HashSet vs. TreeSet vs. LinkedHashSet

最新推荐文章于 2025-04-21 16:52:37 发布

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#HashSet #TreeSet #LinkedHashSet

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本文深入解析了三种Set集合的区别与应用场景，包括HashSet的无序特性、TreeSet的有序特性以及LinkedHashSet的保留插入顺序特性。通过示例代码演示了如何在不同场景下选择合适的Set集合，并探讨了它们的性能表现。

原文： HashSet vs. TreeSet vs. LinkedHashSet

Set中不包含重复的元素。这是使用Set的最主要原因之一。有3种常用的Set，如标题，什么时候用哪一个是个问题。一般来说，如果要求速度快，那就用HashSet，如果要求有序，那就用TreeSet，如果要保留插入的顺序，那就用LinkedHashSet。

1，Set接口

Set接口继承自Collection接口，Set中不允许有元素重复，你尽管往Set中插入元素即可，重复的元素会自动被移除。

2，HashSet vs. TreeSet vs. LinkedHashSet

HashSet是由Hash表实现的，元素无序，add，remove，contain方法的时间复杂度为O(1)。

TreeSet是由Tree（red-black）实现的，元素有序，add，remove，contain方法的时间复杂度为O(log(n))。另外提供了许多和Ordered Set有关的方法，像，first(), last(),headSet() , tailSet().

LinkedHashSet介于HashSet和TreeSet之间，用Linked List和Hash表实现，保留了数据插入的顺序。一般方法的时间复杂度为O(1)。

3，TreeSet 示例

TreeSet<Integer> tree = new TreeSet<Integer>();
tree.add(12);
tree.add(63);
tree.add(34);
tree.add(45);
 
Iterator<Integer> iterator = tree.iterator();
System.out.print("Tree set data: ");
while (iterator.hasNext()) {
    System.out.print(iterator.next() + " ");
}

输出结果：

Tree set data: 12 34 45 63

现定义一个类Dog

class Dog {
	int size;
 
	public Dog(int s) {
		size = s;
	}
 
	public String toString() {
		return size + "";
	}
}

将Dog对象添加到TreeSet中

import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;
 
public class TestTreeSet {
	public static void main(String[] args) {
		TreeSet<Dog> dset = new TreeSet<Dog>();
		dset.add(new Dog(2));
		dset.add(new Dog(1));
		dset.add(new Dog(3));
 
		Iterator<Dog> iterator = dset.iterator();
 
		while (iterator.hasNext()) {
			System.out.print(iterator.next() + " ");
		}
	}
}

编译正常，但报运行时错误

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: collection.Dog cannot be cast to java.lang.Comparable
	at java.util.TreeMap.put(Unknown Source)
	at java.util.TreeSet.add(Unknown Source)
	at collection.TestTreeSet.main(TestTreeSet.java:22)

因为TreeSet是有序的，所以添加到其中的对象需要实现Comparable的compareTo() 方法。

class Dog implements Comparable<Dog>{
	int size;
 
	public Dog(int s) {
		size = s;
	}
 
	public String toString() {
		return size + "";
	}
 
	@Override
	public int compareTo(Dog o) {
	        return size - o.size;
	}
}

重新运行之前的代码，返回结果：

1 2 3

4，HashSet示例

HashSet<Dog> dset = new HashSet<Dog>();
dset.add(new Dog(2));
dset.add(new Dog(1));
dset.add(new Dog(3));
dset.add(new Dog(5));
dset.add(new Dog(4));
Iterator<Dog> iterator = dset.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
	System.out.print(iterator.next() + " ");
}

返回结果

5 3 2 1 4

注意上面的返回顺序并不一定。

5，LinkedHashSet示例

LinkedHashSet<Dog> dset = new LinkedHashSet<Dog>();
dset.add(new Dog(2));
dset.add(new Dog(1));
dset.add(new Dog(3));
dset.add(new Dog(5));
dset.add(new Dog(4));
Iterator<Dog> iterator = dset.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
	System.out.print(iterator.next() + " ");
}

顺序是确定的，即插入顺序。

2 1 3 5 4

6，性能测试

测试add方法。

public static void main(String[] args) {
 
	Random r = new Random();
 
	HashSet<Dog> hashSet = new HashSet<Dog>();
	TreeSet<Dog> treeSet = new TreeSet<Dog>();
	LinkedHashSet<Dog> linkedSet = new LinkedHashSet<Dog>();
 
	// start time
	long startTime = System.nanoTime();
 
	for (int i = 0; i < 1000; i++) {
		int x = r.nextInt(1000 - 10) + 10;
		hashSet.add(new Dog(x));
	}
	// end time
	long endTime = System.nanoTime();
	long duration = endTime - startTime;
	System.out.println("HashSet: " + duration);
 
	// start time
	startTime = System.nanoTime();
	for (int i = 0; i < 1000; i++) {
		int x = r.nextInt(1000 - 10) + 10;
		treeSet.add(new Dog(x));
	}
	// end time
	endTime = System.nanoTime();
	duration = endTime - startTime;
	System.out.println("TreeSet: " + duration);
 
	// start time
	startTime = System.nanoTime();
	for (int i = 0; i < 1000; i++) {
		int x = r.nextInt(1000 - 10) + 10;
		linkedSet.add(new Dog(x));
	}
	// end time
	endTime = System.nanoTime();
	duration = endTime - startTime;
	System.out.println("LinkedHashSet: " + duration);
 
}

返回结果，可见HashSet是最快的，TreeSet是最慢的，因为它是有序的。

HashSet: 2244768
TreeSet: 3549314
LinkedHashSet: 2263320