当前位置： 首页 > news >正文

set集合（HashSet、LinkedHashSet、TreeSet）

news 2025/7/26 9:02:54

目录

set集合：Java 中的 Set 是一种集合接口，属于 Java 集合框架（java.util 包）的一部分，它继承自 Collection 接口。Set 集合的核心特点是不允许包含重复元素，并且最多只能包含一个 null 元素（具体取决于HashSet、LinkedHashSet、TreeSet三个实现类）。

一、HashSet:

1、底层原理：

2、主要特性：

（1）无重复元素：添加重复元素时会被自动过滤（add() 方法返回 false），这是通过元素的 hashCode() 和 equals() 方法判断的。

（2）无序性：元素的存储顺序与添加顺序无关，且遍历顺序可能随时间变化（不保证稳定性）.

（3）允许 null 元素：但最多只能存储一个 null（因为不允许重复）。

（4）高效性能：添加、删除、查询元素的平均时间复杂度为 O(1)，这得益于哈希表的快速访问特性。

（5）非线程安全：多线程环境下需手动同步（如使用 Collections.synchronizedSet() 包装）。

3、初始化：

（1）public HashSet()：创建一个默认为空的HashSet

（2）public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor)：initialCapacity（初始容量）指哈希表在创建时的初始桶（bucket）数量，默认值为 16。容量必须是 2 的幂次方（哈希表会自动调整为最接近的 2 的幂），这是为了优化哈希计算的效率。loadFactor（加载因子）是哈希表扩容的阈值比例，默认值为 0.75f，计算公式：扩容值 = 当前容量 × 加载因子。当元素数量超过阈值时，哈希表会自动扩容（容量翻倍），以减少哈希冲突。

（3）public HashSet(Collectionc)：创建一个容器内容为c的集合。

4、常用方法：

（1）public boolean add(E e)：向集合中添加元素。

（2）public boolean remove(Object o)：集合中删除元素。

（3）public void clear()：清空集合元素。

（4）public int size()：返回集合中元素的数量。

（5）boolean addAll(Collectionc)： 插入一个collection 集合，插入的时候只要成功的添加一个元素，返回值就为true。

（6）boolean isEmpty()：判空

（7）boolean contains(Object o)： 判断元素是否存在。

5、集合遍历：

二、LinkedHashSet：

1、底层原理：

2、主要特性：

（1）有序性：与 HashSet 的无序性不同，LinkedHashSet 会通过双向链表记录元素的插入顺序，因此遍历元素时会按照添加顺序输出。有序指的是元素放入的顺序

（2）无重复元素：和所有 Set 实现类一样，LinkedHashSet 不允许存储重复元素，判断重复的逻辑与 HashSet 一致（依赖 hashCode() 和 equals() 方法）。

（3）允许 null 元素：最多只能包含一个 null 元素。

（4）与HashSet 的初始化、常用方法、遍历一样

三、TreeSet:

1、底层实现：

2、主要特性：

（1）有序性：元素会按照自然排序（默认）或自定义排序规则进行排序，而非插入顺序。

（2）无重复元素：与所有 Set 实现类一样，不允许重复元素，重复元素会被自动过滤。

（3）不允许 null 元素：插入 null 会抛出 NullPointerException（因为需要比较元素大小）。

（4）性能：添加、删除、查询元素的时间复杂度为 O(log n)，适合需要排序且频繁操作的场景。

（5）非线程安全：多线程环境下需手动同步（如使用 Collections.synchronizedSortedSet() 包装）。

3、初始化：

（1）public  TreeSet（）： 构造一个空的有序set集合

（2）public TreeSet(Comparatorcomparator)构造一个传入排序规则的有序Set集合

（3）public TreeSet(Collectionc):构造一个集合元素为c的有序Set集合

4、Set集合如何过滤重复元素

四、HashSet、LinkedHashSet、TreeSet三者区别：

set集合：Java 中的 Set 是一种集合接口，属于 Java 集合框架（java.util 包）的一部分，它继承自 Collection 接口。Set 集合的核心特点是不允许包含重复元素，并且最多只能包含一个 null 元素（具体取决于HashSet、LinkedHashSet、TreeSet三个实现类）。

一、HashSet:

1、底层原理：

    HashSet 内部通过 HashMap 实现（维护一个 HashMap 实例）：存储的元素被作为 HashMap 的 key，而 value 则是一个固定的空对象（PRESENT）。元素的去重逻辑依赖于 HashMap 的 key 不重复特性.

2、主要特性：
（1）无重复元素：添加重复元素时会被自动过滤（add() 方法返回 false），这是通过元素的 hashCode() 和 equals() 方法判断的。
（2）无序性：元素的存储顺序与添加顺序无关，且遍历顺序可能随时间变化（不保证稳定性）.
（3）允许 null 元素：但最多只能存储一个 null（因为不允许重复）。
（4）高效性能：添加、删除、查询元素的平均时间复杂度为 O(1)，这得益于哈希表的快速访问特性。
（5）非线程安全：多线程环境下需手动同步（如使用 Collections.synchronizedSet() 包装）。
3、初始化：
（1）public HashSet()：创建一个默认为空的HashSet
（2）public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor)：initialCapacity（初始容量）指哈希表在创建时的初始桶（bucket）数量，默认值为 16。容量必须是 2 的幂次方（哈希表会自动调整为最接近的 2 的幂），这是为了优化哈希计算的效率。loadFactor（加载因子）是哈希表扩容的阈值比例，默认值为 0.75f，计算公式：扩容值 = 当前容量 × 加载因子。当元素数量超过阈值时，哈希表会自动扩容（容量翻倍），以减少哈希冲突。
（3）public HashSet(Collection<? extends E> c)：创建一个容器内容为c的集合。
4、常用方法：
（1）public boolean add(E e)：向集合中添加元素。
（2）public boolean remove(Object o)：集合中删除元素。
（3）public void clear()：清空集合元素。
（4）public int size()：返回集合中元素的数量。
（5）boolean addAll(Collection<? extends E> c)： 插入一个collection 集合，插入的时候只要成功的添加一个元素，返回值就为true。
（6）boolean isEmpty()：判空
（7）boolean contains(Object o)： 判断元素是否存在。
       HashSet<String> hs1 = new HashSet<>();//添加元素集合boolean b1 = hs1.add("曹操");hs1.add("周瑜");hs1.add("晁盖");boolean b2 = hs1.add("曹操");System.out.println("第一次添加元素："+b1);System.out.println("第二次添加元素："+b2);//快速生成list集合List<String> list = Arrays.asList("小乔","大乔","诸葛亮","晁盖");boolean b3 = hs1.addAll(list);  //添加元素集合，只要成功的添加一个元素，返回值就为trueSystem.out.println("添加集合是否成功："+b3);System.out.println(hs1);System.out.println("元素个数为："+hs1.size());System.out.println("元素是否存在："+hs1.contains("小乔"));System.out.println("元素是否为空："+hs1.isEmpty());//删除boolean b1=hs1.remove("小乔");System.out.println("删除元素是否成功："+b1);System.out.println(hs1);//清空hs1.clear();System.out.println(hs1);
5、集合遍历：

迭代器遍历：Iterator<E> iterator()

        Iterator<String> itor = hs1.iterator();while(itor.hasNext()){System.out.println(itor.next());}System.out.println("===============");for (String str:hs1) {System.out.println(str);}

二、LinkedHashSet：

1、底层原理：

       基于 HashMap 实现（与 HashSet 相同），但额外通过链表记录元素顺序，本质是一个 "Linked HashMap" 的 key 集合。  

2、主要特性：
（1）有序性：与 HashSet 的无序性不同，LinkedHashSet 会通过双向链表记录元素的插入顺序，因此遍历元素时会按照添加顺序输出。有序指的是元素放入的顺序
（2）无重复元素：和所有 Set 实现类一样，LinkedHashSet 不允许存储重复元素，判断重复的逻辑与 HashSet 一致（依赖 hashCode() 和 equals() 方法）。
（3）允许 null 元素：最多只能包含一个 null 元素。
（4）与HashSet 的初始化、常用方法、遍历一样

三、TreeSet:

1、底层实现：

   TreeSet 内部依赖 TreeMap 实现（维护一个 TreeMap 实例）：存储的元素被作为 TreeMap 的 key，value 是一个固定的空对象（PRESENT）。排序逻辑完全依赖 TreeMap 的 key 排序特性。元素必须可比较（要么实现 Comparable，要么提供 Comparator），否则会抛出 ClassCastException。排序规则需与 equals() 方法保持一致（即 compareTo() 返回 0 时，equals() 应返回 true），否则可能出现逻辑矛盾（如元素被视为不同但排序位置相同）。

2、主要特性：
（1）有序性：元素会按照自然排序（默认）或自定义排序规则进行排序，而非插入顺序。
（2）无重复元素：与所有 Set 实现类一样，不允许重复元素，重复元素会被自动过滤。
（3）不允许 null 元素：插入 null 会抛出 NullPointerException（因为需要比较元素大小）。
（4）性能：添加、删除、查询元素的时间复杂度为 O(log n)，适合需要排序且频繁操作的场景。
（5）非线程安全：多线程环境下需手动同步（如使用 Collections.synchronizedSortedSet() 包装）。
3、初始化：
（1）public  TreeSet（）： 构造一个空的有序set集合
（2）public TreeSet(Comparator<? super E> comparator)构造一个传入排序规则的有序Set集合
（3）public TreeSet(Collection<? extends E> c):构造一个集合元素为c的有序Set集合
4、Set集合如何过滤重复元素

核心原理：（1）hashCode() 方法：计算元素的哈希值，用于快速定位元素在底层数据结构（如哈希表）中的存储位置。两个相同的元素必须返回相同的哈希值。（2）equals() 方法：用于精确比较两个元素是否为 "逻辑上的相同元素"。当两个元素的哈希值相同时，会通过 equals() 进一步确认是否为重复元素。

自定义对象去重的关键：对于自定义类的对象，需同时重写 hashCode() 和 equals() 方法（TreeSet 需保证排序逻辑与 equals() 一致），否则可能导致去重失效。

例如：

package com.yuan.treeset;import java.util.Comparator;
import java.util.Objects;
import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;public class Book implements Comparable<Book> {private String bookName;private String authorName;private int pageSize;private double price;public Book(String bookName, String authorName, int pageSize, double price) {this.bookName = bookName;this.authorName = authorName;this.pageSize = pageSize;this.price = price;}@Overridepublic boolean equals(Object o) {if (this == o) return true;if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;Book book = (Book) o;return pageSize == book.pageSize && Double.compare(book.price, price) == 0 && Objects.equals(bookName, book.bookName) && Objects.equals(authorName, book.authorName);}@Overridepublic String toString() {return "Book{" +"bookName='" + bookName + '\'' +", authorName='" + authorName + '\'' +", pageSize=" + pageSize +", price=" + price +'}' + "\n";}@Overridepublic int compareTo(Book o) {int result = this.pageSize - o.pageSize;if (result == 0) {return this.bookName.compareTo(o.bookName);}return result;}@Overridepublic int hashCode() {return Objects.hash(bookName, authorName, pageSize, price);}public String getBookName() {return bookName;}public void setBookName(String bookName) {this.bookName = bookName;}public String getAuthorName() {return authorName;}public void setAuthorName(String authorName) {this.authorName = authorName;}public int getPageSize() {return pageSize;}public void setPageSize(int pageSize) {this.pageSize = pageSize;}public double getPrice() {return price;}public void setPrice(double price) {this.price = price;}
}class Demo01 {public static void main(String[] args) {//TreeSet是可排序的，且唯一的:// 在使用TreeSet时需要注意，一定要提供排序规则给对象(泛型类实现comparable接口或者对象提供Comparator对象)//1.无参的构造方法，排序规则使用泛型类型这个类定义的排序规则//2.有参构造TreeSet(Comparator comparator)排序比较规则按照传入的参数的规则为准Set<Book> set = new TreeSet<>();Book b1 = new Book("明朝那些事1", "当年明月1", 1231, 89.0);Book b2 = new Book("明朝那些事2", "当年明月2", 121, 89.0);Book b3 = new Book("明朝那些事3", "当年明月3", 11, 90.0);Book b4 = new Book("明朝那些事4", "当年明月1", 1231, 89.0);set.add(b1);set.add(b2);set.add(b3);set.add(b4);System.out.println(set);}}class Demo02 {public static void main(String[] args) {//如果泛型类型不是Comparable类型，必须要提供一个Comparator对象提供比较规则。Set<Book> set = new TreeSet<>(new Comparator<Book>() {@Overridepublic int compare(Book o1, Book o2) {//按照书的价格进行比较if(o1.getPrice()>o2.getPrice()){return 1;}else if (o1.getPrice() == o2.getPrice()) {return 0;}else {return -1;}}});Book b1 = new Book("明朝那些事1", "当年明月1", 1231, 89.0);Book b2 = new Book("明朝那些事2", "当年明月2", 121, 100.0);Book b3 = new Book("明朝那些事3", "当年明月3", 11, 90.0);Book b4 = new Book("明朝那些事4", "当年明月1", 1231, 89.0);set.add(b1);set.add(b2);set.add(b3);set.add(b4);System.out.println(set);}
}

四、HashSet、LinkedHashSet、TreeSet三者区别：

实现类排序特性底层结构时间复杂度（增删查）
HashSet无序哈希表O (1)（平均）
LinkedHashSet保持插入顺序哈希表 + 链表O (1)（平均）
TreeSet自然排序 / 自定义排序红黑树O(log n)

http://www.dtcms.com/a/296323.html

相关文章：

  • MySQL数据库迁移至国产数据库测试案例
  • 二、计算机网络技术——第6章：应用层
  • 深入理解 ThreadLocal：从原理到最佳实践
  • Vue实现地图图片动态轨迹组件，支持放大缩小重置，兼容触摸等
  • Uniapp中使用vue3语法
  • vue3升级了哪些重要功能
  • vite+vue3 工程-SVG图标配置使用指南——vite-plugin-svg-icons 插件
  • pytest中使用skip跳过某个函数
  • 4.1.2 XmlInclude 在 C# 中的作用及示例
  • 【软件与环境】--SSH连接远程服务器工具：FinalShell
  • C语言：详解文件操作
  • 【Java工程师面试全攻略】Day12：系统安全与高可用设计
  • 嵌入式linux I2C 设备开发调试 使用i2cget 工具失败的问题
  • JavaScript性能优化实战指南：从原理到最佳实践
  • Flink-1.19.0源码详解7-Flink集群端调度
  • 跨境支付入门～国际支付结算（区块链篇）
  • jina-embedding-v4 环境搭建全过程
  • 2025年“创新杯”（原钉钉杯） B题 详细建模思路
  • 牛客网刷题进阶挑战VL25——VL49
  • 【Linux网络编程】传输层协议 - UDP
  • 【数据结构初阶】--二叉树(二)
  • M²IV：面向大型视觉-语言模型中高效且细粒度的多模态上下文学习
  • BI 系统数据看板全解析：让数据可视化驱动业务决策
  • ESP32使用 vscode IDF 创建项目到烧录运行全过程
  • C++学习笔记（八：函数与变量）
  • 云原生架构下的服务器运维挑战与解决方案
  • 【CVPR 2025】即插即用，MobileMamba三阶段架构+Wavelet增强，颠覆轻量模型格局！
  • Qt Quick 3D渲染
  • 云端哨兵的智慧觉醒：Deepoc具身智能如何重塑工业无人机的“火眼金睛”
  • 5种最佳方法将iPhone语音备忘录传输到Mac