技巧提示： 在需要局部变量(辅助变量)时候，在创建
                    Node<K,V> e; K k; //
                    //如果当前索引位置对应的链表的第一个元素和准备添加的key的hash值一样
                    //并且满足 下面两个条件之一:
                    //(1) 准备加入的key 和 p 指向的Node 结点的 key 是同一个对象
                    //(2)  p 指向的Node 结点的 key 的equals() 和准备加入的key比较后相同
                    //就不能加入
                    if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        e = p;
                    //再判断 p 是不是一颗红黑树,
                    //如果是一颗红黑树，就调用 putTreeVal , 来进行添加
                    else if (p instanceof TreeNode)
                        e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
                    else {//如果table对应索引位置，已经是一个链表, 就使用for循环比较
                          //(1) 依次和该链表的每一个元素比较后，都不相同, 则加入到该链表的最后
                          //    注意在把元素添加到链表后，立即判断 该链表是否已经达到8个结点
                          //    , 就调用 treeifyBin() 对当前这个链表进行树化(转成红黑树)
                          //    注意，在转成红黑树时，要进行判断, 判断条件
                          //    if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY(64))
                          //            resize();
                          //    如果上面条件成立，先table扩容.
                          //    只有上面条件不成立时，才进行转成红黑树
                          //(2) 依次和该链表的每一个元素比较过程中，如果有相同情况,就直接break
                        for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                            if ((e = p.next) == null) {
                                p.next = newNode(hash, key, value, null);
                                if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD(8) - 1) // -1 for 1st
                                    treeifyBin(tab, hash);
                                break;
                            }
                            if (e.hash == hash &&
                                ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                                break;
                            p = e;
                        }
                    }
                    if (e != null) { // existing mapping for key
                        V oldValue = e.value;
                        if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                            e.value = value;
                        afterNodeAccess(e);
                        return oldValue;
                    }
                }
                ++modCount;
                //size 就是我们每加入一个结点Node(k,v,h,next), size++
                if (++size > threshold)
                    resize();//扩容
                afterNodeInsertion(evict);
                return null;
            }
         */
    }
}

（4）HashSet 课堂练习

@SuppressWarnings({"all"})
public class HashSetExercise {
    public static void main(String[] args) {
        /**
         定义一个Employee类，该类包含：private成员属性name,age 要求:
         创建3个Employee 对象放入 HashSet中
         当 name和age的值相同时，认为是相同员工, 不能添加到HashSet集合中
         */
        HashSet hashSet = new HashSet();
        hashSet.add(new Employee("milan", 18));//ok
        hashSet.add(new Employee("smith", 28));//ok
        hashSet.add(new Employee("milan", 18));//加入不成功.
        //回答,加入了几个? 3个
        System.out.println("hashSet=" + hashSet);
    }
}
//创建Employee
class Employee {
    private String name;
    private int age;
    public Employee(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;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Employee{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    //如果name 和 age 值相同，则返回相同的hash值
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Employee employee = (Employee) o;
        return age == employee.age &&
                Objects.equals(name, employee.name);
    }
    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age);
    }
}

@SuppressWarnings({"all"})
public class HashSetPractice01 {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet hashSet = new HashSet();
        hashSet.add(new Employee01("小李",30000,new MyDate(1999,6,14)));
        hashSet.add(new Employee01("小李",30000,new MyDate(1999,6,14)));
        for (Object o :hashSet) {
            System.out.println(o);
        }
    }
}
@SuppressWarnings({"all"})
class Employee01{
    private String name;
    private double sal;
    private MyDate birthday;
    public Employee01(String name, double sal, MyDate birthday) {
        this.name = name;
        this.sal = sal;
        this.birthday = birthday;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public double getSal() {
        return sal;
    }
    public void setSal(double sal) {
        this.sal = sal;
    }
    public MyDate getBirthday() {
        return birthday;
    }
    public void setBirthday(MyDate birthday) {
        this.birthday = birthday;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Employee01{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", sal=" + sal +
                ", birthday=" + birthday +
                '}';
    }
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Employee01 that = (Employee01) o;
        return Objects.equals(name, that.name) &&
                Objects.equals(birthday, that.birthday);
    }
    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, birthday);
    }
}
@SuppressWarnings({"all"})
class MyDate{
    private int year;
    private int month;
    private int day;
    public MyDate(int year, int month, int day) {
        this.year = year;
        this.month = month;
        this.day = day;
    }
    public int getYear() {
        return year;
    }
    public void setYear(int year) {
        this.year = year;
    }
    public int getMonth() {
        return month;
    }
    public void setMonth(int month) {
        this.month = month;
    }
    public int getDay() {
        return day;
    }
    public void setDay(int day) {
        this.day = day;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "MyDate{" +
                "year=" + year +
                ", month=" + month +
                ", day=" + day +
                '}';
    }
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        MyDate myDate = (MyDate) o;
        return year == myDate.year &&
                month == myDate.month &&
                day == myDate.day;
    }
    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(year, month, day);
    }
}

3、Set 接口实现类-LinkedHashSet

（1）LinkedHashSet 的全面说明

① LinkedHashSet 是 HashSet 的子类；

② LinkedHashSet 底层是一个 LinkedHashMap，底层维护了一个数组+双向链表；

③ LinkedHashSet 根据元素 hashCode来决定元素的存储位置，同时使用链表维护元素的次序（图），这使得元素看起来是以插入顺序保存的；

④ LinkedHashSet 不允许添加重复元素。

@SuppressWarnings({"all"})
public class LinkedHashSetSource {
    public static void main(String[] args) {
        //分析一下LinkedHashSet的底层机制
        Set set = new LinkedHashSet();
        set.add(new String("AA"));
        set.add(456);
        set.add(456);
        set.add(new Customer("刘", 1001));
        set.add(123);
        set.add("HSP");
        System.out.println("set=" + set);
        //解读
        //1. LinkedHashSet 加入顺序和取出元素/数据的顺序一致
        //2. LinkedHashSet 底层维护的是一个LinkedHashMap(是HashMap的子类)
        //3. LinkedHashSet 底层结构 (数组table+双向链表)
        //4. 添加第一次时，直接将 数组table 扩容到 16 ,存放的结点类型是 LinkedHashMap$Entry
        //5. 数组是 HashMap$Node[] 存放的元素/数据是 LinkedHashMap$Entry类型
        /*
                //继承关系是在内部类完成.
                static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
                    Entry<K,V> before, after;
                    Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
                        super(hash, key, value, next);
                    }
                }
         */
    }
}
class Customer {
    private String name;
    private int no;
    public Customer(String name, int no) {
        this.name = name;
        this.no = no;
    }
}

（2）LinkedHashSet练习题

@SuppressWarnings({"all"})
public class LinkedHashSetExercise {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedHashSet linkedHashSet = new LinkedHashSet();
        linkedHashSet.add(new Car("奥拓", 1000));//OK
        linkedHashSet.add(new Car("奥迪", 300000));//OK
        linkedHashSet.add(new Car("法拉利", 10000000));//OK
        linkedHashSet.add(new Car("奥迪", 300000));//加入不了
        linkedHashSet.add(new Car("保时捷", 70000000));//OK
        linkedHashSet.add(new Car("奥迪", 300000));//加入不了
        System.out.println("linkedHashSet=" + linkedHashSet);
    }
}
/**
 * Car 类(属性:name,price)，  如果 name 和 price 一样，
 * 则认为是相同元素，就不能添加。 5min
 */
class Car {
    private String name;
    private double price;
    public Car(String name, double price) {
        this.name = name;
        this.price = price;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public double getPrice() {
        return price;
    }
    public void setPrice(double price) {
        this.price = price;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "\nCar{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", price=" + price +
                '}';
    }
    //重写equals 方法 和 hashCode
    //当 name 和 price 相同时， 就返回相同的 hashCode 值, equals返回t
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Car car = (Car) o;
        return Double.compare(car.price, price) == 0 &&
                Objects.equals(name, car.name);
    }
    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, price);
    }
}
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集合Set
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