Java Set集合詳解:HashSet類、TreeSet 類

2020-07-16 10:05:20
Set 集合也實現了 Collection 介面,它主要有兩個實現類:HashSet 類和 TreeSet類。Set 集合中的物件不按特定的方式排序,只是簡單地把物件加入集合,集合中不能包含重複的物件,並且最多只允許包含一個 null 元素。

HashSet 類

HashSet 類是按照雜湊演算法來儲存集合中的元素,使用雜湊演算法可以提高集合元素的儲存速度,當向 Set 集合中新增一個元素時,HashSet 會呼叫該元素的 hashCode() 方法,獲取其雜湊碼,然後根據這個雜湊碼計算出該元素在集合中的儲存位置。

在 HashSet 類中實現了 Collection 介面中的所有方法。HashSet 類的常用構造方法過載形式如下。
  • HashSet():構造一個新的空的 Set 集合。
  • HashSet(Collection<? extends E>c):構造一個包含指定 Collection 集合元素的新 Set 集合。其中,“< >”中的 extends 表示 HashSet 的父類別,即指明該 Set 集合中存放的集合元素型別。c 表示其中的元素將被存放在此 Set 集合中。

下面的程式碼演示了建立兩種不同形式的 HashSet 物件。
HashSet hs = new HashSet();    // 呼叫無參的建構函式建立HashSet物件
HashSet<String> hss = new HashSet<String>();    // 建立泛型的 HashSet 集合物件

例 1

編寫一個 Java 程式,使用 HashSet 建立一個 Set 集合,並向該集合中新增 5 本圖書名稱。具體實現程式碼如下:
public static void main(String[] args) {
    HashSet<String> bookSet = new HashSet<String>(); // 建立一個空的 Set 集合
    String book1 = new String("如何成為 Java 程式設計高手");
    String book2 = new String("Java 程式設計一百例");
    String book3 = new String("從零學 Java 語言");
    String book4 = new String("論 java 的快速開發");
    bookSet.add(book1); // 將 book1 儲存到 Set 集合中
    bookSet.add(book2); // 將 book2 儲存到 Set 集合中
    bookSet.add(book3); // 將 book3 儲存到 Set 集合中
    bookSet.add(book4); // 將 book4 儲存到 Set 集合中
    System.out.println("新進圖書有:");
    Iterator<String> it = bookSet.iterator();
    while (it.hasNext()) {
        System.out.println("《" + (String) it.next() + "》"); // 輸出 Set 集合中的元素
    }
    System.out.println("共採購 " + bookSet.size() + " 本圖書!");
}
如上述程式碼,首先使用 HashSet 類的構造方法建立了一個 Set 集合,接著建立了 4 個 String 型別的物件,並將這些物件儲存到 Set 集合中。使用 HashSet 類中的 iterator() 方法獲取一個 Iterator 物件,並呼叫其 hasNext() 方法遍歷集合元素,再將使用 next() 方法讀取的元素強制轉換為 String 型別。最後呼叫 HashSet 類中的 size() 方法獲取集合元素個數。

執行該程式,輸出的結果如下:
新進圖書有:
《如何成為 Java 程式設計高手》
《從零學 Java 語言》
《Java 程式設計一百例》
《論 java 的快速開發》
共採購 4 本圖書!

注意:在該範例中,如果再向 bookSet 集合中新增一個名稱為“Java 程式設計一百例”的 String 物件,則輸出的結果與上述執行結果相同。也就是說,如果向 Set 集合中新增兩個相同的元素,則後新增的會覆蓋前面新增的元素,即在 Set 集合中不會出現相同的元素。

TreeSet 類

TreeSet 類同時實現了 Set 介面和 SortedSet 介面。SortedSet 介面是 Set 介面的子介面,可以實現對集合進行自然排序,因此使用 TreeSet 類實現的 Set 介面預設情況下是自然排序的,這裡的自然排序指的是升序排序。

TreeSet 只能對實現了 Comparable 介面的類物件進行排序,因為 Comparable 介面中有一個 compareTo(Object o) 方法用於比較兩個物件的大小。例如 a.compareTo(b),如果 a 和 b 相等,則該方法返回 0;如果 a 大於 b,則該方法返回大於 0 的值;如果 a 小於 b,則該方法返回小於 0 的值。

表 1 列舉了 JDK 類庫中實現 Comparable 介面的類,以及這些類物件的比較方式。

表 1 實現Comparable介面類物件的比較方式
比較方式
包裝類(BigDecimal、Biglnteger、 Byte、Double、
Float、Integer、Long 及 Short)
按數位大小比較
Character 按字元的 Unicode 值的數位大小比較
String 按字串中字元的 Unicode 值的數位大小比較

TreeSet 類除了實現 Collection 介面的所有方法之外,還提供了如表 2 所示的方法。

表 2 TreeSet類的常用方法
方法名稱 說明
E first() 返回此集合中的第一個元素。其中,E 表示集合中元素的資料型別
E last() 返回此集合中的最後一個元素
E poolFirst() 獲取並移除此集合中的第一個元素
E poolLast() 獲取並移除此集合中的最後一個元素
SortedSet<E> subSet(E fromElement,E toElement) 返回一個新的集合,新集合包含原集合中 fromElement 物件與 toElement
物件之間的所有物件。包含 fromElement 物件,不包含 toElement 物件
SortedSet<E> headSet<E toElement〉 返回一個新的集合,新集合包含原集合中 toElement 物件之前的所有物件。
不包含 toElement 物件
SortedSet<E> tailSet(E fromElement) 返回一個新的集合,新集合包含原集合中 fromElement 物件之後的所有對
象。包含 fromElement 物件

例 2

本次有 5 名學生參加考試,當老師錄入每名學生的成績後,程式將按照從低到高的排列順序顯示學生成績。此外,老師可以查詢本次考試是否有滿分的學生存在,不及格的成績有哪些,90 分以上成績的學生有幾名。

下面使用 TreeSet 類來建立 Set 集合,完成學生成績查詢功能。具體的程式碼如下:
public class Test08 {
    public static void main(String[] args) {
        TreeSet<Double> scores = new TreeSet<Double>(); // 建立 TreeSet 集合
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        System.out.println("------------學生成績管理系統-------------");
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println("第" + (i + 1) + "個學生成績:");
            double score = input.nextDouble();
            // 將學生成績轉換為Double型別,新增到TreeSet集合中
            scores.add(Double.valueOf(score));
        }
        Iterator<Double> it = scores.iterator(); // 建立 Iterator 物件
        System.out.println("學生成績從低到高的排序為:");
        while (it.hasNext()) {
            System.out.print(it.next() + "t");
        }
        System.out.println("n請輸入要查詢的成績:");
        double searchScore = input.nextDouble();
        if (scores.contains(searchScore)) {
            System.out.println("成績為: " + searchScore + " 的學生存在!");
        } else {
            System.out.println("成績為: " + searchScore + " 的學生不存在!");
        }
        // 查詢不及格的學生成績
        SortedSet<Double> score1 = scores.headSet(60.0);
        System.out.println("n不及格的成績有:");
        for (int i = 0; i < score1.toArray().length; i++) {
            System.out.print(score1.toArray()[i] + "t");
        }
        // 查詢90分以上的學生成績
        SortedSet<Double> score2 = scores.tailSet(90.0);
        System.out.println("n90 分以上的成績有:");
        for (int i = 0; i < score2.toArray().length; i++) {
            System.out.print(score2.toArray()[i] + "t");
        }
    }
}
如上述程式碼,首先建立一個 TreeSet 集合物件 scores,並向該集合中新增 5 個 Double 物件。接著使用 while 迴圈遍歷 scores 集合物件,輸出該物件中的元素,然後呼叫 TreeSet 類中的 contains() 方法獲取該集合中是否存在指定的元素。最後分別呼叫 TreeSet 類中的 headSet() 方法和 tailSet() 方法獲取不及格的成績和 90 分以上的成績。

執行該程式,執行結果如下所示。
------------學生成績管理系統-------------
第1個學生成績:
53
第2個學生成績:
48
第3個學生成績:
85
第4個學生成績:
98
第5個學生成績:
68
學生成績從低到高的排序為:
48.0    53.0    68.0    85.0    98.0   
請輸入要查詢的成績:
90
成績為: 90.0 的學生不存在!

不及格的成績有:
48.0    53.0   
90 分以上的成績有:
98.0   

注意:在使用自然排序時只能向 TreeSet 集合中新增相同資料型別的物件,否則會丟擲 ClassCastException 異常。如果向 TreeSet 集合中新增了一個 Double 型別的物件,則後面只能新增 Double 物件,不能再新增其他型別的物件,例如 String 物件等。