第7章-第4节-Java中的Set集合和自然排序compareble

news2024/9/21 2:38:53

1、HashSet：

1）、 Set集合的特点

  • 元素存储可以有序，可以无序（要看选择的具体子类 HashSet 无序 LinkedHashSet（有序）,TreeSet（排序））

  • 没有索引，不能通过索引获取元素（即也不能使用普通for循环遍历）

  • 不可以存储重复的元素

    在某一些特定的场景，我们想要实现不能保存重复的元素的效果，此时使用Set集合就非常的合适

2）、 概述及特点

概述：HashSet集合是Set集合的子类，是一个具体的类。底层使用Hash表存储数据（hash本质就是一个数组）。HashSet存储数据使用的是HashMap的key部 分（HashMap我们明天会学习到，是一个双列的存储数据的结构）

存储数据的结构：数组 + 链表 + 红黑树

特点

  • 元素存储无序

  • 没有索引，不能通过索引获取元素（即也不能使用普通for循环遍历）

  • 不可以存储重复的元素

3）、 常用方法 

1>、增加：

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class AddDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Set<Integer> set = new HashSet<>();
        // 添加元素
        set.add(1);
        set.add(2);
        set.add(3);
        set.add(17);
        System.out.println(set);

        Set<String> set2 = new HashSet<>();
        // 添加元素
        set2.add("zhangsan");
        set2.add("lisi");
        set2.add("wangwu");
        set2.add("zhaoliu");
        set2.add(null);// 允许添加null值，但是只能添加一次
        System.out.println(set2);
    }
}

2>、删除：

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class RemoveDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new HashSet<>();
        // 添加元素
        set.add("zhangsan");
        set.add("lisi");
        set.add("wangwu");
        set.add("zhaoliu");
        System.out.println(set);

        // 删除元素
        boolean flag = set.remove("zhangsan");
        System.out.println(flag);
        System.out.println(set);

        System.out.println("-----优雅的分隔符-----");

        // 删除部分元素
        Set<String> set2 = new HashSet<>();
        set2.add("lisi");
        set2.add("zhaoliu");
        set2.add("zhangsan");

        boolean result = set.removeAll(set2);
        System.out.println(result);
        System.out.println(set);
        
        // 清空集合
        set.removeAll(set);
        System.out.println(set);
        set.clear();
        System.out.println(set);
    }
}

3>、修改：

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class UpdateDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new HashSet<>();
        // 添加元素
        set.add("zhangsan");
        set.add("lisi");
        set.add("wangwu");
        set.add("zhaoliu");
        System.out.println(set);

        // 没有修改的方法
    }
}

4>、查询：

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

public class SelectDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new HashSet<>();
        // 添加元素
        set.add("zhangsan");
        set.add("lisi");
        set.add("wangwu");
        set.add("zhaoliu");
        System.out.println(set);

        // 获取集合的长度
        System.out.println(set.size());

        // 查询是否包含某一个指定的值
        boolean flag = set.contains("zhangsan");
        System.out.println(flag);

        // 集合是否为空
        System.out.println(set.isEmpty());

        // 增强for循环
        for(String str : set) {
            System.out.println(str);
        }

        System.out.println("----------------------");

        // 迭代器
        Iterator<String> iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            String value = iterator.next();
            System.out.println(value);
        }
    }
}

4）、底层原理图：

备注：它的底层是用HashMap实现的， HashMap也是类似原理，后面章节会更具体的讲解HashMap。

2、TreeSet：

1）、学习了hashSet，无序不可重复。但是，有些时候，某些场景还是需要按照指定要求对数据进行排序。也就是说，要求我们的数据有序（此处 的有序指的不是存入顺序与取出顺序一致，而是按照指定的规则从大到小或者从小到大排序），比如，在录入学生考试成绩的时候 ，我就希望能够按照绩来进行排序。

很显然，这个功能使用HashSet没有办法实现，所以，我们需要学习TreeSet树结构，二叉树

2）、 概述及特点

概述：TreeSet实现了Set接口，存储的元素有序，可以按照一定的规则进行排序，具体排序方式取决于构造方法。

  • TreeSet()：根据其元素的自然排序进行排序

  • TreeSet(Comparator comparator) ：根据指定的比较器进行排序

    特点

  • 存储的元素有序

  • 没有带索引的方法，所以不能使用普通for循环遍历

  • 由于是Set集合，所以不包含重复元素的集合

    数据结构：采用的是红黑树的结构（本质上使用的是TreeMap的key部分）

    常用的方法与HashSet一致，这里不在进行演示，主要是讲解其排序的特点

3） 、保存基本数据类型及字符串

 1>、保存基本数据类型

import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;

public class TreeSetDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        Set<Integer> set = new TreeSet<>();
        set.add(5);
        set.add(4);
        set.add(2);
        set.add(1);
        set.add(3);
        set.add(3);// 不能保存重复的元素
        System.out.println(set);// 保存的元素有序
    }
}

2>、保存字符串类型

import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;

public class TreeSetDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new TreeSet<>();
        set.add("zhangsan");
        set.add("lisi");
        set.add("wangwu");
        set.add("zhaoliu");
        set.add("zhouqi");
        set.add("wangba");
        set.add("zhousan");// 不能存储重复的元素
        System.out.println(set);// 保存的元素有序
    }
}

3>、保存自定义类型

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

    public Student() {
    }

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

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public Integer getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(Integer age) {
        this.age = age;
    }
}
import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;

public class TreeSetDemo03 {
    public static void main(String[] args) {
        Set<Student> set = new TreeSet<>();
        set.add(new Student("zhangsan", 21));
        set.add(new Student("lisi", 19));
        set.add(new Student("wangwu", 18));
        set.add(new Student("wangba", 23));
        System.out.println(set);// 保存的元素有序
    }
}

异常为：java.lang.ClassCastException: com.woniu.treeset.Student cannot be cast to java.lang.Comparable。

类型转换异常，说是Student 不能 转换为 Comparable。Comparable在我们的代码里面没有涉及到，为什么会出现这个问题呢？Integer，String也是引用类型，我们在使用的时候没有出现这异常呢。

所以，我们来看一下String的源码

 3、自然排序compareble：

comparable ： 自然排序。是一个接口，只提供了一个方法：compareTo。就是排序的比较规则。如果使用TreeSet的无参构造方法保存自定义数据类型，那么该类应该实现comparable 接口，重写compareTo方法

public interface Comparable<T> {
    // 返回值为0，表示两个元素相等
    // 返回值为正整数，表示大于
    // 返回值为负整数，表示小于
    public int compareTo(T o);
}

案例演示

需求：存储学生对象并遍历，创建TreeSet集合使用无参构造方法。

要求：按照年龄从小到大排序。

public class Student implements Comparable<Student>{
    private String name;
    private Integer age;

    public Student() {
    }

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

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public Integer getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(Integer age) {
        this.age = age;
    }
    
    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    @Override
    public int compareTo(Student stu) {
        // 排序的规则
        // this表示需要添加进来的元素 --->         set.add(new Student("lisi", 19));  表示的是lisi
        // stu表示需要比较的对象，即已经存进集合里面的对象
        //System.out.println(stu.age + "---" + this.age);
        return this.age - stu.age;
    }
}
import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;

public class TreeSetDemo03 {
    public static void main(String[] args) {
        Set<Student> set = new TreeSet<>();
        set.add(new Student("zhangsan", 21));
        set.add(new Student("lisi", 19));
        set.add(new Student("wangwu", 18));
        set.add(new Student("wangba", 23));

        set.add(new Student("zhouqi", 21));
        System.out.println(set);// 保存的元素有序
    }
}

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