Java集合框架--Set（HashSet,TreeSet,LinkedHashSet）
Set概述
Set是Java集合框架中的一部分，代表了一个不重复元素的集合，每个元素在集合中都是唯一的。Set集合的特点是无序性，即集合内的元素不按任何特定顺序排列，且每个元素都是唯一的。Set集合的主要实现类有HashSet、TreeSet和LinkedHashSet。
- HashSet基于哈希表实现，具有良好的插入、删除和查找性能，但不保证元素的迭代顺序。
- TreeSet基于红黑树实现，元素自动排序，确保了集合内元素的排序顺序。
- LinkedHashSet结合了HashSet和LinkedList的特性，它维护元素插入的顺序，同时仍然保证元素的唯一性。
HashSet
关于HashSet的使用，它是一个非常实用的集合类，在Java中广泛用于存储不重复的元素。以下是一些HashSet使用的基本要点：
1. 创建HashSet实例
你可以直接通过new HashSet<>()来创建一个HashSet实例，指定元素类型以享受编译时的类型检查。
HashSet hashSet = new HashSet<>(); 2. 添加元素
使用方法add(E e)向HashSet中添加元素。如果HashSet中已存在该元素（通过hashCode()和equals()方法判断），则添加操作不会成功，且返回false。
hashSet.add("Java");
hashSet.add("Python");// 尝试添加重复元素
boolean result = hashSet.add("Java"); // 返回false，因为"Java"已经存在3. 移除元素
使用方法remove(Object o)从HashSet中移除元素。如果HashSet包含指定的元素，则移除该元素并返回true。
hashSet.remove("Python"); // 移除"Python"，如果成功则返回true4. 遍历HashSet
你可以使用增强的for循环（也称为"for-each"循环）来遍历HashSet中的元素。
for (String item : hashSet) {
System.out.println(item);
}或者使用Java 8引入的forEach方法与Lambda表达式。
hashSet.forEach(item -> System.out.println(item));5. 注意事项
- HashSet不保证集合的迭代顺序。如果你需要有序集合，可以考虑使用或。LinkedHashSetTreeSet
- HashSet是基于哈希表的实现，因此它提供了快速的查找、添加和删除操作。
- HashSet允许包含一个null元素。
- HashSet不是线程安全的。如果需要在多线程环境下使用，请考虑使用Collections.synchronizedSet或Java并发包中的并发集合java.util.concurrent。
6. 自定义对象
当在HashSet中存储自定义对象时，你需要确保该对象类重写了hashCode()和方法equals()，以确保HashSet能够正确地识别和处理重复对象。
HashSet总结
HashSet是Java集合框架中的一个重要部分，它实现了Set接口。HashSet基于哈希表（HashMap）实现，因此它不保证集合的迭代顺序。HashSet允许存储null元素，但最多只能有一个null元素，因为HashSet是通过元素的hashCode()和equals()方法来确保元素的唯一性的。
HashSet的主要特点包括：
- 不保证顺序：HashSet不保证集合中元素的顺序，特别是它不保证该顺序随时间保持不变。
- 唯一性：HashSet不允许有重复元素。当尝试添加一个已经存在于HashSet中的元素时，添加操作会失败（实际上，它不会改变HashSet，并返回false以指示添加未发生）。
- 基于哈希表：HashSet内部使用哈希表来存储元素，这提供了快速的查找、添加和删除操作。
- null元素：HashSet可以包含一个null元素。
- 线程不安全：和大多数Java集合一样，HashSet不是线程安全的。如果多个线程同时访问一个HashSet实例，并且至少有一个线程从结构上修改了集合，那么它必须保持外部同步。
- 迭代器：HashSet提供了一个迭代器（Iterator），允许你遍历集合中的元素。但是，需要注意的是，迭代器提供的是弱一致性的视图，这反映了某一时间点或者迭代开始时的集合状态。
- 性能：在大多数情况下，HashSet提供了比基于列表的集合（如ArrayList）更快的查找、添加和删除操作，特别是当集合变得非常大时。但是，由于它依赖于哈希码，因此元素的哈希码分布对性能有很大影响。
- 使用HashSet时，你应该注意元素的hashCode()和equals()方法的实现，以确保HashSet能够正确地识别和处理重复元素。如果两个对象通过equals()方法比较是相等的，那么它们的hashCode()方法必须返回相同的整数值。
TreeSet
TreeSet是Java集合框架中的一个重要类，它实现了SortedSet接口，因此其元素是自动排序的。以下是一些关于TreeSet的基本使用方法：
1.创建TreeSet
你可以创建一个空的TreeSet，或者通过传递一个Comparator来定制排序规则，或者传递一个SortedSet（或其子类如TreeSet）来创建一个具有相同元素和排序规则的TreeSet。
TreeSet treeSet = new TreeSet<>(); // 或者使用Comparator来定制排序规则
TreeSet treeSetWithComparator = new TreeSet<>(Comparator.reverseOrder()); 2.添加元素
使用add()方法可以向TreeSet中添加元素。如果添加的元素已经存在，则添加操作不会成功，因为TreeSet中的元素是唯一的。
treeSet.add(1);
treeSet.add(2);
treeSet.add(3);
// 尝试添加重复元素，不会成功
treeSet.add(2);3.删除元素
使用remove()方法可以删除TreeSet中的元素。如果元素存在，则删除成功，并返回true；如果元素不存在，则删除失败，并返回false。
treeSet.remove(2);4.查找元素
使用contains()方法可以检查TreeSet中是否包含某个元素。
boolean contains = treeSet.contains(3);5.遍历元素
你可以使用迭代器（Iterator）或者for-each循环来遍历TreeSet中的元素。由于TreeSet中的元素是自动排序的，所以遍历出来的元素也是按照排序规则排列的。
for-each:
for (Integer num : treeSet) {
System.out.println(num);
}迭代器：
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;
public class TreeSetExample {
public static void main(String[] args) {
TreeSet treeSet = new TreeSet<>();
// 向TreeSet中添加一些元素
treeSet.add(3);
treeSet.add(1);
treeSet.add(2);
treeSet.add(5);
treeSet.add(4);
// 使用迭代器遍历TreeSet
Iterator iterator = treeSet.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Integer element = iterator.next();
System.out.println(element);
}
}
}
6.获取子集
TreeSet提供了headSet()、subSet()和tailSet()方法来获取TreeSet的子集。这些方法分别用于获取小于某个元素的子集、两个元素之间的子集和大于某个元素的子集。
SortedSet headSet = treeSet.headSet(2);
SortedSet subSet = treeSet.subSet(1, 3);
SortedSet tailSet = treeSet.tailSet(2); 7.比较器
当你需要自定义排序规则时，可以向TreeSet的构造函数中传递一个Comparator对象。这个Comparator对象必须实现compare()方法来定义元素之间的排序规则。
TreeSet treeSetWithCustomComparator = new TreeSet<>(new Comparator() {
@Override
public int compare(String s1, String s2) {
return s1.length() - s2.length();
}
}); 以上是关于TreeSet的一些基本使用方法。由于TreeSet是基于红黑树实现的，所以它的插入、删除和查找操作的时间复杂度都是O(log n)，这使得TreeSet在需要排序的集合中非常有用。
TreeSet总结
TreeSet是Java集合框架中的一个有序集合类，它实现了SortedSet接口，具有以下主要特点：
- 元素有序：TreeSet中的元素按照自然顺序或者通过自定义的比较器进行排序，保证了元素的有序性。
- 去重性：TreeSet中不允许存在重复的元素，当尝试添加重复元素时，新元素将被忽略。
- 基于红黑树：TreeSet内部使用红黑树数据结构来存储元素，红黑树是一种自平衡二叉查找树，可以保持较好的插入、删除和查找性能。
- TreeSet适用于需要存储有序且唯一的数据的场景，例如按照字母顺序存储单词列表、按照分数排序学生成绩等。
LinkedHashSet
在Java集合框架中，LinkedHashSet是一个非常有用的类，它结合了HashSet和LinkedList的特性。维护着一个运行于LinkedHashSet所有条目的双重链接列表，这个列表定义了迭代器的遍历顺序，即按照元素被添加到集合中的顺序（插入顺序）进行遍历。以下是关于如何正确使用LinkedHashSet的一些指导：
1. 创建实例LinkedHashSet
首先，你需要创建一个LinkedHashSet的实例，并指定存储元素的类型。
LinkedHashSet linkedHashSet = new LinkedHashSet<>(); 2. 添加元素
使用add(E e)方法向LinkedHashSet中添加元素。由于LinkedHashSet是Set的一个实现，因此它不允许重复元素。如果尝试添加已经存在的元素，则添加操作将不会改变集合，并且方法会返false。
linkedHashSet.add("Java");
linkedHashSet.add("Python");
linkedHashSet.add("C++");// 尝试添加重复元素
boolean result = linkedHashSet.add("Java"); // 返回false，因为"Java"已经存在3. 遍历LinkedHashSet
由于LinkedHashSet维护了元素的插入顺序，因此当你遍历它时，元素将按照它们被添加到LinkedHashSet集合中的顺序返回。你可以使用增强的for循环或迭代器来遍历。
增强的for循环 ：
for (String item : linkedHashSet) {
System.out.println(item);
}迭代器：
Iterator iterator = linkedHashSet.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
String item = iterator.next();
System.out.println(item);
} 4. 移除元素
使用remove(Object o)方法从LinkedHashSet中移除元素。如果集合包含指定的元素，则remove方法会返回true，并且该元素将从集合中移除。
linkedHashSet.remove("Python"); // 移除"Python"5. 注意事项
- LinkedHashSet不是线程安全的。如果多个线程同时访问一个实例，并且至少有一个线程从结构上修改了LinkedHashSet集合，那么它必须保持外部同步。
- LinkedHashSet内部维护了一个双向链表来保持元素的插入顺序，这使得它在迭代时能够按照元素的添加顺序返回元素，但这也略微增加了其内存消耗和某些操作的复杂度。
- LinkedHashSet与HashSet一样，也依赖于元素的hashCode()和equals()方法来确定元素的唯一性。因此，在将元素添加到LinkedHashSet之前，请确保这些方法的实现是正确的。
LinkedHashSet小结
LinkedHashSet是Java集合框架中的一个类，它继承自HashSet并实现了Set接口，具有可预知的迭代顺序和元素的唯一性。以下是关于LinkedHashSet的详细解释：
特性：
- 有序性：维护了一个双向链表，可以保持元素的插入顺序，即元素被添加到集合中的顺序就是它们在集合中的顺序。
- 唯一性：不允许存储重复的元素。
- 非线程安全：如果有多个线程同时访问并修改LinkedHashSet，需要外部同步来保证数据的一致性。
内部实现：
底层是一个哈希表（数组+链表/红黑树）+链表，多了一条链表记录元素存储的顺序，保证元素有序。