java集合类详解(五):Set

终身学习的程序猿 2010-12-01

1.1、概述      Java 中的Set和正好和数学上直观的集(set)的概念是相同的。Set最大的特性就是不允许在其中存放的元素是重复的。根据这个特点,我们就可以使用Set 这个接口来实现前面提到的关于商品种类的存储需求。Set 可以被用来过滤在其他集合中存放的元素,从而得到一个没有包含重复新的集合。

1.2、常用方法

按照定义,Set接口继承Collection接口,而且它不允许集合中存在重复项。所有原始方法都是现成的,没有引入新方法。具体的Set实现类依赖添加的对象的equals()方法来检查等同性。

我们简单的描述一下各个方法的作用:

publicintsize():返回set中元素的数目,如果set包含的元素数大于Integer.MAX_VALUE,返回Integer.MAX_VALUE

publicbooleanisEmpty():如果set中不含元素,返回true

publicbooleancontains(Objecto):如果set包含指定元素,返回true

publicIteratoriterator():返回set中元素的迭代器,元素返回没有特定的顺序

publicObject[]toArray():返回包含set中所有元素的数组

publicObject[]toArray(Object[]a):返回包含set中所有元素数组,返回数组运行时类型是指定数组运行时类型

publicbooleanadd(Objecto):如果set中不存在指定元素,则向set加入

publicbooleanremove(Objecto):如果set中存在指定元素,则从set中删除

publicbooleanremoveAll(Collectionc):如果set包含指定集合,则从set中删除指定集合的所有元素

publicbooleancontainsAll(Collectionc):如果set包含指定集合的所有元素,返回true。如果指定集合也是一个set,只有是当前set的子集时,方法返回true

publicbooleanaddAll(Collectionc):如果set中中不存在指定集合的元素,则向set中加入所有元素

publicbooleanretainAll(Collectionc):只保留set中所含的指定集合的元素(可选操作)。换言之,从set中删除所有指定集合不包含的元素。如果指定集合也是一个set,那么该操作修改set的效果是使它的值为两个set的交集

publicbooleanremoveAll(Collectionc):如果set包含指定集合,则从set中删除指定集合的所有元素

publicvoidclear():从set中删除所有元素

    “集合框架” 支持 Set 接口两种普通的实现:HashSet 和 TreeSet以及LinkedHashSet。下表中是Set的常用实现类的描述:

     Set,成员不能重复           

HashSet,外部无序地遍历成员。成员可为任意Object子类的对象,但如果覆盖了equals方法,同时注意修改hashCode方法。

TreeSet,外部有序地遍历成员;附加实现了SortedSet,支持子集等要求顺序的操作,成员要求实现Comparable接口,或者使用Comparator构造TreeSet。成员一般为同一类型。

     LinkedHashSet ,外部按成员的插入顺序遍历成员,成员与HashSet成员类似,成员可为任意Object子类的对象,但如果覆盖了equals方法,同时注意修改hashCode方法。附加实现了SortedSet, 支持子集等要求顺序的操作 成员要求实现Comparable接口,或者使用Comparator构造TreeSet。成员一般为同一类型。 外部按成员的插入顺序遍历成员 成员与HashSet成员类似

     在更多情况下,您会使用 HashSet 存储重复自由的集合。同时HashSet中也是采用了Hash算法的方式进行存取对象元素的。所以添加到 HashSet 的对象对应的类也需要采用恰当方式来实现 hashCode() 方法。虽然大多数系统类覆盖了 Object 中缺省的 hashCode() 实现,但创建您自己的要添加到 HashSet 的类时,别忘了覆盖 hashCode()。

对于Set的使用,我们先以一个简单的例子来说明:

import java.util.*;

 

public class HashSetDemo {

   public static void main(String[] args) {

      Set set1 = new HashSet();

      if (set1.add("a")) {// 添加成功

        System.out.println("1 add true");

      }

      if (set1.add("a")) {// 添加失败

        System.out.println("2 add true");

      }

      set1.add("000");// 添加对象到Set集合中

      set1.add("111");

      set1.add("222");

      System.out.println("集合set1的大小:" + set1.size());

      System.out.println("集合set1的内容:" + set1);

      set1.remove("000");// 从集合set1中移除掉 "000" 这个对象

      System.out.println("集合set1移除 000 后的内容:" + set1);

      System.out.println("集合set1中是否包含000 :" + set1.contains("000"));

      System.out.println("集合set1中是否包含111 :" + set1.contains("111"));

      Set set2 = new HashSet();

      set2.add("111");

      set2.addAll(set1);// 将set1 集合中的元素全部都加到set2中

      System.out.println("集合set2的内容:" + set2);

      set2.clear();// 清空集合 set1 中的元素

      System.out.println("集合set2是否为空 :" + set2.isEmpty());

      Iterator iterator = set1.iterator();// 得到一个迭代器

      while (iterator.hasNext()) { // 遍历

        Object element = iterator.next();

        System.out.println("iterator = " + element);

      }

      // 将集合set1转化为数组

      Object s[] = set1.toArray();

      for (int i = 0; i < s.length; i++) {

        System.out.println(s[i]);

      }

   }

}

程序执行的结果为:

1addtrue

集合set1的大小:4

集合set1的内容:[222,a,000,111]

集合set1移除000后的内容:[222,a,111]

集合set1中是否包含000:false

集合set1中是否包含111:true

集合set2的内容:[222,a,111]

集合set2是否为空:true

iterator=222

iterator=a

iterator=111

222

a

111

从上面的这个简单的例子中,我们可以发现,Set中的方法与直接使用Collection中的方法一样。唯一需要注意的就是Set中存放的元素不能重复。

我们再看一个例子,来了解一下其它的Set的实现类的特性:

packagec08;

importjava.util.*;

publicclassSetSortExample{

publicstaticvoidmain(Stringargs[]){

Setset1=newHashSet();

Setset2=newLinkedHashSet();

for(inti=0;i<5;i++){

//产生一个随机数,并将其放入Set中

ints=(int)(Math.random()*100);

set1.add(newInteger(s));

set2.add(newInteger(s));

System.out.println("第"+i+"次随机数产生为:"+s);

}

System.out.println("未排序前HashSet:"+set1);

System.out.println("未排序前LinkedHashSet:"+set2);

//使用TreeSet来对另外的Set进行重构和排序

SetsortedSet=newTreeSet(set1);

System.out.println("排序后TreeSet:"+sortedSet);

}

}

该程序的一次执行结果为:

第0次随机数产生为:96

第1次随机数产生为:64

第2次随机数产生为:14

第3次随机数产生为:95

第4次随机数产生为:57

未排序前HashSet:[64,96,95,57,14]

未排序前LinkedHashSet:[96,64,14,95,57]

排序后TreeSet:[14,57,64,95,96]

从这个例子中,我们可以知道HashSet的元素存放顺序和我们添加进去时候的顺序没有任何关系,而LinkedHashSet则保持元素的添加顺序。TreeSet则是对我们的Set中的元素进行排序存放。

一般来说,当您要从集合中以有序的方式抽取元素时,TreeSet实现就会有用处。为了能顺利进行,添加到TreeSet的元素必须是可排序的。而您同样需要对添加到TreeSet中的类对象实现Comparable接口的支持。对于Comparable接口的实现,在前一小节的Map中已经简单的介绍了一下。我们暂且假定一棵树知道如何保持java.lang包装程序器类元素的有序状态。一般说来,先把元素添加到HashSet,再把集合转换为TreeSet来进行有序遍历会更快。这点和HashMap的使用非常的类似。

其实Set的实现原理是基于Map上面的。通过下面我们对Set的进一步分析大家就能更加清楚的了解这点了。

1.3、实现原理

Java中Set的概念和数学中的集合(set)一致,都表示一个集内可以存放的元素是不能重复的。

前面我们会发现,Set中很多实现类和Map中的一些实现类的使用上非常的相似。而且前面再讲解Map的时候,我们也提到:Map中的“键值对”,其中的“键”是不能重复的。这个和Set中的元素不能重复一致。我们以HashSet为例来分析一下,会发现其实Set利用的就是Map中“键”不能重复的特性来实现的。

先看看HashSet中的有哪些属性:

再结合构造函数来看看:

通过这些方法,我们可以发现,其实HashSet的实现,全部的操作都是基于HashMap来进行的。我们看看是如何通过HashMap来保证我们的HashSet的元素不重复性的:

看到这个操作我们可以发现HashSet的巧妙实现:就是建立一个“键值对”,“键”就是我们要存入的对象,“值”则是一个常量。这样可以确保,我们所需要的存储的信息之是“键”。而“键”在Map中是不能重复的,这就保证了我们存入Set中的所有的元素都不重复。而判断是否添加元素成功,则是通过判断我们向Map中存入的“键值对”是否已经存在,如果存在的话,那么返回值肯定是常量:PRESENT,表示添加失败。如果不存在,返回值就为null表示添加成功。

我们再看看其他的方法实现:

了解了这些后,我们就不难理解,为什么HashMap中需要注意的地方,在HashSet中也同样的需要注意。其他的Set的实现类也是差不多的原理。

至此对于Set我们就应该能够比较好的理解了。

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