Java Set
Java 集合 - Set 详解
集合（Set）是用于存储和处理无重复元素的高效数据结构，映射表（Map）则类似目录，支持通过键值快速查询和获取对应值。例如检验某人是否在论文答辩名单中，用 Set 实现比线性表更高效；若需存储学生详细信息（如性别、身高、住址），可将名字作为键值，通过 Map 快速获取，Map 是这类场景的理想数据结构。
Set 体系结构
Set 接口扩展自 java.util.Collection<E> 接口，未引入新方法或常量，仅规定实例不包含重复元素。实现 Set 接口的具体类需确保不添加重复元素，核心实现类有 HashSet、LinkedHashSet 和 TreeSet。
Set 核心实现类详解
HashSet
HashSet 用于存储互不相同的元素，追求高效存储与访问。添加到 HashSet 中的对象需正确实现 hashCode 方法，确保散列码分散，减少哈希冲突。
核心特性
- 元素无序且唯一，基于哈希表实现。
- 若两个对象相等（
equals方法返回 true），其散列码必须相同；不相等对象可能有相同散列码，因此应该重写hashCode方法以避免出现太多这样的情况。 - Java API 中大多数类已实现
hashCode方法，可直接使用。
构造方法
HashSet()：构造空散列集。HashSet(Collection<? extends E> elements)：构造散列集并添加指定集合的所有元素。HashSet(int initialCapacity)：构造指定容量（桶数）的空散列集。HashSet(int initialCapacity, float loadFactor)：构造指定容量和装填因子的空散列集。装填因子是散列表填充百分比阈值（0.0~1.0），默认 0.75，是时间开销与空间开销的平衡值，超过阈值会触发再散列。
示例代码
HashSetDemo
package com.set;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
/**
* @author Jing61
*/
public class HashSetDemo {
public static void main(String[] args) {
Set<String> set = new HashSet<>();
set.add("hello world1");
set.add("hello world2");
set.add("hello world3");
set.add("hello world2");
System.out.println(set); // 插入无序
System.out.println(set.size()); // 3
Set<Circle> set1 = new HashSet<>();
set1.add(new Circle(1));
set1.add(new Circle(2));
set1.add(new Circle(3));
set1.add(new Circle(3));
System.out.println(set1);
}
}
Circle
package com.set;
import java.util.Objects;
/**
* @author Jing61
*/
public class Circle {
private double radius;
public Circle(double radius) {
this.radius = radius;
}
public double getRadius() {
return radius;
}
public void setRadius(double radius) {
this.radius = radius;
}
public double findArea() {
return Math.PI * radius * radius;
}
@Override
public String toString() {
return "Circle[radius=" + radius + "]";
}
/**
* 如果圆半径相等,圆对象相等
* jdk规定:如果两个对象相等，那么它们的hashcode值一定相等
* 两个不相等的对象可能存在相同的hashcode---hash碰撞(hash冲突)
*/
@Override
public boolean equals(Object o) {
System.out.println("如果hash冲突,会调用该equals方法比较链表上是否存在相等对象");
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
Circle circle = (Circle) o;
return Double.compare(radius, circle.radius) == 0;
}
@Override
public int hashCode() {
System.out.println("保存前都会调用该对象的hashcode方法确定hash值");
return Double.hashCode(radius);
}
}
LinkedHashSet
LinkedHashSet 继承自 HashSet，通过链表扩展功能，支持元素排序。
核心特性
- 继承 HashSet 的所有特性，保证元素唯一。
- 维护元素插入顺序，可按插入顺序遍历元素，解决 HashSet 无序问题。
- 性能略低于 HashSet，但遍历效率更高（链表保证顺序）。
构造方法
LinkedHashSet()：构造空 LinkedHashSet。LinkedHashSet(Collection<? extends E> elements)：构造 LinkedHashSet 并添加指定集合的所有元素。LinkedHashSet(int initialCapacity)：构造指定容量的空 LinkedHashSet。LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor)：构造指定容量和装填因子的空 LinkedHashSet。
示例代码
package com.set;
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Set;
/**
* @author Jing61
*/
public class LinkedHashSetTest {
public static void main(String[] args) {
Set<String> set = new LinkedHashSet<>();
set.add("peppa");
set.add("emily");
set.add("pedro");
set.add("jorge");
set.add("peppa");
System.out.println(set);
for (var e : set)
System.out.println(e.toUpperCase());
}
}
TreeSet
TreeSet 基于红黑树实现，能确保集合元素有序排列。
核心特性
- 元素唯一且有序，排序方式分为自然排序和定制排序。
- 无哈希冲突问题，查询、插入、删除操作时间复杂度为 O(log n)。
- 需元素支持排序（实现
Comparable接口）或创建实例时指定外部比较器（Comparator）。 - 不允许插入空值。
构造方法
TreeSet()：构造空 TreeSet，默认按自然排序（元素需实现Comparable接口）。TreeSet(Collection<? extends E> elements)：构造 TreeSet 并添加指定集合元素，按自然排序。TreeSet(Comparator<? super E> comparator)：构造空 TreeSet，按指定比较器排序。TreeSet(SortedSet<E> s)：构造 TreeSet，包含指定 SortedSet 的元素，沿用其排序规则。
示例代码
package com.set;
import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;
public class TreeSetTest {
public static void main(String[] args) {
// 字符串自然排序（按字典序）
Set<String> set = new TreeSet<>();
set.add("peppa");
set.add("emily");
set.add("pedro");
set.add("jorge");
set.add("peppa"); // 重复元素，添加失败
System.out.println(set); // 输出：[emily, jorge, peppa, pedro]（字典序排序）
/*
* 定制排序：Circle 按半径降序排列
* 1. 方式一：Circle 实现 Comparable 接口（自然排序）
* 2. 方式二：创建实例时指定外部比较器（定制排序）
*/
Set<Circle> circles = new TreeSet<>((Circle c1, Circle c2) ->
c1.getRadius() == c2.getRadius() ? 0 : (c1.getRadius() < c2.getRadius() ? 1 : -1)
);
circles.add(new Circle(4));
circles.add(new Circle(2));
circles.add(new Circle(3));
circles.add(new Circle(3)); // 重复元素，添加失败
System.out.println(circles); // 输出：[Circle{radius=4}, Circle{radius=3}, Circle{radius=2}]（降序）
}
}
复用上述 Circle 类（已实现 equals 和 hashCode，支持 Comparable 自然排序）
class Circle implements Comparable<Circle> {
private double radius;
public Circle(double radius) {
this.radius = radius;
}
public double getRadius() {
return radius;
}
public void setRadius(double radius) {
this.radius = radius;
}
public double findArea() {
return Math.PI * radius * radius;
}
@Override
public String toString() {
return "Circle[radius=" + radius + "]";
}
/**
* 如果圆半径相等,圆对象相等
* jdk规定:如果两个对象相等，那么它们的hashcode值一定相等
* 两个不相等的对象可能存在相同的hashcode---hash碰撞(hash冲突)
*/
@Override
public boolean equals(Object o) {
System.out.println("如果hash冲突,会调用该equals方法比较链表上是否存在相等对象");
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
Circle circle = (Circle) o;
return Double.compare(radius, circle.radius) == 0;
}
@Override
public int hashCode() {
System.out.println("保存前都会调用该对象的hashcode方法确定hash值");
return Double.hashCode(radius);
}
// 自然排序：按半径升序
@Override
public int compareTo(Circle o) {
return Integer.compare(this.radius, o.radius);
}
}
实现类选择建议
- 无需排序时，优先选 HashSet：效率最高，适合高频插入、删除和查找操作。
- 需保持插入顺序时，选 LinkedHashSet：兼顾唯一性和顺序性，遍历效率优。
- 需有序存储（自然排序/定制排序）时，选 TreeSet：无需额外排序操作，但元素需支持排序或指定比较器，性能略低于前两者。
浙公网安备 33010602011771号