【Java】泛型与集合篇——Set接口

目录 Set 接口及实现类 HashSet 类 特点 内部实现 构造方法 LinkedHashSet 类 基本概念 特点 构造方法 常用方法 适用场景 用 Set 对象实现集合运算 TreeSet 类 特性 构造方法 常用方法 注意事项 对象顺序 自然排序 定制排序 注意事项

Set 接口及实现类 HashSet 类

HashSet 是 Java 集合框架中 Set 接口的一个具体实现类，它存储唯一的元素，不允许重复值，且不保证元素的顺序。下面从多个方面详细介绍 HashSet 类。

特点 不允许重复元素：HashSet 会使用元素的 hashCode() 和 equals() 方法来确保元素的唯一性。当添加一个元素时，HashSet 首先会计算元素的哈希码，然后根据哈希码找到对应的存储位置，如果该位置已经有元素，会进一步使用 equals() 方法来判断两个元素是否相等，如果相等则不会添加该元素。 无序性：HashSet 不保证元素的存储顺序，即元素添加的顺序和遍历的顺序可能不同。 允许存储 null 元素：但只能存储一个 null 元素，因为重复的 null 元素会被视为相同元素而不被添加。 非线程安全：如果在多线程环境下使用，需要进行额外的同步处理，比如使用 Collections.synchronizedSet() 方法来包装 HashSet。 内部实现

HashSet 内部基于 HashMap 实现，它将元素存储在 HashMap 的键中，而值则统一使用一个静态的 PRESENT 对象。HashMap 的哈希表结构使得 HashSet 在插入、删除和查找元素时具有较好的性能，平均时间复杂度为 O (1)。

构造方法 HashSet() 创建一个空的散列集合，该集合的默认初始容量是 16，默认装填因子是 0.75。 HashSet(Collection c) 用指定的集合c的元素创建一个散列集合 HashSet(int initialCapacity) 创建一个散列集合，并指定集合的初始容量 HashSet(int initialCapacity,float loadFactor) 创建一个散列集合，并指定集合的初始容量和装填因子

以下是使用这些方法的代码示例：

import java.util.*; public class HashSetExample { public static void main(String[] args) { // 使用HashSet()构造方法 HashSet<Integer> hashSet1 = new HashSet<>(); hashSet1.add(1); hashSet1.add(2); System.out.println("使用HashSet()构造的集合: " + hashSet1); // 使用HashSet(Collection c)构造方法 List<Integer> list = new ArrayList<>(); list.add(3); list.add(4); HashSet<Integer> hashSet2 = new HashSet<>(list); System.out.println("使用HashSet(Collection c)构造的集合: " + hashSet2); // 使用HashSet(int initialCapacity)构造方法 HashSet<Integer> hashSet3 = new HashSet<>(10); hashSet3.add(5); hashSet3.add(6); System.out.println("使用HashSet(int initialCapacity)构造的集合: " + hashSet3); // 使用HashSet(int initialCapacity, float loadFactor)构造方法 HashSet<Integer> hashSet4 = new HashSet<>(10, 0.8f); hashSet4.add(7); hashSet4.add(8); System.out.println("使用HashSet(int initialCapacity, float loadFactor)构造的集合: " + hashSet4); } }

注意事项：

当使用自定义类作为 HashSet 的元素时，必须重写 hashCode() 和 equals() 方法，以确保元素的唯一性判断正确。 在多线程环境下使用时，要进行同步处理，否则可能会出现数据不一致的问题。 LinkedHashSet 类

LinkedHashSet 是 Java 集合框架中的一个类，它结合了 HashSet 的哈希表存储特性和链表维护插入顺序的特性。下面从基本概念、特点、常用方法、示例代码等方面对 LinkedHashSet 类进行详细介绍。

基本概念

LinkedHashSet 继承自 HashSet 并实现了 Set 接口。它内部使用哈希表（HashMap）来存储元素，同时使用双向链表维护元素的插入顺序。这意味着当你遍历 LinkedHashSet 时，元素会按照它们被插入的顺序返回。

特点 元素唯一：和其他 Set 实现类一样，LinkedHashSet 不允许存储重复的元素。当你尝试添加重复元素时，LinkedHashSet 会忽略该操作。 保持插入顺序：LinkedHashSet 会维护元素的插入顺序，当你遍历集合时，元素会按照它们被插入的顺序依次返回。 非线程安全：LinkedHashSet 不是线程安全的。如果多个线程同时访问一个 LinkedHashSet，并且至少有一个线程修改了该集合，那么它必须在外部进行同步。可以使用 Collections.synchronizedSet 方法来包装 LinkedHashSet 以实现线程安全。 性能：LinkedHashSet 的基本操作（如 add、remove 和 contains）的时间复杂度是 ，和 HashSet 相同。但是由于需要维护链表，它的空间开销会略大一些。 构造方法 LinkedHashSet()：创建一个空的 LinkedHashSet，初始容量为 16，加载因子为 0.75。 LinkedHashSet(int initialCapacity)：创建一个具有指定初始容量的空 LinkedHashSet，加载因子为 0.75。 LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor)：创建一个具有指定初始容量和加载因子的空 LinkedHashSet。 LinkedHashSet(Collection<? extends E> c)：创建一个包含指定集合中所有元素的 LinkedHashSet。 常用方法

LinkedHashSet 继承了 HashSet 的大部分方法，因为它是 HashSet 的子类。以下是一些常用方法：

添加元素 boolean add(E e)：将指定的元素添加到集合中，如果集合中已经包含该元素，则返回 false。 boolean addAll(Collection<? extends E> c)：将指定集合中的所有元素添加到该集合中。 删除元素 void clear()：移除集合中的所有元素。 boolean remove(Object o)：如果集合中包含指定的元素，则将其移除。 查找元素 boolean contains(Object o)：如果集合包含指定的元素，则返回 true。 集合大小 int size()：返回集合中的元素数量。 遍历元素 可以使用迭代器（Iterator）、增强 for 循环或 forEach 方法来遍历 LinkedHashSet 中的元素。

以下是使用这些方法的代码示例：

import java.util.LinkedHashSet; public class LinkedHashSetExample { public static void main(String[] args) { // 创建一个 LinkedHashSet 并添加元素 LinkedHashSet<String> fruits = new LinkedHashSet<>(); fruits.add("Apple"); fruits.add("Banana")