HashSet初探
HashSet初探
最近在刷leetCode为找工作做准备，刚开始，打算每天一道，顺便写写学习笔记。
来源如下一道题目：
题目：
Given a string, find the length of the longest substring without repeating characters.
Example 1:
Input: "abcabcbb"
Output: 3
Explanation: The answer is "abc", with the length of 3.
Example 2:
Input: "bbbbb"
Output: 1
Explanation: The answer is "b", with the length of 1.
Example 3:
Input: "pwwkew"
Output: 3
Explanation: The answer is "wke", with the length of 3.
Note that the answer must be a substring, "pwke" is a subsequence and not a substring.
上题为leetcode题目，算是一个比较简单的题目，本人使用java代码的最初实现如下：
class Solution {
public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
int i = 0;
int j = 0;
int max_num = 1;
int num = 1;
int flag = 0;
if(s.length() ==0)
return 0;
for(;i=i;k--){
if(s.charAt(j) !=s.charAt(k))
flag = 0;
else{
flag = 1;
break;
}
}
if(flag == 0)
num++;
if(flag == 1)
break;
}
if(num>max_num)
max_num=num;
}
return max_num;
}
}
目的是达到了，但是仔细看，这次代码的实现比较繁琐，使用了三个for循环判断两个字母之间有无重复字符。
在查看答案之后发现，本人对java的精髓还未曾了解。本人最初实现的代码，犹如使用java语言编写c语言程序一般。思想完全没有想到使用java封装类便可实现有无重复字符的判断。正如答案所示方案：
public class Solution {
public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
int n = s.length();
int ans = 0;
for (int i = 0; i < n; i++)
for (int j = i + 1; j <= n; j++)
if (allUnique(s, i, j)) ans = Math.max(ans, j - i);
return ans;
}
public boolean allUnique(String s, int start, int end) {
Set set = new HashSet<>();
for (int i = start; i < end; i++) {
Character ch = s.charAt(i);
if (set.contains(ch)) return false;
set.add(ch);
}
return true;
}
}
官方给出的答案提倡使用HashSet判断String内有无重复字符。
对于字符串，从第0个字符开始一直到最后一个字符，依次扩大字符范围，找出分割字符串中没有重复字符串的最大长度。
官方给出的标准答案与本人写的答案只有两个for循环中的代码有异。
而在时间复杂度上并无差异。
进而了解了一下HashSet函数的用法以及实现。
HashSet
HashSet是一个没有重复元素的集合，它是由HashMap实现的，不保证元素的顺序，并且HashSet运行使用null元素。
注：HashSet是非同步的，如果多个线程同时访问一个HashSet，而其中至少一个线程修改了该set，那么他必须保持对外同步，通常是通过对自然封装该 set 的对象执行同步操作来完成的。如果不存在这样的对象，则应该使用 Collections.synchronizedSet 方法来“包装” set。最好在创建时完成这一操作，以防止对该 set 进行意外的不同步访问：
Set s = Collections.synchronizedSet(new HashSet(...))
HashSet构造函数
// 默认构造函数
public HashSet()
// 带集合的构造函数
public HashSet(Collection c)
// 指定HashSet初始容量和加载因子的构造函数
public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor)
// 指定HashSet初始容量的构造函数
public HashSet(int initialCapacity)
// 指定HashSet初始容量和加载因子的构造函数,dummy没有任何作用
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy)
HashSet主要API
boolean add(E object) #向HashSet中添加对象、HashSet中已存在的对象便不会添加进入
void clear() #清空所有HashSet中的对象
Object clone() #克隆一个相同的HashSet对象
boolean contains(Object object)
#判断HashSet中是否已存在该对象，若存在则返回true，否则返回false
boolean isEmpty() #判断是否为空
Iterator iterator() #提供了一个访问HashSet的方法，迭代器
#若想要依次访问HashSet中的方法，则需要将HashSet存入迭代器中。
Iterator iter = set.iterator();
while(iter.hasNext())
{
string value = (String)iter.next();
System.out.println(value);
}
boolean remove(Object object) #将对象从HashSet中移除
int size() #判断HashSet中有多少个对象
上述API中需要注意的是contains方法
在日常编程中通常会出现contains方法比较值的问题。
问题如下：
在下列代码中，往HashSet中加入两个相同的String类型的值时，发现字符串在HashSet中只有一个。这属于正常情况。但是当往HashSet中重复添加一个自定义对象时，发现HashSet并没有实现查重的功能。
class Dog{
String color;
public Dog(String s){
color = s;
}
}
public class SetAndHashCode {
public static void main(String[] args) {
HashSet dogSet = new HashSet();
boolean resultq;
dogSet.add(new Dog("we have white"));
System.out.println("We have " + dogSet.size() + " white dogs!");
resultq = dogSet.contains(new Dog("we have white"));
System.out.println(resultq);
HashSet books = new HashSet();
//添加一个字符串对象
books.add(new String("Struts2权威指南"));
books.add(new String("Struts2权威指南"));
boolean result = books.contains(new String("Struts2权威指南"));
System.out.println("We have " + books.size() + " books!");
System.out.println(result);
//下面输出看到集合只有一个元素
System.out.println(books);
}
}
执行结果是：
**We have 2 white dogs!
false
We have 1 books!
true
[Struts2权威指南]**
contains源码如下
这是由于String对象重写了hashCode和equal方法，只要String的value相等，则返回的hashcode相等，equal返回true。
而新建的Dog类没有重写hashCode和equal方法，使用的是父类Object的方法，创建不同的对象的hashcode不同，equals返回false,所以不会满足上图源码的if (e.hash == hash &&((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))条件，所以可以使用color属性重写hashcode和equals方法，调用contains返回true
package java.util;
public class HashSet
extends AbstractSet
implements Set, Cloneable, java.io.Serializable
{
static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;
// HashSet是通过map(HashMap对象)保存内容的
private transient HashMap map;
// PRESENT是向map中插入key-value对应的value
// 因为HashSet中只需要用到key，而HashMap是key-value键值对；
// 所以，向map中添加键值对时，键值对的值固定是PRESENT
private static final Object PRESENT = new Object();
// 默认构造函数
public HashSet() {
// 调用HashMap的默认构造函数，创建map
map = new HashMap();
}
// 带集合的构造函数
public HashSet(Collection c) {
// 创建map。
// 为什么要调用Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16)，从 (c.size()/.75f) + 1 和 16 中选择一个比较大的树呢？
// 首先，说明(c.size()/.75f) + 1
// 因为从HashMap的效率(时间成本和空间成本)考虑，HashMap的加载因子是0.75。
// 当HashMap的“阈值”(阈值=HashMap总的大小*加载因子) < “HashMap实际大小”时，
// 就需要将HashMap的容量翻倍。
// 所以，(c.size()/.75f) + 1 计算出来的正好是总的空间大小。
// 接下来，说明为什么是 16 。
// HashMap的总的大小，必须是2的指数倍。若创建HashMap时，指定的大小不是2的指数倍；
// HashMap的构造函数中也会重新计算，找出比“指定大小”大的最小的2的指数倍的数。
// 所以，这里指定为16是从性能考虑。避免重复计算。
map = new HashMap(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
// 将集合(c)中的全部元素添加到HashSet中
addAll(c);
}
// 指定HashSet初始容量和加载因子的构造函数
public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
map = new HashMap(initialCapacity, loadFactor);
}
// 指定HashSet初始容量的构造函数
public HashSet(int initialCapacity) {
map = new HashMap(initialCapacity);
}
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
map = new LinkedHashMap(initialCapacity, loadFactor);
}
// 返回HashSet的迭代器
public Iterator iterator() {
// 实际上返回的是HashMap的“key集合的迭代器”
return map.keySet().iterator();
}
public int size() {
return map.size();
}
public boolean isEmpty() {
return map.isEmpty();
}
public boolean contains(Object o) {
return map.containsKey(o);
}
// 将元素(e)添加到HashSet中
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}
// 删除HashSet中的元素(o)
public boolean remove(Object o) {
return map.remove(o)==PRESENT;
}
public void clear() {
map.clear();
}
// 克隆一个HashSet，并返回Object对象
public Object clone() {
try {
HashSet newSet = (HashSet) super.clone();
newSet.map = (HashMap) map.clone();
return newSet;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new InternalError();
}
}
// java.io.Serializable的写入函数
// 将HashSet的“总的容量，加载因子，实际容量，所有的元素”都写入到输出流中
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException {
// Write out any hidden serialization magic
s.defaultWriteObject();
// Write out HashMap capacity and load factor
s.writeInt(map.capacity());
s.writeFloat(map.loadFactor());
// Write out size
s.writeInt(map.size());
// Write out all elements in the proper order.
for (Iterator i=map.keySet().iterator(); i.hasNext(); )
s.writeObject(i.next());
}
// java.io.Serializable的读取函数
// 将HashSet的“总的容量，加载因子，实际容量，所有的元素”依次读出
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
// Read in any hidden serialization magic
s.defaultReadObject();
// Read in HashMap capacity and load factor and create backing HashMap
int capacity = s.readInt();
float loadFactor = s.readFloat();
map = (((HashSet)this) instanceof LinkedHashSet ?
new LinkedHashMap(capacity, loadFactor) :
new HashMap(capacity, loadFactor));
// Read in size
int size = s.readInt();
// Read in all elements in the proper order.
for (int i=0; i 说明： HashSet的代码实际上非常简单，通过上面的注释应该很能够看懂。它是通过HashMap实现的，若对HashSet的理解有困难，建议先学习以下HashMap；学完HashMap之后，在学习HashSet就非常容易了