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Java Set系列集合(Collections集合工具类、可变参数)

目录

        • Set系列集系概述
        • HashSet集合元素无序的底层原理:哈希表
        • HashSet集合元素去重复的底层原理
        • LinkedHashSet有序实现原理
        • TreeSet
        • Collection集合总结
        • 可变参数
        • Collections集合工具类

Set系列集系概述

Set系列集合特点

  • 无序:存取顺序不一致
  • 不重复:可以去除重复
  • 无索引:没有带索引的方法,所以不能使用普通for循环遍历,也不能通过索引来获取元素。

Set集合实现类特点

  • HashSet : 无序、不重复、无索引。
  • LinkedHashSet:有序、不重复、无索引。
  • TreeSet:排序、不重复、无索引。

Set集合的功能上基本上与Collection的API一致。

    public static void main(String[] args) {Set<String> sets = new HashSet<>(); //一行经典代码︰无序 不重复 无索引// set<String> sets = new LinkedHashSet<>();//有序 不重复 无索引sets.add("MySQL");sets.add ("MySQL");sets.add("Java" );sets.add ("Java" );sets.add("HTML");sets.add("HTML");sets.add ("springBoot");sets.add("springBoot");System.out.println(sets);//[Java, MySQL, HTML, springBoot]}

HashSet集合元素无序的底层原理:哈希表

  • HashSet集合底层采取哈希表存储的数据。
  • 哈希表是一种对于增删改查数据性能都较好的结构

哈希值:是JDK根据对象的地址,按照某种规则算出来的int类型的数值。
Object类的API:public int hashCode​():返回对象的哈希值
对象的哈希值特点:

  • 同一个对象多次调用hashCode()方法返回的哈希值是相同的
  • 默认情况下,不同对象的哈希值是不同的。

哈希表

  • JDK8之前的,底层使用数组+链表组成
    1. 创建一个默认长度16的数组,数组名table
    2. 根据元素的哈希值跟数组的长度求余计算出应存入的位置(哈希算法)
    3. 判断当前位置是否为null,如果是null直接存入
    4. 如果位置不为null,表示有元素,则调用equals方法比较
    5. 如果一样,则不存,如果不一样,则存入数组,
      • JDK 7新元素占老元素位置,指向老元素
      • JDK 8中新元素挂在老元素下面
  • JDK8开始后,底层采用数组+链表+红黑树组成。
    • 当挂在元素下面的数据过多时,查询性能降低,从JDK8开始后,当链表长度超过8的时候,自动转换为红黑树

哈希表的详细流程

  1. 创建一个默认长度16,默认加载因为0.75的数组,数组名table
  2. 根据元素的哈希值跟数组的长度计算出应存入的位置
  3. 判断当前位置是否为null,如果是null直接存入,如果位置不为null,表示有元素,则调用equals方法比较属性值,如果一样,则不存,如果不一样,则存入数组。
  4. 当数组存满到16*0.75=12时,就自动扩容,每次扩容原先的两倍(32)

HashSet集合元素去重复的底层原理

结论:如果希望Set集合认为2个内容一样的对象是重复的,必须重写对象的hashCode()和equals()方法

    @Overridepublic boolean equals(Object o) {if (this == o) return true;if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;Movie movie = (Movie) o;return Double.compare(movie.score, score) == 0 && Objects.equals(name, movie.name) && Objects.equals(actor, movie.actor);}@Overridepublic int hashCode() {return Objects.hash(name, score, actor);}

LinkedHashSet有序实现原理

底层数据结构是依然哈希表,只是每个元素又额外的多了一个双链表的机制记录存储的顺序。

TreeSet

  • 可排序:按照元素的大小默认升序(从小到大)排序。
  • TreeSet集合底层是基于红黑树的数据结构实现排序的,增删改查性能都较好。
  • 注意:TreeSet集合是一定要排序的,可以将元素按照指定的规则进行排序。

TreeSet集合默认的规则

  • 对于数值类型:Integer , Double,官方默认按照大小进行升序排序。
  • 对于字符串类型:默认按照首字符的编号升序排序。
  • 对于自定义类型如Student对象,TreeSet无法直接排序。
    结论:想要使用TreeSet存储自定义类型,需要制定排序规则

自定义排序规则

  1. 让自定义的类(如学生类)实现Comparable接口重写里面的compareTo方法来定制比较规则。
  2. TreeSet集合有参数构造器,可以设置Comparator接口对应的比较器对象,来定制比较规则。

方式一:

package test;import java.util.Comparator;
import java.util.Objects;public class Movie implements Comparable<Movie> {private String name;private double score;private String actor;public Movie(String name, double score, String actor) {this.name = name;this.score = score;this.actor = actor;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public double getScore() {return score;}public void setScore(double score) {this.score = score;}public String getActor() {return actor;}public void setActor(String actor) {this.actor = actor;}@Overridepublic String toString() {return "Movie{" +"name='" + name + '\'' +", score=" + score +", actor='" + actor + '\'' +'}';}@Overridepublic int compareTo(Movie o) {return Double.compare(this.score,o.score);//按照分数升序}
}public class TestDemo {public static void main(String[] args) {//定义一个集合存储电影对象。Set<Movie> movies=new TreeSet<>();//创建3个电影对象,封装相关数据,把3个对象存入到集合中去。movies.add(new Movie("《肖生克的救赎》", 9.7 ,  "罗宾斯"));movies.add(new Movie("《霸王别姬》", 9.6 ,  "张国荣、张丰毅"));movies.add(new Movie("《阿甘正传》", 9.5 ,  "汤姆.汉克斯"));System.out.println(movies);//[Movie{name='《阿甘正传》', score=9.5, actor='汤姆.汉克斯'}, Movie{name='《霸王别姬》', score=9.6, actor='张国荣、张丰毅'}, Movie{name='《肖生克的救赎》', score=9.7, actor='罗宾斯'}]}
}

方式二:

   public static void main(String[] args) {//定义一个集合存储电影对象。Set<Movie> movies=new TreeSet<>(new Comparator<Movie>() {@Overridepublic int compare(Movie o1, Movie o2) {return o1.getId()-o2.getId();//去掉重复元素//   return o1.getId()-o2.getId()>=0?1:-1;//不去掉重复元素}});//lambda方式// Set<Movie> movies=new TreeSet<>((Movie o1, Movie o2) -> o1.getId()-o2.getId()>=0?1:-1);//创建3个电影对象,封装相关数据,把3个对象存入到集合中去。movies.add(new Movie(1,"《肖生克的救赎》", 9.7 ,  "罗宾斯"));movies.add(new Movie(1,"《霸王别姬》", 9.6 ,  "张国荣、张丰毅"));movies.add(new Movie(2,"《阿甘正传》", 9.5 ,  "汤姆.汉克斯"));System.out.println(movies);//[Movie{id='1', name='《肖生克的救赎》', score=9.7, actor='罗宾斯'}, Movie{id='2', name='《阿甘正传》', score=9.5, actor='汤姆.汉克斯'}]}

两种方式中,关于返回值的规则:

  • 如果认为第一个元素大于第二个元素返回正整数即可。
  • 如果认为第一个元素小于第二个元素返回负整数即可。
  • 如果认为第一个元素等于第二个元素返回0即可,此时Treeset集合只会保留一个元素,认为两者重复。

注意:如果TreeSet集合存储的对象有实现比较规则,集合也自带比较器,默认使用集合自带的比较器排序

Collection集合总结

  1. 如果希望元素可以重复,又有索引,索引查询要快?
    • 用ArrayList集合,基于数组的。(用的最多)
  2. 如果希望元素可以重复,又有索引,增删首尾操作快?
    • 用LinkedList集合,基于链表的。
  3. 如果希望增删改查都快,但是元素不重复、无序、无索引。
    • 用HashSet集合,基于哈希表的。
  4. 如果希望增删改查都快,但是元素不重复、有序、无索引。
    • 用LinkedHashSet集合,基于哈希表和双链表。
  5. 如果要对对象进行排序。
    • 用TreeSet集合,基于红黑树。后续也可以用List集合实现排序。

可变参数

可变参数用在形参中可以接收多个数据。
可变参数的定义格式:数据类型…参数名称

可变参数的作用

接收参数非常灵活,方便。可以不接收参数,可以接收1个或者多个参数,也可以接收一个数组

可变参数在方法内部本质上就是一个数组。

可变参数的注意事项:

  1. 一个形参列表中可变参数只能有一个
  2. 可变参数必须放在形参列表的最后面

Collections集合工具类

java.utils.Collections:是集合工具类
作用:Collections并不属于集合,是用来操作集合的工具类。

  • public static boolean addAll(Collection<? super T> c, T… elements):给集合对象批量添加元素
  • public static void shuffle(List<?> list) :打乱List集合元素的顺序
  • public static void sort(List list):将集合中元素按照默认规则排序,注意:本方式不可以直接对自定义类型的List集合排序,除非自定义类型实现了比较规则Comparable接口。(List中相同类型的值会保留)
  • public static void sort(List list,Comparator<? super T> c):将集合中元素按照指定规则排序
 public static void main(String[] args) {//定义一个集合存储电影对象。List<Movie> movies=new ArrayList<>();//创建3个电影对象,封装相关数据,把3个对象存入到集合中去。movies.add(new Movie(1,"《肖生克的救赎》", 9.7 ,  "罗宾斯"));movies.add(new Movie(1,"《霸王别姬》", 9.6 ,  "张国荣、张丰毅"));movies.add(new Movie(2,"《阿甘正传》", 9.5 ,  "汤姆.汉克斯"));//方式一:Movie方法中重写了比较规则
//        Collections.sort(movies);
//        System.out.println(movies);//方式二:sort方法自带比较器Collections.sort(movies, new Comparator<Movie>() {@Overridepublic int compare(Movie o1, Movie o2) {return o1.getId()-o2.getId();}});System.out.println(movies);//会自动保留重复的}

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