HashSet、TreeSet和LinkedHashSet之间的关系

本文深入解析了Set接口及其实现类的特点,包括HashSet、TreeSet和LinkedHashSet的特性与使用场景,探讨了它们的底层实现原理,如HashSet的Hash表存储机制和TreeSet的二叉树排序。同时,文章还介绍了如何通过重写equals和hashcode方法来处理自定义对象的比较,以及实现Comparable接口进行排序的方法。

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Set接口
Set不允许包含相同的元素。
Set是无序的,不能重复的,所有Set是没有get()方法的,因此不能使用常规的for循环遍历的
Set判断两个对象相同不是使用==运算符,而是根据equals方法。也就是说,只要两个对象用equals方法比较返回true,Set就不 会接受这两个对象。

HashSet是无序,且不能重复的,因为使用是Hash表实现。
TreeSet排好序的集合,因为底层是一个二叉树。
LinkedHashSet:有序(按添加的先后顺序),不能重复的。

HashSet的存储的原理:底层是使用HashMap存储,真正的值,是存储在Map的kay中,值随机创建一个对象(new Object)。
​ HashSet底层实质是一个HashMap在云行,数据存储在Map的Key中。
HashSet去重原理:
​ 1、判断这个值的hashcode值,如果两个值的hashcode不相等,肯定不是同一个值。
​ 2、如果hascode相等,进入第二个判断,调用equale方法判断,如果返回true,则肯定是同一个的对象,如果返回false,则说明这两个对象不相同(重点)。

在TreeSet中,所有的数据是存储在一个二叉树上,所以数据是有序的(已经排好序的)。
TreeSet支持自然顺序访问,但是添加、删除、包含等操作要相对低效时间。

LinkedHashSet,内部构建了一个记录插入顺序的双向链表,因此提供了按照插入顺序遍历的能力,与此同时,也保证了常数时间的添加、删除、包含等操作,这些操作性能略低于HashSet,因为需要维护链表的开销。

如果需要比较自定义的一些对象,此时重写equals和hashcode方法!
自定义类型需要排序:一定要要实现Comparable接口,规定了排序的规则。
三种遍历方式
1、利用Collection接口提供的API,先将集合转换为数组,在遍历
这儿使用Set的子类是基于Hash表实现的,无序和不能重复的主要原因是因为Hash表。
2、第二种方式:foreach,也据说for循环加强
3、第三种方式、使用迭代器

<think>好的,用户想了解Java中TreeSetHashSetLinkedHashSet的区别与联系。首先,我需要回忆这三个集合类的特性。 TreeSet基于红黑树实现,所以元素是有序的,支持自然排序或者通过Comparator自定义排序。但插入查询的时间复杂度都是O(log n),相比其他两种可能稍慢。另外,TreeSet不允许null元素,这点需要注意。 HashSet是基于哈希表实现的,使用HashMap作为底层存储。它的元素是无序的,插入查询的时间复杂度接近O(1)。不过,迭代顺序是不确定的。HashSet允许null元素,但只能有一个null,因为不允许重复。 LinkedHashSet继承自HashSet,内部通过链表维护插入顺序,因此迭代顺序是按照插入顺序来的。它的性能比HashSet略差,因为要维护链表,但比TreeSet好。同样允许null元素。 接下来,要比较它们的区别,包括底层数据结构、性能、排序特性、允许null的情况等。用户可能需要知道在不同场景下如何选择,比如需要排序就用TreeSet,需要快速访问且不关心顺序用HashSet,需要保持插入顺序用LinkedHashSet。 还要注意线程安全问题,这三个集合都不是线程安全的,如果在多线程环境下使用需要外部同步。另外,初始容量负载因子可能对HashSetLinkedHashSet的性能有影响,尤其是哈希冲突的情况。 可能需要提到它们都实现了Set接口,因此都不允许重复元素。在重复元素的判定上,都是根据equals()hashCode()方法,不过TreeSet还依赖compareTo或Comparator。 最后,生成相关问题时要考虑用户可能想深入了解每个集合的内部实现,或者性能优化的方法,以及具体的使用场景举例。</think>### TreeSetHashSetLinkedHashSet的区别与联系 #### 1. **底层数据结构** - **TreeSet**: 基于红黑树(平衡二叉搜索树)实现,元素按自然顺序或自定义比较器排序[^1]。 - **HashSet**: 基于哈希表(`HashMap`)实现,元素无序。 - **LinkedHashSet**: 继承自`HashSet`,底层通过哈希表+双向链表维护插入顺序[^2]。 #### 2. **元素唯一性** 三者均实现`Set`接口,保证元素唯一性(依赖`equals()``hashCode()`方法)。 #### 3. **排序特性** - **TreeSet**: 支持自然排序(如数值、字符串)或通过`Comparator`自定义排序。例如: $$ \text{元素集合} \Rightarrow \{1, 3, 5\} \text{ 会按升序排列} $$ - **HashSet**: 无序,迭代顺序可能与插入顺序无关。 - **LinkedHashSet**: 按插入顺序迭代。 #### 4. **性能对比** | 集合类型 | 插入/删除时间复杂度 | 查询时间复杂度 | 适用场景 | |----------------|---------------------|----------------|------------------------| | **TreeSet** | $O(\log n)$ | $O(\log n)$ | 需要有序元素的场景 | | **HashSet** | $O(1)$ (平均) | $O(1)$ (平均) | 快速访问,无需排序 | | **LinkedHashSet**| $O(1)$ (平均) | $O(1)$ (平均) | 需保留插入顺序的快速访问 | #### 5. **允许`null`值** - **TreeSet**: 不允许`null`(依赖排序规则,可能抛出`NullPointerException`)。 - **HashSet/LinkedHashSet**: 允许一个`null`元素。 #### 6. **代码示例** ```java // TreeSet示例(自动排序) Set<Integer> treeSet = new TreeSet<>(); treeSet.add(3); treeSet.add(1); System.out.println(treeSet); // 输出 [1, 3] // HashSet示例(无序) Set<String> hashSet = new HashSet<>(); hashSet.add("Banana"); hashSet.add("Apple"); System.out.println(hashSet); // 可能输出 [Apple, Banana] 或其他顺序 // LinkedHashSet示例(保留插入顺序) Set<String> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>(); linkedHashSet.add("Banana"); linkedHashSet.add("Apple"); System.out.println(linkedHashSet); // 输出 [Banana, Apple] ``` #### 7. **选择建议** - 需要排序 → **TreeSet** - 追求最高性能且无需顺序 → **HashSet** - 需保留插入顺序且快速访问 → **LinkedHashSet** ---
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