HashSet和TreeSet

本文详细介绍了Java中Set接口的不同实现类,包括HashSet、TreeSet等,并通过具体示例展示了如何使用这些集合类来存储自定义对象,同时强调了hashCode和equals方法的重要性。

 |——SortedSet接口——TreeSet实现类
  2Set接口——|——HashSet实现类
  3            |——LinkedHashSet实现类
  4HashSet
  5此类实现 Set 接口,由哈希表(实际上是一个 HashMap 实例)支持。它不保证集合的迭代顺序;特别是它不保证该顺序恒久不变。此类允许使用 null 元素。
  6此类为基本操作提供了稳定性能,这些基本操作包括 add、remove、contains 和 size,假定哈希函数将这些元素正确地分布在桶中。对此集合进行迭代所需的时间与 HashSet 实例的大小(元素的数量)和底层 HashMap 实例(桶的数量)的“容量”的和成比例。因此,如果迭代性能很重要,则不要将初始容量设置得太高(或将加载因子设置得太低)。
  7
  8我们应该为要存放到散列表的各个对象定义hashCode()和equals();
  9import java.util.HashSet;
 10import java.util.Iterator;
 11public class HashSetTest {
 12         public static void main(String[] args)
 13         {
 14                 HashSet hs=new HashSet();
 15                 /**//*hs.add("one");
 16                 hs.add("two");
 17                 hs.add("three");
 18                 hs.add("four");*/

 19                 hs.add(new Student(1,"zhangsan"));
 20                 hs.add(new Student(2,"lishi"));
 21                 hs.add(new Student(3,"wangwu"));
 22                 hs.add(new Student(1,"zhangsan"));
 23                
 24                 Iterator it=hs.iterator();
 25                 while(it.hasNext())
 26                 {
 27                         System.out.println(it.next());
 28                 }

 29         }

 30}

 31class Student         //HashSet要重写hashCode和equals方法
 32{
 33         int num;
 34         String name;
 35         Student(int num,String name)
 36         {
 37                 this.num=num;
 38                 this.name=name;
 39         }

 40         public String toString()
 41         {
 42                 return "num :"+num+" name:"+name;
 43         }

 44         public int hashCode()
 45         {
 46                 return num*name.hashCode();
 47         }

 48         public boolean equals(Object o)
 49         {
 50                 Student s=(Student)o;
 51                 return num==s.num && name.equals(s.name);
 52         }

 53}

 54
 55TreeSet
 56此类实现 Set 接口,该接口由 TreeMap 实例支持。此类保证排序后的 set 按照升序排列元素,根据使用的构造方法不同,可能会按照元素的自然顺序 进行排序,或按照在创建 set 时所提供的比较器进行排序。
 57是一个有序集合,元素中安升序排序,缺省是按照自然顺序进行排序,意味着TreeSet中元素要实现Comparable接口;
 58我们可以构造TreeSet对象时,传递实现了Comparator接口的比较器对象.
 59import java.util.*;
 60public class TreeSetTest {
 61         public static void main(String[] args)
 62         {
 63                 //TreeSet ts=new TreeSet();
 64                 TreeSet ts=new TreeSet(new Students.compareToStudent());
 65                 ts.add(new Students(2,"zhangshan"));
 66                 ts.add(new Students(3,"lishi"));
 67                 ts.add(new Students(1,"wangwu"));
 68                 ts.add(new Students(4,"maliu"));
 69                
 70                 Iterator it=ts.iterator();
 71                 while(it.hasNext())
 72                 {
 73                         System.out.println(it.next());
 74                 }
                
 75         }

 76}

 77class Students implements Comparable
 78{
 79         int num;
 80         String name;
 81         Students(int num,String name)
 82         {
 83                 this.num=num;
 84                 this.name=name;
 85         }

 86         static class compareToStudent implements Comparator         //定义一个内部类来实现比较器
 87         {
 88                 public int compare(Object o1, Object o2) {
 89                         Students s1=(Students)o1;
 90                         Students s2=(Students)o2;
 91                         int rulst= s1.num > s2.num ? 1 : (s1.num==s2.num ? 0 :-1);
 92                         if(rulst==0)
 93                         {
 94                                 rulst=s1.name.compareTo(s2.name);
 95                         }
                
 96                         return rulst;
 97                 }
                
 98         }

 99         public int compareTo(Object o)                 //写具体的比较方法
100         {
101                 int result;
102                 Students s=(Students)o;
103                 result=num >s.num ? 1:(num==s.num ? 0 : -1);
104                 if(result==0)
105                 

### Hashset vs Treeset 特性及使用场景 #### 1. 数据结构基础 HashSet 是基于哈希表(Hash Table)实现的集合,内部利用 HashMap 实现存储功能。它不允许重复元素,并提供常数时间复杂度的插入、删除查找操作[^1]。相比之下,TreeSet 使用红黑树(Red-Black Tree)作为底层数据结构,能够自动维护元素的自然顺序或由 Comparator 定义的自定义顺序[^2]。 --- #### 2. 时间复杂度对比 | **操作** | **HashSet** | **TreeSet** | |----------------|--------------------------------|------------------------------| | 插入 | O(1) | O(log n) | | 删除 | O(1) | O(log n) | | 查找 | O(1) | O(log n) | 由于 HashSet 不关心元素的顺序,因此其性能优于需要排序的 TreeSet。然而,在某些情况下,如需保持元素有序,则必须选用 TreeSet[^3]。 --- #### 3. 序列化线程安全性 两者都不具备内在的线程安全性。如果在多线程环境下使用这些集合类,应采取外部同步措施或其他并发集合替代方案。另外,二者都实现了 Serializable 接口,这意味着它们可以被序列化以便在网络上传输或持久化到磁盘上[^4]。 --- #### 4. 初始化容量的重要性 对于 HashSet 而言,适当地设置初始容量有助于减少因动态扩展而导致的时间开销。例如: ```java Set<String> optimalHashSet = new HashSet<>(expectedSize); ``` 而 TreeSet 并不需要类似的优化手段,因为它始终维持着平衡二叉搜索树的状态[^3]。 --- #### 5. 使用场景分析 ##### (1)适用 HashSet 的场景 - 对元素访问速度有较高要求; - 不关注元素间的相对次序; - 需要高效处理大数据量且无需保留任何特定排列方式的数据集。 示例代码展示如何快速构建一个去重列表: ```java import java.util.HashSet; import java.util.Set; public class Main { public static void main(String[] args) { Set<Integer> uniqueNumbers = new HashSet<>(); uniqueNumbers.add(10); uniqueNumbers.add(20); System.out.println(uniqueNumbers.contains(10)); // true } } ``` ##### (2)适合 TreeSet 的场合 - 必须保证集合中的项目按升序降序或者其他定制规则呈现出来; - 进行区间检索时效率更高,比如找出所有介于两个数值之间的成员。 下面的例子演示了如何创建并迭代一个从小到大排列整型对象的容器: ```java import java.util.TreeSet; import java.util.Set; public class Main { public static void main(String[] args) { Set<Double> sortedValues = new TreeSet<>(); sortedValues.add(98.6); sortedValues.add(-7.3); for (double value : sortedValues){ System.out.println(value); } //-7.3, then 98.6 printed on separate lines. } } ``` --- #### 结论 选择哪种类型的 Set 主要是看应用的具体需求是什么样的。如果只是简单地想要获得唯一性的保障加上极高的运算效能就选 HashSet;若是还额外追求某种固定的布局样式则应该倾向采用 TreeSet[^2]。
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