[数据结构]HashSet与LinkedHashSet的底层原理学习心得

我们区分list和set集合的标准是三个：有无顺序，可否重复，有无索引。
list的答案是：有顺序，可重复，有索引。这也就是ArrayList和LinkedList的共性
set的答案是：顺序内部再区分,不可以重复，无索引
我们接下来可以通过顺序的标准在set集合中进行再区分：
1.HashSet无顺序
2.LinkedHashSet有顺序
3.TreeSet可排序

Hashset的底层是哈希表->一种对于增删改查数据性能较好的数据结构
分析哈希表的构成：
Before JDK8:数组+链表
After JDK8:数组+链表+红黑树
哈希值：哈希表的灵魂所在->对象的整数表现形式
我们可以使用Object类中的hashcode方法来计算某个对象,运算结果是int类型的整数
问题来了：我们会拿对象的什么来进行计算？答案是：地址值
举个简单的例子：
现在有一个对象的地址值是0x0011 我通过这个地址值算出来一个哈希值:6794651616
然后我们在哈希表内添加元素的时候，注意，是在有索引的哈希表内添加元素的时候
这里我们避免一个认识误区:Hashset是没有索引的，但是构成Hashset的底层数据结构-哈希表是有索引的
我们将添加的元素在哈希表上的索引index的公式给出：
int index=(数组长度-1)&哈希值; 这里又证明了先前我们提出的哈希表底层原理：数组+链表+红黑树（JDK8以前）
那么此时我们会有一个问题：在Object类下的hashcode和复写后的hashcode产生的哈希值是一样的么？
答案是不一样的->
如果没有重写hashcode方法:不同对象计算出的哈希值是不同的
如果已经重写hashcode方法：不同的对象只要属性值相同，计算出的哈希值是一样的
这句话有点晦涩难懂，我们举个例子：
我需要构建一个学生信息管理系统，需要添加两个学生的名字进去 两个"小明"
如果我使用了object的hashcode 那么计算出的哈希值两次是不一样的 于是两个小明会被分配到不同的空间
但是如果我使用了重写后的hashcode 那么计算出的哈希值两次都是一样的 小明都会被储存到同一块区域当中去
但是注意：在小部分的情况下 不同的属性值或者不同的属性值计算机出的哈希值是一样的
这样的情况就是：哈希碰撞。因为int的范围是-21E到+21E 但是我现在创建50E个对象
一点有8E对象的哈希值是一样的 这样就会发生哈希碰撞 但是这样的极端概率是不高的

1.首先创建一个默认长度为16 默认加载因子是0.75的数组 数组名叫table
2.根据元素的哈希值跟数组的长度进行计算 计算出当前元素应存入的位置
公式: int index= (数组元素-1)&哈希值; 注意&是按位与
3.判断当前这个index对应的位置是否是Null 如果是null直接存入
4.如果当前位置不是Null 就说明已经有元素了 调用equals方法来比较属性值
例子:比如我要在Index为4的位置存入一个新的数据 但是4位置已经有数据了
5.如果属性值是一样：不存
  属性值不一样：存入数组，形成链表（JDK8以前 新的元素存入数组 老的元素挂在新元素下面）
                                (JDK8以后 新元素挂在老元素下面)
 加载因子是什么：数组的扩容时机：
 16x0.75=12元素满时添加
 6.红黑树的出现：我们先前谈到了在哈希表的相同位置添加元素会触发equals方法
 然后新的数据会挂载在哈希表的下面，其中红黑树就是一种jdk8以后产生的新挂载方法
 JDK8满足条件：a.链表长度超过8 b.数组长度>=64
 7.集合中储存的是自定义对象，必须要重写hashcode和equals方法
 前者的目的是为了属性值取代地址值，后者的目的是用属性值去进行比较
 我们构造链表和树的目的就是为了减少哈希碰撞

 Hashset为什么没有索引 Hash表上挂着许多的链表和红黑树 无法准确的表示具体的索引 因为一个index上可以挂着红黑树和链表 你如何确定二者的索引呢?

 学习问答题：
 Q1:Hashset的集合的底层数据结构是什么样的
 答案：HashTable（散列表）在JDK8以前 HashTable由数组和链表构成的 在JDK8以后由数组 链表 红黑树构成
 一个HashTable的所谓索引也就是Hashbucket（哈希桶），每一个哈希桶上可以挂载链表和红黑树
 Q2:Hashset添加元素的过程是如何的
 答案：如果哈希值对应的Hashbucket为Null 直接添加 else 再调用equals进行判断 一样就不存 不一样就存

 Q3 Hashset为什么取和存的顺序不一样
 答案：我遍历一个hashset其实是从hashtable的序号为0的hashbucket开始的 但是我存入一个元素到hashbucket是根据hashcode算出来的
 读取和存入执行的过程是不一样的
 Q4:HashSet为什么没有索引：
 答案:使用到了链表和红黑树挂在hashbucket上面 过于复杂无法用索引表示
 Q5:HashSet是用什么机制去保证去重复的？
 答案：重写后的equals方法

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LinkedHashSet底层原理
有序，不重复，无索引
底层数据结构：哈希表+链表

import java.util.*;

public class Main{
    public static void main(String[] args){
 /*
 我们区分list和set集合的标准是三个：有无顺序，可否重复，有无索引。
 list的答案是：有顺序，可重复，有索引。这也就是ArrayList和LinkedList的共性
 set的答案是：顺序内部再区分,不可以重复，无索引
 我们接下来可以通过顺序的标准在set集合中进行再区分：
 1.HashSet无顺序
 2.LinkedHashSet有顺序
 3.TreeSet可排序
  */
        Set<String> Hash = new HashSet<>();
        Set<String> LinkedHash = new LinkedHashSet<>();
        Set<String> TreeSet = new TreeSet<>();
        Hash.add("张三");
        Hash.add("李四");
        Hash.add("王五");
        //1.ForEach+lambda表达式遍历
        Hash.forEach(s->System.out.println(s));
        //2.加强for循环遍历
        for(String s:Hash){
            System.out.println(s);
        }
        //3.迭代器遍历
        Iterator<String> it = Hash.iterator();
        while(it.hasNext()){
            System.out.println(it.next());
        }
        //现在我们开始系统学习set,第一课：Hashset
        /*
        Hashset的底层是哈希表->一种对于增删改查数据性能较好的数据结构
        分析哈希表的构成：
        Before JDK8:数组+链表
        After JDK8:数组+链表+红黑树
        哈希值：哈希表的灵魂所在->对象的整数表现形式
        我们可以使用Object类中的hashcode方法来计算某个对象,运算结果是int类型的整数
        问题来了：我们会拿对象的什么来进行计算？答案是：地址值
        举个简单的例子：
        现在有一个对象的地址值是0x0011 我通过这个地址值算出来一个哈希值:6794651616
        然后我们在哈希表内添加元素的时候，注意，是在有索引的哈希表内添加元素的时候
        这里我们避免一个认识误区:Hashset是没有索引的，但是构成Hashset的底层数据结构-哈希表是有索引的
        我们将添加的元素在哈希表上的索引index的公式给出：
        int index=(数组长度-1)&哈希值; 这里又证明了先前我们提出的哈希表底层原理：数组+链表+红黑树（JDK8以前）
        那么此时我们会有一个问题：在Object类下的hashcode和复写后的hashcode产生的哈希值是一样的么？
        答案是不一样的->
        如果没有重写hashcode方法:不同对象计算出的哈希值是不同的
        如果已经重写hashcode方法：不同的对象只要属性值相同，计算出的哈希值是一样的
        这句话有点晦涩难懂，我们举个例子：
        我需要构建一个学生信息管理系统，需要添加两个学生的名字进去 两个"小明"
        如果我使用了object的hashcode 那么计算出的哈希值两次是不一样的 于是两个小明会被分配到不同的空间
        但是如果我使用了重写后的hashcode 那么计算出的哈希值两次都是一样的 小明都会被储存到同一块区域当中去
        但是注意：在小部分的情况下 不同的属性值或者不同的属性值计算机出的哈希值是一样的
        这样的情况就是：哈希碰撞。因为int的范围是-21E到+21E 但是我现在创建50E个对象
        一点有8E对象的哈希值是一样的 这样就会发生哈希碰撞 但是这样的极端概率是不高的
         */

        //1.创建一个对象
        Student s1=new Student("小明",23);
        Student s2=new Student("小明",23);

        //2.如果没有重写hashcode s1和s2返回的哈希值是不一样的
        System.out.println(s1.hashCode());
        System.out.println(s2.hashCode());
        //你会发现在Student重写hashcode后的返回哈希值是一样的
        //这里的重写我们用alt+insert的便捷键来进行重写

        //哈希碰撞的特例：
        System.out.println("abc".hashCode());
        System.out.println("acD".hashCode());

        //Hashcode在JDK8以前的底层原理
        /*
        1.首先创建一个默认长度为16 默认加载因子是0.75的数组 数组名叫table
        2.根据元素的哈希值跟数组的长度进行计算 计算出当前元素应存入的位置
        公式: int index= (数组元素-1)&哈希值; 注意&是按位与
        3.判断当前这个index对应的位置是否是Null 如果是null直接存入
        4.如果当前位置不是Null 就说明已经有元素了 调用equals方法来比较属性值
        例子:比如我要在Index为4的位置存入一个新的数据 但是4位置已经有数据了
        5.如果属性值是一样：不存
          属性值不一样：存入数组，形成链表（JDK8以前 新的元素存入数组 老的元素挂在新元素下面）
                                        (JDK8以后 新元素挂在老元素下面)
         加载因子是什么：数组的扩容时机：
         16x0.75=12元素满时添加
         6.红黑树的出现：我们先前谈到了在哈希表的相同位置添加元素会触发equals方法
         然后新的数据会挂载在哈希表的下面，其中红黑树就是一种jdk8以后产生的新挂载方法
         JDK8满足条件：a.链表长度超过8 b.数组长度>=64
         7.集合中储存的是自定义对象，必须要重写hashcode和equals方法
         前者的目的是为了属性值取代地址值，后者的目的是用属性值去进行比较
         我们构造链表和树的目的就是为了减少哈希碰撞

         Hashset为什么没有索引 Hash表上挂着许多的链表和红黑树 无法准确的表示具体的索引 因为一个index上可以挂着红黑树和链表 你如何确定二者的索引呢?

         学习问答题：
         Q1:Hashset的集合的底层数据结构是什么样的
         答案：HashTable（散列表）在JDK8以前 HashTable由数组和链表构成的 在JDK8以后由数组 链表 红黑树构成
         一个HashTable的所谓索引也就是Hashbucket（哈希桶），每一个哈希桶上可以挂载链表和红黑树
         Q2:Hashset添加元素的过程是如何的
         答案：如果哈希值对应的Hashbucket为Null 直接添加 else 再调用equals进行判断 一样就不存 不一样就存

         Q3 Hashset为什么取和存的顺序不一样
         答案：我遍历一个hashset其实是从hashtable的序号为0的hashbucket开始的 但是我存入一个元素到hashbucket是根据hashcode算出来的
         读取和存入执行的过程是不一样的
         Q4:HashSet为什么没有索引：
         答案:使用到了链表和红黑树挂在hashbucket上面 过于复杂无法用索引表示
         Q5:HashSet是用什么机制去保证去重复的？
         答案：重写后的equals方法

        ————————————————————————————————————————————
        LinkedHashSet底层原理
        有序，不重复，无索引
        底层数据结构：哈希表+链表






         */

    }
}

 1.首先创建一个默认长度为16 默认加载因子是0.75的数组 数组名叫table
        2.根据元素的哈希值跟数组的长度进行计算 计算出当前元素应存入的位置
        公式: int index= (数组元素-1)&哈希值; 注意&是按位与
        3.判断当前这个index对应的位置是否是Null 如果是null直接存入
        4.如果当前位置不是Null 就说明已经有元素了 调用equals方法来比较属性值
        例子:比如我要在Index为4的位置存入一个新的数据 但是4位置已经有数据了
        5.如果属性值是一样：不存
          属性值不一样：存入数组，形成链表（JDK8以前 新的元素存入数组 老的元素挂在新元素下面）
                                        (JDK8以后 新元素挂在老元素下面)
         加载因子是什么：数组的扩容时机：
         16x0.75=12元素满时添加
         6.红黑树的出现：我们先前谈到了在哈希表的相同位置添加元素会触发equals方法
         然后新的数据会挂载在哈希表的下面，其中红黑树就是一种jdk8以后产生的新挂载方法
         JDK8满足条件：a.链表长度超过8 b.数组长度>=64
         7.集合中储存的是自定义对象，必须要重写hashcode和equals方法
         前者的目的是为了属性值取代地址值，后者的目的是用属性值去进行比较
         我们构造链表和树的目的就是为了减少哈希碰撞

         Hashset为什么没有索引 Hash表上挂着许多的链表和红黑树 无法准确的表示具体的索引 因为一个index上可以挂着红黑树和链表 你如何确定二者的索引呢?

         学习问答题：
         Q1:Hashset的集合的底层数据结构是什么样的
         答案：HashTable（散列表）在JDK8以前 HashTable由数组和链表构成的 在JDK8以后由数组 链表 红黑树构成
         一个HashTable的所谓索引也就是Hashbucket（哈希桶），每一个哈希桶上可以挂载链表和红黑树
         Q2:Hashset添加元素的过程是如何的
         答案：如果哈希值对应的Hashbucket为Null 直接添加 else 再调用equals进行判断 一样就不存 不一样就存

         Q3 Hashset为什么取和存的顺序不一样
         答案：我遍历一个hashset其实是从hashtable的序号为0的hashbucket开始的 但是我存入一个元素到hashbucket是根据hashcode算出来的
         读取和存入执行的过程是不一样的
         Q4:HashSet为什么没有索引：
         答案:使用到了链表和红黑树挂在hashbucket上面 过于复杂无法用索引表示
         Q5:HashSet是用什么机制去保证去重复的？
         答案：重写后的equals方法

        ————————————————————————————————————————————
        LinkedHashSet底层原理
        有序，不重复，无索引
        底层数据结构：哈希表+链表

import java.util.Objects;

public class Student
{
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Student student = (Student) o;
        return age == student.age && Objects.equals(name, student.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age);
    }

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    /**
     * 获取
     * @return name
     */
    public String getName() {
        return name;
    }

    /**
     * 设置
     * @param name
     */
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    /**
     * 获取
     * @return age
     */
    public int getAge() {
        return age;
    }

    /**
     * 设置
     * @param age
     */
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String toString() {
        return "Student{name = " + name + ", age = " + age + "}";
    }
}

 @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Student student = (Student) o;
        return age == student.age && Objects.equals(name, student.name);
    }