手写HashSet的实现和拓展
手写HashSet的实现
思维导图：
HashSet类包含一个数组table和一个整数size，用于存储元素和记录元素个数。HashSet类还包含添加元素、删除元素和查找元素的方法。Entry类表示HashSet中的每个元素，包含一个元素和一个指向下一个节点的引用。HashSet类和Entry类之间存在关联关系。
在这篇博客中，我们将手写一个HashSet类，实现HashSet的基本操作，包括添加元素、删除元素、查找元素等。
1. 创建HashSet类
首先，我们需要创建一个名为HashSet的类，该类将实现HashSet的基本操作。
public class HashSet<E> {
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 16;
private static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
private Entry<E>[] table;
private int size;
public HashSet() {
table = new Entry[DEFAULT_CAPACITY];
size = 0;
}
// 其他操作
}
在HashSet类中，我们使用一个数组来存储元素，每个数组元素是一个链表的头节点。我们还使用一个变量size来记录HashSet中的元素个数。
2. 实现散列函数
接下来，我们需要实现一个散列函数，将元素映射到数组的索引位置。
private int hash(E element) {
return element.hashCode() % table.length;
}
在这个散列函数中，我们使用元素的hashCode方法来获取散列码，然后使用取余运算符将散列码映射到数组的索引位置。
3. 实现添加元素操作
接下来，我们将实现向HashSet中添加元素的操作。
public boolean add(E element) {
int index = hash(element);
Entry<E> current = table[index];
while (current != null) {
if (current.element.equals(element)) {
return false;
}
current = current.next;
}
Entry<E> newEntry = new Entry<>(element);
newEntry.next = table[index];
table[index] = newEntry;
size++;
return true;
}
在这个操作中，我们首先使用散列函数计算元素的索引位置。然后，我们遍历该索引位置的链表，如果找到与要添加的元素相等的元素，则返回false。否则，我们创建一个新的Entry对象，并将其插入链表的头部，然后更新数组的对应位置和HashSet的元素个数。
4. 实现删除元素操作
接下来，我们将实现从HashSet中删除元素的操作。
public boolean remove(E element) {
int index = hash(element);
Entry<E> current = table[index];
Entry<E> prev = null;
while (current != null) {
if (current.element.equals(element)) {
if (prev == null) {
table[index] = current.next;
} else {
prev.next = current.next;
}
size--;
return true;
}
prev = current;
current = current.next;
}
return false;
}
在这个操作中，我们首先使用散列函数计算元素的索引位置。然后，我们遍历该索引位置的链表，找到与要删除的元素相等的元素，将其从链表中移除，并更新数组的对应位置和HashSet的元素个数。
5. 实现查找元素操作
接下来，我们将实现从HashSet中查找元素的操作。
public boolean contains(E element) {
int index = hash(element);
Entry<E> current = table[index];
while (current != null) {
if (current.element.equals(element)) {
return true;
}
current = current.next;
}
return false;
}
在这个操作中，我们首先使用散列函数计算元素的索引位置。然后，我们遍历该索引位置的链表，找到与要查找的元素相等的元素，返回true。如果遍历完链表仍未找到相等的元素，则返回false。
6. 实现Entry类
为了存储元素和构建链表，我们需要实现一个名为Entry的内部类。
private static class Entry<E> {
E element;
Entry<E> next;
public Entry(E element) {
this.element = element;
this.next = null;
}
}
Entry类包含一个元素和一个指向下一个节点的引用。
7. 总结
通过以上步骤，我们成功实现了一个简单的HashSet类。它基于散列（Hash）实现，使用数组和链表来存储元素。我们实现了添加元素、删除元素、查找元素等基本操作。
这个手写的HashSet类可以作为学习和理解HashSet的实现原理的基础。我们可以进一步扩展它，添加更多的功能和优化性能。
拓展案例：实现一个简单的电话号码黑名单过滤器
假设我们有一个电话号码黑名单，我们希望实现一个电话号码过滤器，能够根据黑名单中的电话号码来过滤输入的电话号码。我们可以使用HashSet来存储黑名单中的电话号码，并使用HashSet的contains方法来判断输入的电话号码是否在黑名单中。
import java.util.HashSet;
public class PhoneNumberFilter {
private HashSet<String> blacklist;
public PhoneNumberFilter() {
blacklist = new HashSet<>();
}
public void addPhoneNumber(String phoneNumber) {
blacklist.add(phoneNumber);
}
public void removePhoneNumber(String phoneNumber) {
blacklist.remove(phoneNumber);
}
public boolean isPhoneNumberBlocked(String phoneNumber) {
return blacklist.contains(phoneNumber);
}
}
在这个例子中，我们使用HashSet来存储黑名单中的电话号码。我们可以使用addPhoneNumber方法将电话号码添加到黑名单中，使用removePhoneNumber方法将电话号码从黑名单中移除，使用isPhoneNumberBlocked方法来判断输入的电话号码是否在黑名单中。
这个例子展示了HashSet的一种实际应用，通过使用HashSet来存储数据，我们可以快速地进行查找和判断操作，从而实现高效的数据过滤功能。