Java集合（3：Set和Map）

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Set

概述

• Set集合也是一个接口，继承自Collection，与List类似，都需要通过实现类来进行操作。
  特点：

1. 不允许包含重复的值
2. 没有索引（就不能使用普通的for循环进行遍历）

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;public class Demo01 {public static void main(String[] args) {//使用多态，父类的引用指向子类对象Set<String> set = new HashSet<>();//添加元素set.add("黄固");set.add("欧阳锋");set.add("段智兴");set.add("洪七公");set.add("段智兴");System.out.println(set);//打印集合//[洪七公, 黄固, 欧阳锋, 段智兴]//HashSet集合对于元素的读写顺序不做保证//相同的元素，多次存储，只能保留一个，并且不会报错//List集合可以存储重复元素，Set集合不行}
}

例：双色球

import java.util.Random;
import java.util.TreeSet;public class Demo02 {public static void main(String[] args) {Random ran = new Random();//创建随机类对象int blueBall = ran.nextInt(16) + 1;
//        HashSet<Integer> redBalls = new HashSet<>();//创建集合用来存储红球TreeSet<Object> redBalls = new TreeSet<>();//TreeSet集合自带排序规则while (redBalls.size() < 6){redBalls.add(ran.nextInt(33) + 1);//将当前生成的红球直接存进集合中//因为Set集合不能存储重复的元素，所以去重的操作可以省略不做。}System.out.println("红球：" + redBalls + "篮球 [" + blueBall + "]");}
}

哈希值

Set集合的去重原理使用的是哈希值。
哈希值就是JDK根据对象地址 或者 字符串 或者数值 通过自己内部的计算出来的一个整数类型数据

public int hashCode() - 用来获取哈希值，来自于Object顶层类

对象的哈希值特点：

• 同一个对象多次调用hashCode()方法，得到的结果是相同的。
• 默认情况下，不同的对象的哈希值也是不同的（特殊情况除外）

public class Demo03 {public static void main(String[] args) {//相同对象哈希值相同System.out.println("张三".hashCode());//774889System.out.println("张三".hashCode());//774889//不同对象哈希值不同System.out.println(new Object().hashCode());System.out.println(new Object().hashCode());//不同的对象的哈希值也有可能相同，例外情况System.out.println("辂鹅".hashCode());//1179395System.out.println("较鸦".hashCode());//1179395System.out.println("辄鸇".hashCode());//1179395System.out.println("辅鷨".hashCode());//1179395}
}

HashSet去重原理

HashSet集合的特点：

1. 底层结构是“哈希表”
2. 集合对于读写顺序不做保证
3. 没有索引
4. Set集合中的内容不能重复

public class Demo04 {public static void main(String[] args) {HashSet<Student> set = new HashSet<>();//添加元素set.add(new Student("黄固",28));set.add(new Student("欧阳锋",38));set.add(new Student("段智兴",48));set.add(new Student("洪七公",40));set.add(new Student("段智兴",48));//从程序的角度来考虑，两个段智兴不是同一个对象，都有自己的存储空间，所以哈希值也不一样。for (Student stu : set) {System.out.println(stu);}/*重写hashcode和equalsStudent{name='段智兴', age=48}Student{name='欧阳锋', age=38}Student{name='洪七公', age=40}Student{name='黄固', age=28}*/}
}

LinkedHashSet

特点:

1. LinkedHashSet是哈希表和链表实现的Set接口，具有可预测的读写顺序。
2. 有链表来保证元素有序
3. 有哈希表来保证元素的唯一性

public class Demo05 {public static void main(String[] args) {LinkedHashSet<String> set = new LinkedHashSet<>();//添加元素set.add("黄固");set.add("欧阳锋");set.add("段智兴");set.add("洪七公");set.add("段智兴");//重复的元素不能存进去System.out.println(set);//打印集合 [黄固, 欧阳锋, 段智兴, 洪七公]}
}

TreeSet

1. TreeSet集合底层实际上是一个TreeMap
2. TreeMap集合底层是一个二叉树。
3. 放到TreeSet集合中的元素，等同于放到TreeMap集合key部分了。
4. TreeSet集合中的元素：无序不可重复，但是可以按照元素的大小顺序自动排序。

import java.util.TreeSet;
public class TreeSetTest02 {public static void main(String[] args) {// 创建一个TreeSet集合TreeSet<String> ts = new TreeSet<>();// 添加Stringts.add("zhangsan");ts.add("lisi");ts.add("wangwu");ts.add("zhangsi");ts.add("wangliu");// 遍历for(String s : ts){// 按照字典顺序，升序！System.out.println(s);}/*lisiwangliuwangwuzhangsanzhangsi*/TreeSet<Integer> ts2 = new TreeSet<>();ts2.add(100);ts2.add(200);ts2.add(900);ts2.add(800);ts2.add(600);ts2.add(10);for(Integer elt : ts2){// 升序！System.out.println(elt);}}
}

自定义排序规则

对于自定义的类无法排序，因为类中对象之间没有比较规则，不知道谁大谁小。

import java.util.TreeSet;public class TreeSetTest04 {public static void main(String[] args) {Customer c1 = new Customer(32);Customer c2 = new Customer(20);Customer c3 = new Customer(30);Customer c4 = new Customer(25);// 创建TreeSet集合TreeSet<Customer> customers = new TreeSet<>();// 添加元素customers.add(c1);customers.add(c2);customers.add(c3);customers.add(c4);// 遍历for (Customer c : customers){System.out.println(c);}}
}// 放在TreeSet集合中的元素需要实现java.lang.Comparable接口。
// 并且实现compareTo方法。equals可以不写。
class Customer implements Comparable<Customer>{int age;public Customer(int age){this.age = age;}// 需要在这个方法中编写比较的逻辑，或者说比较的规则，按照什么进行比较！// k.compareTo(t.key)// 拿着参数k和集合中的每一个k进行比较，返回值可能是>0 <0 =0// 比较规则最终还是由程序员指定的：例如按照年龄升序。或者按照年龄降序。@Overridepublic int compareTo(Customer c) { // c1.compareTo(c2);return c.age - this.age;}public String toString(){return "Customer[age="+age+"]";}
}

匿名内部类方式

public class TreeSetTest05 {public static void main(String[] args) {
//        TreeSet<Student> ts = new TreeSet<>();//默认排序规则TreeSet<Student> ts = new TreeSet<>(new Comparator<Student>() {@Overridepublic int compare(Student o1, Student o2) {int res = o1.getAge() - o2.getAge();return 0 == res ? o1.getName().compareTo(o2.getName()) : res;//三目运算符  等于零用姓名排序}});//默认排序规则//添加元素ts.add(new Student("Andy",19));ts.add(new Student("Jack",18));ts.add(new Student("Tom",21));ts.add(new Student("Lucy",17));ts.add(new Student("Bob",21)); //当年龄相同时，按照姓名的字典顺序排序for (Student stu : ts) {System.out.println(stu);}}
}

Comparable和Comparator怎么选择呢？
当比较规则不会发生改变的时候，或者说当比较规则只有1个的时候，建议实现Comparable接口。
如果比较规则有多个，并且需要多个比较规则之间频繁切换，建议使用Comparator接口。

Map

概述

双列集合：用来存储键值对的集合。

• interface Map<K,V> : K(key)键 ，V(value)值
• 将键映射到值的对象，不能出现重复的键，每个键最多可以映射到一个值

1、Map和Collection没有继承关系。
2、Map集合以key和value的方式存储数据：键值对
key和value都是引用数据类型。
key和value都是存储对象的内存地址。
key起到主导的地位，value是key的一个附属品。

Map的基本方法

方法名	说明
V put(K key,V value)	设置键值对
V remove(Object key)	删除元素
void clear()	清空集合
boolean containsKey(Object key)	判断键是否存在，存在则返回true
boolean containsValue(Object value)	判断值是否存在，存在则返回true
boolean isEmpty()	判断集合是否为空
int size()	获取集合元素个数

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;public class Map01 {public static void main(String[] args) {Map<String,String> map = new HashMap<>();map.put("STU001","Andy");map.put("STU002","Jack");map.put("STU003","Tom");map.put("STU004","Bob");map.put("STU004","Smith");//设置（修改）//如果键不存在，则表示添加元素。如果键存在，则表示设置值。//删除System.out.println(map.remove("STU003"));  //Tom//判断是否包含System.out.println(map.containsKey("STU003"));  //falseSystem.out.println(map.containsKey("STU004"));  //trueSystem.out.println("-----------------------");System.out.println(map.containsValue("Tom"));  //falseSystem.out.println(map.containsValue("Smith")); //trueSystem.out.println("-----------------------");System.out.println(map.isEmpty());//判断集合是否为空   falsemap.clear();//清空集合System.out.println(map.isEmpty()); //trueSystem.out.println(map); //{}}
}

Map集合的获取功能

import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;public class map_get {public static void main(String[] args) {Map<String,String> map = new HashMap<>();map.put("STU001","Andy");map.put("STU002","Jack");map.put("STU003","Tom");map.put("STU004","Bob");//get通过键获取值System.out.println(map.get("STU003"));System.out.println("------------------");//keySet 获取所有键的Set集合Set<String> keySet = map.keySet();System.out.println(keySet);//values  获取所有值的Collection集合Collection<String> values = map.values();System.out.println(values);//entrySet  获取所有键值对对象的Set集合Set<Map.Entry<String, String>> es = map.entrySet();//Map集合通过entrySet()方法转换成的这个Set集合，Set集合中元素的类型是 Map.Entry<K,V>//Map.Entry和String一样，都是一种类型的名字，只不过：Map.Entry是静态内部类，是Map中的静态内部类System.out.println(es);//[STU001=Andy, STU003=Tom, STU002=Jack, STU004=Bob]for (Map.Entry<String, String> entry:es){System.out.println("key:"+entry.getKey()+"    "+"value:"+entry.getValue());}/*key:STU001    value:Andykey:STU003    value:Tomkey:STU002    value:Jackkey:STU004    value:Bob*/}
}

哈希表

通过 数组 + 链表 实现的一种数据结构

哈希表的构造方法的参数是一个长度为16个元素的数组，通过哈希值 % 16 的值，作为头节点在数组中选择对应的位置，就形成了哈希表。

HashMap

底层源码

 public class HashMap{// HashMap底层实际上就是一个数组。（一维数组）Node<K,V>[] table;// 静态的内部类HashMap.Nodestatic class Node<K,V> {final int hash; // 哈希值（哈希值是key的hashCode()方法的执行结果。hash值通过哈希函数/算法，可以转换存储成数组的下标。）final K key; // 存储到Map集合中的那个keyV value; // 存储到Map集合中的那个valueNode<K,V> next; // 下一个节点的内存地址。}}

特点

• 1、无序，不可重复。
  为什么无序？ 因为不一定挂到哪个单向链表上。
  不可重复是怎么保证的？ equals方法来保证HashMap集合的key不可重复。
  如果key重复了，value会覆盖。

• 2、放在HashMap集合key部分的元素其实就是放到HashSet集合中了。
  所以HashSet集合中的元素也需要同时重写hashCode()+equals()方法。

• 3、HashMap集合的默认初始化容量是16，默认加载因子是0.75
  这个默认加载因子是当HashMap集合底层数组的容量达到75%的时候，数组以二叉树开始扩容。

重点，记住：HashMap集合初始化容量必须是2的倍数，这也是官方推荐的，
这是因为达到散列均匀，为了提高HashMap集合的存取效率，所必须的。

注意

1.向Map集合中存，以及从Map集合中取，都是先调用key的hashCode方法，然后再调用equals方法！ equals方法有可能调用，也有可能不调用。 拿put(k,v)举例，什么时候equals不会调用？
k.hashCode()方法返回哈希值， 哈希值经过哈希算法转换成数组下标。 数组下标位置上如果是null，equals不需要执行。 拿get(k)举例，什么时候equals不会调用？ k.hashCode()方法返回哈希值， 哈希值经过哈希算法转换成数组下标。 数组下标位置上如果是null，equals不需要执行。
4.假设将所有的hashCode()方法返回值固定为某个值，那么会导致底层哈希表变成了 纯单向链表。
这种情况我们成为：散列分布不均匀。什么是散列分布均匀？

假设有100个元素，10个单向链表，那么每个单向链表上有10个节点，这是最好的， 是散列分布均匀的。假设将所有的hashCode()方法返回值都设定为不一样的值，可以吗，有什么问题？ 不行，因为这样的话导致底层哈希表就成为一维数组了，没有链表的概念了。 也是散列分布不均匀。散列分布均匀需要你重写hashCode()方法时有一定的技巧。