I學霸官方免費教程三十二：Java集合架構之Set集合

標籤：java集合架構   set集合   set介面   hashset類   treeset類   java免費教程   

Set介面

Set集合是無序的、元素不可重複的結合
常用集合類有HashSet和TreeSet

HashSet類
常用的兩種List集合各有各的優點，那麼有沒有同時具備這兩種List集合的優點的集合呢？答案是肯定的，就是Set集合。

執行個體：package collection.set.hashSet;import java.util.HashSet;import java.util.Iterator;/** * 示範HashSet * @author 學霸聯盟 - 趙燦 */public class HashSetDemo {public static void main(String[] args) {//建立HashSet對象HashSet hs = new HashSet();//迴圈向集合hs中添加元素for (int i = 0; i < 10; i++) {//建立Person對象Person p = new Person();//為Person對象的name屬性賦值//有此處可知，加入的順序是趙0、趙1、趙2......趙9p.name = "趙" + i;//將Person對象p加入集合hs.add(p);}/* * Iterator（迭代器）：提供一種訪問Collection集合中每個元素的方法 * Iterator是一個介面 * 其中定義了hasNext()方法，用於判斷集合中是否含有下一個元素 * 如果還有下一個元素，返回true；反之，返回false * 還定義了next()方法，擷取下一個元素 * Collection中定義了一個iterator()方法，用於擷取Iterator對象 *  * 由於Set集合無法使用下標訪問元素，無法使用下標的方式遍曆集合元素 * 所以java為我們提供了Iterator用於訪問集合中的各個元素 */Iterator it = hs.iterator();//調用hasNext方法判斷集合中是否還有下一個元素while(it.hasNext()){//調用next方法擷取下一個元素Object obj = it.next();//強制類型轉換Person p = (Person)obj;//輸出name屬性值，和加入的順序不同System.out.print(p.name + "  ");}}}//Person類class Person{public String name;}我的機器上啟動並執行結果：趙4  趙7  趙8  趙0  趙6  趙1  趙2  趙3  趙5  趙9

      從上面的結果可以看到，輸出的順序並不是加入時的順序（未必一次就能運行出亂序的效果，可以瞬間連續多次點擊eclipse上的運行按鈕，這樣看到亂序的效果幾率比較大）；所以稱Set是無序的集合。
      那麼Set是如何同時實現兩種List集合的優點，又為什麼沒有順序呢？
      首先Set同時使用了兩種List集合的結構，即數組 + 鏈表（Set中使用的是單項鏈表：一個節點中只儲存下一個節點，而不儲存上一個節點）；其中數組中的每一個位置均用於儲存一個鏈表第一個元素。
      這裡不得不提到hashCode和equals。在建立Set集合的子類對象是，會建立一個Node[] table（節點數組）用於儲存Node對象，Node中儲存下一個Node和加入集合的元素。
再向集合中添加元素A時，Set會建立一個Node對象nodeA（Node nodeA = new Node()），將元素A賦值給nodeA中key屬性（nodeA.key = A），然後根據元素A的hashCode值計算出下標（假如得到的下標是1），最後將nodeA的地址賦值到下標為1的位置中。
      再次向集合中添加元素B時，又會建立Node對象nodeB，使用元素B的hashCode值計算出的下標也是1；此時會用equals方法判斷元素A和元素B這兩個對象是否相同。
      如果equals返回true，則表示A和B內容相同，此時不會再將nodeB加入集合。
      如果equals方法返回false，說明元素A和元素B是不同的兩個對象，此時會將nodeB賦值給nodeA中的next屬性（nodeA.next = nodeB），這樣就形成了單項鏈表結構。
      由以上描述可知，Set中不能添加重複的元素，而且無法從Set中快速擷取某一個指定的元素，只能使用Iterator為我們提供的遍曆集合的方法擷取Set中的每一個元素。
樣本圖
650) this.width=650;" src="http://img.blog.csdn.net/20150812161945262" />

上述中建立的table稱作散列表或雜湊表，預設初始長度為16（如果建立集合對象時自訂初始容量，自訂的容量值必須是2的整倍數），載入因子預設為0.75（當集合中添加的元素個數等於當前長度乘以載入因子時，集合會自動將容量增加至原來的2倍）。

拓展閱讀：《I學霸官方免費教程三十七：Java資料結構之單向鏈表結構》

在使用key的hashCode值計算下標（計算方法：int h = key.hashCode(); int hash = h^(h>>>16); int index = (table.length - 1) & hash），這樣可以保證不越界，但無法保證順序，所以Set集合是無序的。
這樣做帶來的優點是當加入和刪除元素時，都無需將前後元素在數組中位移，只需根據計算出的下標和equals方法得到的結果，進行加入和刪除即可。
缺點是沒有順序，無法快速擷取某個元素，必須採用遍曆的方式擷取Set集合中的元素。

另外，可以利用重寫Object類中的hashCode方法，來控制什麼樣的對象可以產生一致的（節點對象在hash表中的）下標。此時再利用重寫Object類的equals方法，來控制對象是否屬於重複的對象。而且必須兩個方法得到的結果同時滿足要求時，才認為兩個對象時同一對象；任一方法不滿足要求都認為是不同的對象。

執行個體：package collection.set.hashSet;import java.util.HashSet;import java.util.Set;/** * 示範重寫hashCode方法和equals方法 *  * @author 學霸聯盟 - 趙燦 */public class HashCodeEqualsDemo {public static void main(String[] args) {/* * 在堆記憶體中建立了一個PersonHE類型的對象 * 對象中儲存的是"張三"和"123456789"兩個字串 */PersonHE p1 = new PersonHE("張三", "123456789", 10);/* * 又在堆記憶體中建立了一個PersonHE類型的對象 * 對象中儲存的也是"張三"和"123456789"兩個字串 */PersonHE p2 = new PersonHE("張三", "123456789", 20);/* * 此時在記憶體中有兩個PersonHE類型的對象 * 如果PersonHE類沒有重寫父類Object的equals方法 * 那麼使用的則是Object類中的equals方法比較 * 和使用==比較一樣，結果是：false */System.out.println(p1 == p2);/* * 現在已經重寫了equals方法，按照姓名和***號比較 * 建立的時候姓名和***號賦的值都一樣 * 所以此時使用equals比較得到的結果是：true */System.out.println(p1.equals(p2));//建立HashSet對象（父類引用指向子類對象）Set setHE = new HashSet();//向集合中添加元素setHE.add(p1);/* * PersonHE重寫了hashCode方法和equals方法 * 使得對象p1和p2的hashCode相等，equals的結果為true * 所以不會將對象p2加入集合 */setHE.add(p2);/* * 可以使用Iterator + while迴圈擷取Set集合中的元素 * 也可以使用增強for迴圈 * 文法格式：for(資料類型  變數名 : 繼承Collection介面的集合或數組){} * 作用：迴圈一次從集合或數組中取出一個元素賦值變數 * 注意：聲明變數的資料類型，必須能夠接收集合或數組中取出的元素的類型 * 反例：String[] str = {"abc", "xyz"}; * for(int i : str){}; * 執行第一次迴圈，取出字串abc，賦值給int類型的變數i * 這很明顯是錯誤的 */for(Object obj:setHE){PersonHE pHE = (PersonHE)obj;/* * 由於加入前一個對象p1被覆蓋 * 所以這裡只會輸出一次，而且輸出的是對象p1 * 輸出結果：姓名：張三  ***號：123456789  年齡：10 */System.out.println(pHE);}}}/** * 建立人類PersonHE * @author 學霸聯盟 - 趙燦 */class PersonHE{//姓名private String name;//***號private String id;//年齡public int age;//聲明帶參構造方法public PersonHE(String name, String id, int age){this.name = name;this.id = id;this.age = age;}/** * 重寫父類的hashCode * 目的：自訂計算hash值的演算法 */@Overridepublic int hashCode() {/* * 這裡自訂的計算規則是，姓名的hash值亦或***號的hash值 * 當然演算法不是固定的，只要能符合需求即可 * 使用亦或運算只是為了儘可能少的出現相同情況 */return name.hashCode() ^ id.hashCode();}/** * 重寫父類的equals方法 * 目的：自訂比較兩個對象內容是否相同的規則 */@Overridepublic boolean equals(Object obj) {//將Object強制類型轉換為PersonPersonHE p = (PersonHE)obj;//這裡自訂的比較規則是，當姓名和***號相同時，就表示是同一個人boolean result = this.name.equals(p.name) && this.id.equals(p.id);return result;}/** * 重寫父類的toString方法 * 目的：自訂將對象轉換成字串的規則 */@Overridepublic String toString() {//這裡自訂的規則是 ，返回姓名和***號的字串return "姓名：" + name + "  ***號：" + id + "  年齡：" + age;}}運行結果：falsetrue姓名：張三  省份證號：123456789  年齡：10

總結：

Set集合是無序的，不可重複的集合，採用散列（Hash）儲存（數組 + 單向鏈表），遍曆時可以採用Iterator + 迴圈和增強for迴圈，Iterator（迭代器）主要方法：hasNext()和next()，判斷加入集合中的兩個對象是否重複：
1、判斷hashCode是否相同；
當hashCode相同，但equals比較結果為false時，兩個對象會被儲存在一個單向鏈表上，這個單向鏈表稱為“桶”
2、使用equals判斷內容是否相同；
當equals比較結果為true，但hashCode不同時，兩個對象會被儲存在不同的“桶”中

TreeSet類

既然Set集合是無序的，那麼可不可以另外給Set增加排序的方法呢？答案是肯定的。
java為我們提供了TreeSet類，實現了自動對加入Set集合的元素進行排序。但是要求加入到TreeSet集合的元素類型必須實現Comparable介面，並實現介面中的compareTo()方法，在該方法中自訂排序方式。

執行個體：package collection.set.treeSet;import java.util.TreeSet;/** * 示範泛型TreeSet集合 * @author 學霸聯盟 - 趙燦 */public class TreeSetDemo {public static void main(String[] args) {//建立三個樹枝對象Branch b1 = new Branch("樹枝10", 10);Branch b2 = new Branch("樹枝5", 5);Branch b3 = new Branch("樹枝8", 8);//建立TreeSet集合對象TreeSet ts = new TreeSet();//向集合中添加元素;加入TreeSet集合的元素類型必須實現Comparable介面ts.add(b1);ts.add(b2);ts.add(b3);//增強for迴圈遍曆集合tsfor (Object obj : ts) {//強制類型轉換Branch b = (Branch) obj;//輸出System.out.println("名稱：" + b.getName() + "  年輪" + b.getAnnualRing());}}}/** * 樹枝類Branch * 加入TreeSet集合的元素類型必須實現Comparable介面 * 否則程式啟動並執行時候會出現異常 * @author 學霸聯盟 - 趙燦 */class Branch implements Comparable{//標識名稱private String name;//年輪：用於排序的依據private int annualRing;//帶參構造方法public Branch(String name, int annualRing){this.name = name;this.annualRing = annualRing;}//重寫介面中的方法@Overridepublic int compareTo(Object o) {//強制類型轉換Branch b = (Branch)o;/* * 使用年輪作為排序比較的依據 * 當前對象年輪減去參數傳入的Branch對象的年齡 * 結果等於0表示：兩個樹枝年輪相等，排序不分先後 * 結果大於0表示：當前對象的年輪大，排在後面 * 結果小於0表示：參數對象的年輪大，排在後面 */int result = this.annualRing - b.annualRing;return result;}//擷取名稱public String getName(){return name;}//擷取年輪public int getAnnualRing(){return annualRing;}}運行結果：名稱：樹枝5  年輪5名稱：樹枝8  年輪8名稱：樹枝10  年輪10

本文出自 “學霸聯盟教育官方部落格” 部落格，轉載請與作者聯絡！

I學霸官方免費教程三十二：Java集合架構之Set集合