Java中的Set系列集合
Set系列集合
- Set系列集合
-
- Set系列集合概述
- HashSet元素的底层原理：哈希表
- HashSet元素去重复的底层原理
- 实现类：LinkedHashSet
- 实现类：TreeSet
- Collection体系的特点、使用场景终结
- 补充知识：可变参数
- 集合工具类Collections
- Collection体系的综合案例
Set系列集合
Set系列集合概述
collection集合体系
Set系列集合特点：
1.无序：存取顺序不一致。
2.不重复：可以去除重复。
3.无索引：没有带索引的方法，所以不能使用普通for循环遍历，也不能通过索引来获取元素。
Set集合实现类特点
1.HashSet：无序、不重复 、无索引。
2.LinkedHashSet:有序、不重复、无索引。
3.TreeSet:排序、不重复、无索引。
Set集合的功能上基本上与Collection的API一致。
package com_collection_set;
import java.util.HashSet;
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Set;
public class SetDemol {
public static void main(String[] args) {
// Set创建对象, 无序、不重复、无索引
Set<String> sets = new HashSet <>();
// 有序、不重复、无索引
// Set sets = new LinkedHashSet <>();
sets.add("Mysql");
sets.add("Mysql");
sets.add("java");
sets.add("java");
sets.add("Spring");
System.out.println(sets);
}
}
HashSet元素的底层原理：哈希表
HashSet底层原理：
1.HashSet集合底层采取哈希表存储的数据。
2.哈希表是一种对于增删改查数据性能都较好的结构。
哈希表的组成：
1.JDK8以前，底层使用数组+链表组成。
2.JDK8开始后，底层采用数组+链表+红黑树组成。
哈希值：
是JDK根据对象的地址，按照某种规则算出来的int类型的数值。
Object类的API：
public int hashCode():返回对象的哈希值。
对象的哈希值特点：
1.同一个对象多次调用hashCode()方法返回得到哈希值是相同的。
2.默认情况下，不同对象的哈希值是不同的。
package com_collection_set;
public class SetDemo2 {
public static void main(String[] args) {
// 获取对象的哈希值
String name = "itheima";
System.out.println(name.hashCode());
// 同一个对象的哈希值一样，不同对象哈希值不一样
String name1 = "itheima1";
System.out.println(name1.hashCode());
}
}
HashSet1.7版本原理解析：数组+链表+（结合哈希算法）
1.创建一个默认长度16的数组，数组名table。
Set<String> sets = new HashSet<>();
2.根据原始的哈希值跟数组的长度求余计算出应存入的位置（哈希算法）。
3.判断当前位置是否为null，如果是null直接存入。
4.如果位置不为null，表示有元素，则调用equals方法比较
5.如果一样，则不存，如果不一样，则存入数组（JDK7新元素占元素位置，指向老元素，JDK8中新元素挂在老元素下面）。
6.当数组存满到16*0.75=12时，就自动扩容，每次扩容原先的两倍（32）。
结论：哈希表是一种对于增删改查数据性能都较好的结构。
JDK1.8版本开始HashSet原理解析
1.底层结构：哈希表（数组、链表、红黑树的结合体）
2.当挂在元素下面的数据过多时，查询性能降低，从JDK8开始后，当链表长度超过8的时候，自动转换为红黑树。
转化为红黑树
HashSet元素去重复的底层原理
HashSet去重复原理解析
1.创建一个默认长度16的数组，数组名table。
2.根据元素的哈希值跟数组的长度求余计算出应存入的位置（哈希算法）。
3.判断当前位置是否为null，如果是null直接存入。
4.如果位置不为null，表示有元素，则调用equals方法比较。
5.如果一样，则不存，如果不一样，则存入数组。
结论：如果希望Set集合认为2个内容一样的对象是重复的，必须重写对象的hashCode()和equals()方法。
案例：Set集合去重复
需求：创建一个存储学生对象的集合，存储多个学生对象，使用程序实现在控制台遍历该集合，要求学生对象的成员变量值相同，我们就认为是同一个对象。
分析：
1.定义学生类，创建HashSet集合对象，创建学生对象。
2.把学生添加到集合。
3.在学生类中重写两个方法，hashCode()和equals()，自动生成即可。
4.遍历集合（增强for）。
Student.java学生类：
package com_collection_set;
import java.util.Objects;
public class Student {
private String name;
private int age;
private char sex;
public Student() {
}
public Student(String name, int age, char sex) {
this.name = name;
this.age = age;
this.sex = sex;
}
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;
}
public char getSex() {
return sex;
}
public void setSex(char sex) {
this.sex = sex;
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
", sex=" + sex +
'}';
}
@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
Student student = (Student) o;
return age == student.age &&
sex == student.sex &&
Objects.equals(name, student.name);
}
@Override
public int hashCode() {
return Objects.hash(name, age, sex);
}
}
SetDemo3.java实现类：
package com_collection_set;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
public class SetDemo3 {
public static void main(String[] args) {
Set<Student> sets = new HashSet <>();
Student s = new Student("snow",20,'男');
Student s1 = new Student("snow",20,'男');
Student s2 = new Student("dream",23,'男');
sets.add(s);
System.out.println(s.hashCode());
sets.add(s1);
System.out.println(s1.hashCode());
sets.add(s2);
System.out.println(s2.hashCode());
System.out.println(sets);
}
}
实现类：LinkedHashSet
LinkedHashSet集合概述和特点：
1.有序、不重复、无索引。
2.这里的有序指的是保证存储和取出的元素顺序一致。
原理：底层数据结构是依然哈希表，只是每个元素又额外的多了一个双链表的机制记录存储的顺序。
实现类：TreeSet
TreeSet集合概述和特点：
1.不重复、无索引、可排序
2.可排序：按照元素的大小默认升序（有小到大）排序。
3.TreeSet集合底层是基于红黑树的数据结构实现排序的，增删改查性能都比较好。
注意：TreeSet集合是一定要排序的，可以将元素按照指定的规则进行排序。
TreeSet集合默认的规则：
1.对于数值类型：Integer、Double、官方默认按照大小进行升序排序。
2.对于字符串类型：默认按照首字符的编号升序排序。
3.对于自定义类型如Student对象，TreeSet无法直接排序。
结论：想要使用TreeSet存储自定义类型，需要制定排序规则。
package com_collection_set;
import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;
public class SetDemo5 {
public static void main(String[] args) {
// 整数默认升序
Set<Integer> sets = new TreeSet <>(); // 不重复、无索引、可排序
sets.add(23);
sets.add(32);
sets.add(12);
sets.add(8);
System.out.println(sets);
// 字符按首字母编号升序排序
Set<String> sets1 = new TreeSet <>(); // 不重复、无索引、可排序
sets1.add("java");
sets1.add("About");
sets1.add("python");
sets1.add("mysql");
System.out.println(sets1);
}
}
自定义排序规则：
1.TreeSet集合存储对象的时候有2种方式可以设计自定义比较规则。
方式一：
让自定义的类（如学生类）实现Comparable接口重写里面的compareTo方法来定制比较规则。
方式二：
TreeSet集合有参数构造器，可以设置Comparator接口对应的比较器对象，来定制比较规则。
两种方式中，关于返回值的规则：
1.如果认为第一个元素大于第二个元素返回正整数即可。
2.如果认为第一个元素小于第二个元素返回负整数即可。
3.如果认为第一个元素等于第二个元素返回0即可，此时Treeset集合只会保留一个元素，认为两者重复。
注意：如果TreeSet集合存储的对象有实现比较规则，集合也自带比较器，默认使用集合自带的比较器排序。
Apple.java苹果类：
package com_collection_set;
public class Apple implements Comparable<Apple>{
private String name;
private String color;
private double price;
private int weight;
public Apple() {
}
public Apple(String name, String color, double price, int weight) {
this.name = name;
this.color = color;
this.price = price;
this.weight = weight;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getColor() {
return color;
}
public void setColor(String color) {
this.color = color;
}
public double getPrice() {
return price;
}
public void setPrice(double price) {
this.price = price;
}
public int getWeight() {
return weight;
}
public void setWeight(int weight) {
this.weight = weight;
}
@Override
public String toString() {
return "Apple{" +
"name='" + name + '\'' +
", color='" + color + '\'' +
", price=" + price +
", weight=" + weight +
'}';
}
/**
* 1.类自定义比较规则
* @param o
* @return
*/
@Override
public int compareTo(Apple o) {
// 按照重量比较，会过滤重复重量
return this.weight - o.weight;
// 不会过滤重复重复重量
// return this.weight - o.weight >= 0?1:-1;
}
}
SetDemo5.java测试类：
package com_collection_set;
import java.util.Comparator;
import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;
public class SetDemo5 {
public static void main(String[] args) {
// 整数默认升序
Set<Integer> sets = new TreeSet <>(); // 不重复、无索引、可排序
sets.add(23);
sets.add(32);
sets.add(12);
sets.add(8);
System.out.println(sets);
// 字符按首字母编号升序排序
Set<String> sets1 = new TreeSet <>(); // 不重复、无索引、可排序
sets1.add("java");
sets1.add("About");
sets1.add("python");
sets1.add("mysql");
System.out.println(sets1);
// 学生对象排序定义标准
Set<Apple> apples = new TreeSet <>();
apples.add(new Apple("红富士","红色",9.9,500));
apples.add(new Apple("青苹果","绿色",15.9,300));
apples.add(new Apple("绿苹果","青色",29.9,400));
apples.add(new Apple("黄苹果","黄色",9.8,500));
System.out.println(apples);
// 2.集合自带比较器对象进行规则定制
Set<Apple> apples1 = new TreeSet <>(new Comparator <Apple>() {
@Override
public int compare(Apple o1, Apple o2) {
// return o1.getWeight() - o2.getWeight(); // 升序
// return o2.getWeight() - o1.getWeight(); // 降序
return Double.compare(o2.getPrice(), o1.getPrice()); //降序
}
});
apples1.add(new Apple("红富士","红色",9.9,500));
apples1.add(new Apple("青苹果","绿色",15.9,300));
apples1.add(new Apple("绿苹果","青色",29.9,400));
apples1.add(new Apple("黄苹果","黄色",9.8,500));
System.out.println(apples1);
}
}
Collection体系的特点、使用场景终结
1.如果希望元素可以重复，又有索引，索引查询要快？
用ArrayList集合，基于数组的。（用的最多）
2.如果希望元素可以重复，又有索引，增删首尾操作快？
用LinkedList集合，基于链表的。
3.如果希望增删改查都快，但是元素不重复、无序、无索引。
用HashSet集合，基于哈希表的。
4.如果希望增删改查都快，但是元素不重复、有序、无索引。
用LinkedHashSet集合，基于哈希表和双链表。5.如果要对对象进行排序。
用TreeSet集合，基于红黑树。后续也可以用List集合实现排序。
补充知识：可变参数
假如需要定义一个方法求和，该方法可以灵活的完全如下需求：
1.计算1个数据的和。
2.计算2个数据的和。
3.计算3个数据的和。
4.计算n个数据的和，甚至可以支持不接收参数进行调用。
可变参数：
1.可变参数用在形参中可以接收多个数据。
2.可变参数的格式：数据类型…参数名称。
可变参数的作用：
1.传输参数非常灵活，方便。可以不传输参数，可以传输1个或者多个，也可以传输一个数组。
2.可变参数在方法内部本质上就是一个数组。
package d2_params;
import java.util.Arrays;
public class MethodDemo {
public static void main(String[] args) {
// 不传参数
sum();
// 传输一个参数
sum(10);
// 传输多个参数
sum(10,20);
// 传输一个数组
sum(new int[] {10,20,30,40,50});
}
public static void sum(int... nums){
// 注意:可变参数在方法内部其实就是一个数据
System.out.println("元素个数："+nums.length);
System.out.println("元素内容："+Arrays.toString(nums));
}
}
可变参数的注意事项：
1.一个形参列表中可变参数只能有一个。
2.可变参数必须放在形参列表的最后面。
package d2_params;
import java.util.Arrays;
public class MethodDemo {
public static void main(String[] args) {
// 不传参数
sum("a");
// 传输一个参数
sum("a",10);
// 传输多个参数
sum("b",10,20);
// 传输一个数组
sum("b",new int[] {10,20,30,40,50});
}
public static void sum(String a,int... nums){
// 注意:可变参数在方法内部其实就是一个数据
System.out.println("元素个数："+nums.length);
System.out.println("元素1内容："+a);
System.out.println("元素2内容："+Arrays.toString(nums));
}
}
集合工具类Collections
Collections集合工具类：
1.java.utils.Collections:是集合工具类
2.作用：Collections并不属于集合，是用来操作集合的工具类。
Collections常用的API
package d3_CollectionsDemo;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
public class CollectionDemo {
public static void main(String[] args) {
List<String> names = new ArrayList <>();
// names.add("A");
// names.add("B");
// names.add("C");
// 批量加入数据
Collections.addAll(names,"A","B","C");
System.out.println(names); //[A, B, C]
// 打乱List集合顺序
Collections.shuffle(names);
System.out.println(names); //[B, C, A]
// list集合排序（移值特性的元素）
List<Integer> list = new ArrayList <>();
Collections.addAll(list, 12,24,34,3,43);
System.out.println(list); //[12, 24, 34, 3, 43]
Collections.sort(list);
System.out.println(list); //[3, 12, 24, 34, 43]
}
}
Collections排序相关API
使用范围：只能对于List集合的排序。
排序方式一：
注意：本方式不可以直接对自定义类型的List集合排序，除非自定义类型实现了比较规则Comparable接口。
排序方式2：
package d3_CollectionsDemo;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;
public class CollectionDemo1 {
public static void main(String[] args) {
// 排序一：Comparable接口
List<Apple> apples = new ArrayList <>(); // 可以重复
apples.add(new Apple("红富士","红色",9.9,500));
apples.add(new Apple("青苹果","绿色",15.9,300));
apples.add(new Apple("绿苹果","青色",29.9,400));
apples.add(new Apple("黄苹果","黄色",9.8,500));
Collections.sort(apples);
System.out.println(apples);
// 排序二:sort自带比较器对象
List<Apple> apples1 = new ArrayList <>(); // 可以重复
apples1.add(new Apple("红富士","红色",9.9,500));
apples1.add(new Apple("青苹果","绿色",15.9,300));
apples1.add(new Apple("绿苹果","青色",29.9,400));
apples1.add(new Apple("黄苹果","黄色",9.8,500));
// Collections.sort(apples1, new Comparator () {
// @Override
// public int compare(Apple o1, Apple o2) {
// return Double.compare(o1.getPrice(), o2.getPrice());
// }
// });
// 简化
Collections.sort(apples1, (o1, o2) -> Double.compare(o1.getPrice(), o2.getPrice()));
System.out.println(apples1);
}
}
Collection体系的综合案例
案例：斗地主游戏
需求：在启动游戏房间的时候，应该提前准备好54张牌，完成洗牌、发牌、牌排序、逻辑。
分析：
1.当系统启动的同时需要准备好数据的时候，就可以用静态代码块了。
2.洗牌就是打乱牌的顺序。
3.定义三个玩家、依次发出51张牌。
4.给玩家的牌进行排序。
5.输出每个玩家的牌数据。
Card.java牌类：
package d4_Collection_test;
public class Card {
// 牌的点数
private String size;
// 牌面颜色
private String color;
// 牌的大小索引
private int index;
public Card() {
}
public Card(String size, String color,int index) {
this.size = size;
this.color = color;
this.index = index;
}
public String getSize() {
return size;
}
public void setSize(String size) {
this.size = size;
}
public String getColor() {
return color;
}
public void setColor(String color) {
this.color = color;
}
public int getIndex() {
return index;
}
public void setIndex(int index) {
this.index = index;
}
@Override
public String toString() {
return size + color;
}
}
CameDemo.java实现类：
package d4_Collection_test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;
public class CameDemo {
/**
* 1.定义一个静态的集合存储54张牌对象
*/
public static List<Card> allCards = new ArrayList <>();
/**
* 2.做牌，定义静态代码块初始化牌数据
*/
static {
// 3.定义点数
String[] sizes = {"3","4","5","6","7","8","9","10","J","Q","K","A","2"};
// 4.定义花色
String[] colors = {"♥","♠","♦","♣"};
// 5.组合点数和花色
int index = 0; // 记录初始值
for (String size : sizes) {
index++;
for (String color : colors) {
// 6.封装成牌对象
Card c = new Card(size,color,index);
// 7.存入到集合容器中去
allCards.add(c);
}
}
// 8.小大王存入到集合对象中去
Card c1 = new Card("","",++index);
Card c2 = new Card("","",++index);
Collections.addAll(allCards, c1,c2);
System.out.println("新牌："+allCards);
}
public static void main(String[] args) {
// 9.洗牌
Collections.shuffle(allCards);
System.out.println("洗牌后："+allCards);
// 10.发牌（定义三个玩家，每个玩家的牌也是一个集合容器）
List<Card> xiaoming = new ArrayList <>();
List<Card> xiaoli = new ArrayList <>();
List<Card> xiaohua = new ArrayList <>();
// 11.开始发牌（从牌集合中发出51张牌给三个玩家，剩余3张作为底牌）
for (int i = 0; i < allCards.size()-3; i++) {
// 先拿到当前的对象
Card c = allCards.get(i);
if(i % 3 == 0){
// 小明接牌
xiaoming.add(c);
}else if(i % 3 == 1){
// 小李接牌
xiaoli.add(c);
}else if(i % 3 == 2){
// 小华接牌
xiaohua.add(c);
}
}
// 12.拿最后三张底牌（把最后三张截取到一个集合）
List<Card> lastThreeCards = allCards.subList(allCards.size()-3, allCards.size());
// 13.给玩家牌排序（从大到小）
sortCards(xiaoming);
sortCards(xiaoli);
sortCards(xiaohua);
// 14.输出玩家的牌
System.out.println("小明："+xiaoming);
System.out.println("小李："+xiaoli);
System.out.println("小华："+xiaohua);
System.out.println("三张底牌："+lastThreeCards);
}
/**
* 给牌排序
* @param cards
*/
private static void sortCards(List<Card> cards) {
Collections.sort(cards, new Comparator <Card>() {
@Override
public int compare(Card o1, Card o2) {
return o2.getIndex() - o1.getIndex();
}
});
}
}