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理解Java中的Set结构

理解Java中的Set结构

作者: 王一萍o叩丁狼教育 | 来源:发表于2018-09-13 18:41 被阅读0次

    1.1. 集合元素迭代(掌握)

    1.1.1. 集合元素遍历(掌握)

    对集合中的每一个元素获取出来。

    List<String> list = new ArrayList<>();
    
    list.add("西施");
    
    list.add("王昭君");
    
    list.add("貂蝉");
    
    list.add("杨玉环");
    

    使用for遍历

    for (int index = 0; index < list.size(); index++) {
    
        String ele = list.get(index);
    
        System.out.println(ele);
    
    }
    

    使用迭代器遍历

    Iterator表示迭代器对象,迭代器中拥有一个指针,默认指向第一个元素之前,

    • boolean hasNext():判断指针后是否存在下一个元素

    • Object next():获取指针位置下一个元素,获取后指针向后移动一位

    Iterator<String> it = list.iterator();
    
    while(it.hasNext()) {
    
        String ele = it.next();
    
        System.out.println(ele);
    
    }
    

    操作原理如下图:

    image.png

    使用for-each遍历,****推荐

    语法:

    for(元素类型 变量 : 数组/Iterable实例对象){
    
        //TODO
    
    }
    

    这里Iterable实例对象表示,Iterable接口实现类对象,其实就是Collection,不包括Map。

    for (String ele : list) {
    
        System.out.println(ele);
    
    }
    

    通过反编译工具会发现,for-each操作集合时,其实底层依然是Iterator,我们直接使用for-each即可。

    1.1.2. 并发修改异常(了解)

    需求:在迭代集合时删除集合元素,比如删除王昭君。

    List<String> list = new ArrayList<>();
    
    list.add("西施");
    
    list.add("王昭君");
    
    list.add("貂蝉");
    
    list.add("杨玉环");
    
    System.out.println(list);
    
    for (String ele : list) {
    
        if("王昭君".equals(ele)) {
    
            list.remove(ele);
    
        }
    
    }
    
    System.out.println(list);
    

    此时报错java.util.ConcurrentModificationException,并发修改异常。

    造成该错误的原因是,不允许在迭代过程中改变集合的长度(不能删除和增加)。如果要在迭代过程中删除元素,就不能使用集合的remove方法,只能使用迭代器的remove方法,此时只能使用迭代器来操作,不能使用foreach。

    List<String> list = new ArrayList<>();
    
    list.add("西施");
    
    list.add("王昭君");
    
    list.add("貂蝉");
    
    list.add("杨玉环");
    
    System.out.println(list);
    
    //获取迭代器对象
    
    Iterator<String> it = list.iterator();
    
    while(it.hasNext()) {
    
        String ele = it.next();
    
        if("王昭君".equals(ele)) {
    
            it.remove();
    
        }
    
    }
    
    System.out.println(list);
    

    1.2. Set接口(掌握)

    Set是Collection子接口,Set接口定义了一种规范,也就是该容器不记录元素的添加顺序,也不允许元素重复,那么Set接口的实现类都遵循这一种规范。

    Set集合存储特点:

    • 不允许元素重复

    • 不会记录元素的添加先后顺序

    Set只包含从Collection继承的方法,不过Set无法记住添加的顺序,不允许包含重复的元素。当试图添加两个相同元素进Set集合,添加操作失败,add()方法返回false。

    Set接口定义了一种规范,也就是该容器不记录元素的添加顺序,也不允许元素重复。。

    Set接口常用的实现类有:

    • HashSet类:底层采用哈希表实现,开发中使用对多的实现类,重点。

    • TreeSet类:底层采用红黑树实现,可以对集合中元素排序,使用不多。

    1.2.1. HashSet类(重点)

    HashSet底层采用哈希表实现,元素对象的hashCode值决定了在哈希表中的存储位置。

    当往HashSet集合中添加新的元素对象时,先回判断该对象和集合对象中的hashCode值:

    • 不等: 直接把该新的对象存储到hashCode指定的位置。

    • 相等: 再继续判断新对象和集合对象中的equals做比较。

      • 若equals为true:则视为是同一个对象,则不保存。

      • 若equals为false:存储在之前对象同槽位的链表上,此时操作比较麻烦,不讨论。

    在哈希表中元素对象的hashCode和equals方法的很重要。

    每一个存储到好像表中的对象,都得覆盖hashCode和equals方法用来判断是否是同一个对象,一般的,根据对象的字段数据比较来判断,通常情况下equals为true的时候hashCode也应该相等。

    Eclipse可以根据对象哪些字段做比较而自动生成hashCode和equals方法。

    需求1:操作Set接口常用方法

    public class ArrayListDemo2 {
    
        public static void main(String[] args) {
    
            Set<String> set = new HashSet<>();
    
            //添加操作:向列表中添加4个元素
    
            set.add("Will");
    
            set.add("wolf");
    
            set.add("code");
    
            set.add("Lucy");
    
            //查询操作:
    
            System.out.println("集合中所有元素:" + set);//[code, wolf, Will, Lucy]
    
            System.out.println("元素数量:" + set.size());//4
    
            System.out.println("是否存在某个元素:" + set.contains("code"));//true
    
            System.out.println("是否存在某个元素:" + set.contains("code2"));//false
    
            //删除操作:删除code元素
    
            set.remove("code");
    
            System.out.println("删除后:" + set);//[wolf, Will, Lucy]
    
            //使用for-each遍历
    
            for (String ele : set) {
    
                System.out.println(ele);
    
            }
    
            //使用迭代器遍历
    
            Iterator<String> it = set.iterator();
    
            while (it.hasNext()) {
    
                Object ele = it.next();
    
                System.out.println(ele);
    
            }
    
        }
    
    }
    

    需求2:创建三个User对象,覆盖equals和hashCode方法,存储在HashSet中。

    class User {
    
        private String name;
    
        private int age;
    
        public User(String name, int age) {
    
            this.name = name;
    
            this.age = age;
    
        }
    
        public int hashCode() {
    
            final int prime = 31;
    
            int result = 1;
    
            result = prime * result + age;
    
            result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
    
            return result;
    
        }
    
        public boolean equals(Object obj) {
    
            if (this == obj)
    
                return true;
    
            if (obj == null)
    
                return false;
    
            if (getClass() != obj.getClass())
    
                return false;
    
            User other = (User) obj;
    
            if (age != other.age)
    
                return false;
    
            if (name == null) {
    
                if (other.name != null)
    
                    return false;
    
                } else if (!name.equals(other.name))
    
                return false;
    
            return true;
    
        }
    
        public String toString() {
    
            return "User [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    
        }
    
    }
    

    其中equals和hashCode方法表示根据User对象的name和age来做对比,两个方法时IDE工具自动生成的,不要求掌握。

    public class HashSetDemo2 {
    
        public static void main(String[] args) {
    
            Set<User> users = new HashSet<>();
    
            users.add(new User("will", 17));
    
            users.add(new User("lucy", 18));
    
            users.add(new User("stef", 19));
    
            users.add(new User("allen", 20));
    
            System.out.println(users);
    
        }
    
    }
    

    1.2.2. TreeSet类(了解)

    TreeSet类底层才有红黑树算法,会对存储的元素对象默认使用自然排序(从小到大)。

    image.png

    注意:必须保证TreeSet集合中的元素对象是相同的数据类型,否则报错。

    public class TreeSetDemo{
    
        public static void main(String[] args) {
    
            Set<String> set = new TreeSet<>();
    
            set.add("wolf");
    
            set.add("will");
    
            set.add("sfef");
    
            set.add("allen");
    
            System.out.println(set);//[allen, sfef, will, wolf]
    
        }
    
    }
    

    第一步:插入第一个节点,无须比较,直接作为根节点。

    image.png

    第二步:插入第二个节点,和wolf节点做比较,较小,往左移动。

    image.png

    第三步:插入第三个节点,和wolf节点比较,较小,左移,再和will节点比较,较小,再左移。

    image.png

    第四步:由于TreeSet是平衡二叉树,如果树不平衡,会对节点进行调整。

    image.png

    第五步:插入第四个节点,此时和will节点作比较,较小,左移,再和stef节点做比较,较小,左移。

    image.png

    若要获得最好的学习效果,需要配合对应教学视频一起学习。需要完整教学视频,请参看https://ke.qq.com/course/272077

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