Set集合类_演练

引入

HashMap的值是唯一的吗？

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class MyTest {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, String> map = new HashMap<>();

        map.put("zhangsan", "123-456-7890");
        map.put("lisi", "234-567-8901");
        map.put("wangwu", "345-678-9012");

        // Map的特点是 【键】必须是唯一的
        // HashMap的特点是 【键】必须是唯一的 + 无序
        // 值是唯一的吗?

        for (Map.Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {
            String key = entry.getKey();
            String value = entry.getValue();
            System.out.println("姓名: " + key + ", 电话: " + value);
        }
    }
}

尝试将值改为同一个，例如字符串123，甚至是null都可以正常运行。因此，值并不是唯一的。

但HashMap的键，同时满足唯一和无序。

实际上把HashMap中的键单独拎出来就是HashSet：

Set的特点是【元素】必须唯一
HashSet的特点是：唯一 + 无序

HashSet可译成散列集。

HashSet

简介

摘自官方文档：

This class implements the Set interface, backed by a hash table (actually a HashMap instance). It makes no guarantees as to the iteration order of the set; in particular, it does not guarantee that the order will remain constant over time.

该类实现了 Set 接口，底层使用哈希表（实际上是一个 HashMap 实例）。它不保证集合的迭代顺序，特别是，它并不保证顺序会随时间保持不变。

也就是说，HashSet就是基于HashMap实现的，也就是我们刚才说的，单独把“键”拎出来。（这就是为何先学HashMap然后再学HashSet）

如果查看源码的话，会发现HashSet实际上维护了一个HashMap。

主要方法

见书P256。（拓展：你能参考方法表自己实现一个HashSet吗？）

应用例子

那这样一个只有键的哈希表，换句话说只能存名字、不能存电话的电话本，有什么用处呢？

先看下如何将一个HashMap“改”成HashSet。实际上就是把键给拎出来，把值去掉，换个类名、方法名：

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class MyTest {
    public static void main(String[] args) {
//        Map<String, String> map = new HashMap<>();
        Set<String> set = new HashSet<>(); // 同理,set是一个接口,必须依靠于实现类HashSet才能用

        set.add("zhangsan");
        set.add("lisi");
        set.add("wangwu");

        for (String s : set) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}

最典型的应用是检测重复的用户输入，假设你在开发一个系统，用户需要填写用户名。为确保用户名是唯一的，就可以使用HashSet 来检测是否存在重复输入：

import java.util.HashSet;
import java.util.Scanner;

public class UniqueUsernameChecker {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet<String> usernames = new HashSet<>(); // 创建一个散列集用于保存用户名

        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        while (true) {
            System.out.print("用户名: ");
            String username = scanner.nextLine();

            if (username.equalsIgnoreCase("exit")) {
                // 如果输入exit就退出循环,这个exit不区分大小写
                break;
            }

            // 可以用contains检查是否重复
            if (usernames.contains(username)) {
                System.out.println("用户名已存在，请输入其他用户名!");
            } else {
                usernames.add(username);
                System.out.println("用户名 " + username + " 已成功添加!");
            }
        }

        System.out.println("\n所有用户名: ");
        System.out.println(usernames); // HashSet 覆盖了 toString 方法
    }
}

实际中，这个工作通常是数据库层面去做的，但是基本原理一致。

`HashSet`基于`HashMap`实现

通过查看源码，发现HashSet实际上维护了一个HashMap：

public class HashSet<E>
    extends AbstractSet<E>
    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
    @java.io.Serial
    static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;

    transient HashMap<E,Object> map;

    // Dummy value to associate with an Object in the backing Map
    static final Object PRESENT = new Object();

当创建一个HashSet时，也会初始化一个HashMap，见HashSet的构造器（当new一个HashSet时下面代码会被执行）：

    public HashSet() {
        map = new HashMap<>();
    }

当调用add方法时，实际上是调用了一个map.put方法：

    public boolean add(E e) {
        return map.put(e, PRESENT)==null;
    }

包括上面代码所调用的contains，实际上是调用了containsKey：

    public boolean contains(Object o) {
        return map.containsKey(o);
    }

小结

HashSet的特点：唯一性 + 无序性
主要方法：add方法、contains方法、remove方法（后续练习体现）
HashSet的底层实际上是一个HashMap实例

练习

练习1

编写一个程序，完成以下操作：

创建一个 HashSet 来存储整数。
向集合中添加以下数字：10, 20, 30, 20, 40, 10
输出集合的内容。
判断集合是否包含数字 30。如果包含输出“包含30”，否则输出“不包含30”。
删除数字 20
再次输出集合内容。

参考代码：

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class MyTest {
    public static void main(String[] args) {
        Set<Integer> set = new HashSet<>();
        // 尖括号中的类型参数不能是基本类型,也就是不能为int
        // 需要使用int的升级版本 或者说类版本, 也就是所谓的包装器

        set.add(10); // 当将一个int值赋给 Integer类型变量时会进行自动装箱
        // 上面相当于 set.add(Integer.valueOf(10));
        // 这个工作是编译器做的
        set.add(20);
        set.add(30);
        set.add(20);
        set.add(40);
        set.add(10);

        System.out.println(set);

        if (set.contains(30)) {
            System.out.println("包含30");
        } else {
            System.out.println("不包含30");
        }

        set.remove(20);

        System.out.println(set);
    }
}

结合代码进一步：

理解 HashSet 的无序性（输出顺序可能与插入顺序不同）。
理解 Set 中元素的唯一性（相同元素不会重复存储）。

练习2

需要澄清的是无序性是HashSet的特性，并不是Set的特性。Set的特性只有元素的唯一性。

有一种Set可以保存元素的顺序。它是HashSet的子类，叫LinkedHashSet。

可通过如下方式创建一个LinkedHashSet，其用法和HashSet一致，只是它可以保存元素的顺序：

Set<String> set = new LinkedHashSet<>();

可用如下方式将一个list转换为LinkedHashSet：

Set<String> set = new LinkedHashSet<>(list);

此时，list中的元素顺序将维持不变，但重复添加的元素将被去除。如果想把set中元素重新倒回list中去，可以采用如下的代码：

list.clear(); // 清空原有的元素
list.addAll(set); // 把 LinkedHashSet 中的元素重新 按顺序 添加进list中

基于上述信息，请按以下步骤完成练习：

创建一个list，实现类选LinkedList
在list中依次添加字符串元素：zhangsan, lisi, lisi, wangwu, lisi, wangwu
直接通过System.out.println输出list中的元素
通过LinkedHashSet清除list中的重复元素
再次通过System.out.println输出list中的元素

参考输出：

[zhangsan, lisi, lisi, wangwu, lisi, wangwu]
[zhangsan, lisi, wangwu]

练习3（★★★★★）

已知数组存放一批QQ号码，QQ号码最长为11位，最短为5位String[] strs = {"12345","67891","12347809933","98765432102","67891","12347809933"}。将该数组里面的所有qq号都存放在LinkedList中，将list中重复的元素删除，将list中所有元素分别用迭代器和增强for循环打印出来。

PS. 迭代器版本暂时不做。

可供直接复制的代码：

String[] strings = {"12345","67891","12347809933","98765432102","67891","12347809933"};

posted @ 2024-12-03 16:54 xkfx 阅读(84) 评论(0) 编辑收藏举报

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