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JAVA HashSet和TreeSet 保證存入元素不會重復的操作

 更新時間:2020年09月28日 10:45:40   作者:貓球球  
這篇文章主要介紹了JAVA HashSet和TreeSet 保證存入元素不會重復的操作,具有很好的參考價值,希望對大家有所幫助。一起跟隨小編過來看看吧

Set是一種數(shù)據(jù)集合。它與List同樣繼承與Collection接口。

它與Collection接口中的方法基本一致,并沒有對Collection接口進行功能進行功能上的擴充,只是比Collection接口更嚴格了。與List不同的是,Set中的元素是無無需的,并且都以某種規(guī)則保證存入的元素不會出現(xiàn)重復。

它的特點也就是:

1. 元素不會出現(xiàn)重復。

2. 元素是無序的。(存取無序)

3. 元素可以為空。

每種類型的Set所使用的避免元素重復的規(guī)則都是不同的,今天我們主要還是看HashSet和TreeSet:

第一種是HashSet:

HashSet

我們先來看看HashSet的構造器是怎么樣的:

static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;
 
  private transient HashMap<E,Object> map;
 
  // Dummy value to associate with an Object in the backing Map
  private static final Object PRESENT = new Object();
 
  /**
   * Constructs a new, empty set; the backing <tt>HashMap</tt> instance has
   * default initial capacity (16) and load factor (0.75).
   */
  public HashSet() {
    map = new HashMap<>();
  }

令人驚訝的是HashSet的結構里實際上就包含了一個HashMap,而初始化HashSet就是給這個對象的Map賦值一個空HashMap對象。

再讓我們來看一看插入操作:

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

add操作實際上是向map中插入了一條記錄,是以我們所要存的元素為key,以一個空對象為value的記錄。

到了這不實際上我們已經能明白,set里的元素是不可能重復的,因為我們對hashMap同一個key進行put,并不會生成新的記錄,而是對上一條記錄進行覆蓋而已。但是hashMap是如何判斷Key是否是同一個的呢?讓我們來看以下代碼

public class SetTest {
 
 public class Obj {
 public String name;
 public Obj(String name) {
  this.name=name;
 }
 }
 
 public static void main(String[] args) {
 Set<String> strSet = new HashSet<String>();
 String str1 = new String("123");
 String str2 = new String("123");
 strSet.add(str1);
 strSet.add(str2);
 System.out.println(str1 == str2);
 for(String str : strSet) {
  System.out.println(str);
 }
 Set<Obj> objSet = new HashSet<Obj>();
 Obj o1 = new SetTest().new Obj("1");
 Obj o2 = new SetTest().new Obj("1");
 objSet.add(o1);
 objSet.add(o2);
 for(Obj str : objSet) {
  System.out.println(str.name);
 } 
 } 
}

結果為:

false
123
1
1

那讓我們繼續(xù)看看,在put方法中java代碼又干了什么呢?(汗,感覺我從Set講到HashMap去了)

 public V put(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
  }

在下一層的代碼里,先對key本身進行了一個轉化hash(key),這個方法的源碼是:

 static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
  }

判斷key是否為空,如果為空就返回0,不然就對key值取hashCode并與h>>>16的值做異或操作,異或是一種位運算,在此就不做解釋了。而>>>是一種位移操作, 在這個hash()方法里,實際上是生成了這個key值對應的hash值。這里做了什么計算,我準備放到另一篇博客里進行討論,無論怎么樣,我們都知道對hashmap put相同的key值,不會重復的,這個是由HashMap的機制由hashCode也就是Hash碼解決的,關于HashMap的結構和具體方法,我會在另外一篇博客中單獨列出。

TreeSet

當我們new 一個TreeSet的時候,實際上是創(chuàng)建了一個TreeMap,并將這個TreeMap賦值給了TreeSet對象的m.

 /**
   * The backing map.
   */
  private transient NavigableMap<E,Object> m;
 
  // Dummy value to associate with an Object in the backing Map
  private static final Object PRESENT = new Object();
 
  /**
   * Constructs a set backed by the specified navigable map.
   */
  TreeSet(NavigableMap<E,Object> m) {
    this.m = m;
  }
/**
   * Constructs a new, empty tree set, sorted according to the
   * natural ordering of its elements. All elements inserted into
   * the set must implement the {@link Comparable} interface.
   * Furthermore, all such elements must be <i>mutually
   * comparable</i>: {@code e1.compareTo(e2)} must not throw a
   * {@code ClassCastException} for any elements {@code e1} and
   * {@code e2} in the set. If the user attempts to add an element
   * to the set that violates this constraint (for example, the user
   * attempts to add a string element to a set whose elements are
   * integers), the {@code add} call will throw a
   * {@code ClassCastException}.
   */
  public TreeSet() {
    this(new TreeMap<E,Object>()); // 將一個新生成的TreeMap空對象賦值給m,也就是上一方法
  }

而用這個構造器定義的TreeMap是沒有指定對比器的:

 public TreeMap() {
    comparator = null;
  }

讓我們來看一下TreeSet的add方法的全過程:

public boolean add(E e) {
    return m.put(e, PRESENT)==null; // 如果返回值為空則表示我們插入了一個新的元素,如果返回值為非空,則表明我們插入的元素已經存在。
  }

實際上也就是向TreeMap以你的要放入的元素為key, 空對象為value做一次put。

 public V put(K key, V value) {
    Entry<K,V> t = root; // 定義t為根節(jié)點
    if (t == null) { // 如果根節(jié)點為空
      compare(key, key); // type (and possibly null) check // 對自身做對比,如果有對比器就用對比器的規(guī)則進行對比,如果沒有,就用元素自身對比的規(guī)則進行對比。為0則相等。我覺得這波其實沒有意義,就是一個空的對比。
 
      root = new Entry<>(key, value, null); // 新建一個空的根節(jié)點
      size = 1; // 設置大小為1
      modCount++; //對0做+1
      return null; // 返回空值,表示插入成功。
    }
    int cmp;
    Entry<K,V> parent;
    // split comparator and comparable paths
    Comparator<? super K> cpr = comparator; // 用本treeMap的對比器對cpr賦值
    if (cpr != null) { // 如果定義的對比器不為空(在TreeSet里是為空的,我們之間說到過)
      do {
        parent = t; 
        cmp = cpr.compare(key, t.key);
        if (cmp < 0)
          t = t.left;
        else if (cmp > 0)
          t = t.right;
        else
          return t.setValue(value);
      } while (t != null);
    }
    else { // 如果對比器為空(在這種情況下是為空的)
      if (key == null) // 如果key為空就拋出錯誤
        throw new NullPointerException();
      @SuppressWarnings("unchecked")
      Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;// 生成可比較的對象Comparable
      do {
        parent = t; 將父節(jié)點(最初是根節(jié)點)賦值給parent
        cmp = k.compareTo(t.key); //對我們要插入的key與根節(jié)點的keyj進行對比
        if (cmp < 0) // 對比后值小于0,則表示我們插入的key小于根節(jié)點的key,就讓父節(jié)點往左走,并循環(huán)直至命中
          t = t.left;
        else if (cmp > 0) // 對比后值大于0,則表示我們插入的key小于根節(jié)點的key,就讓父節(jié)點往右走,并循環(huán)直至命中
          t = t.right;
        else //當命中,用我們的值替換原有的值一次保證不插入重復的key,并返回替換后的對象
          return t.setValue(value);
      } while (t != null);
    }
    Entry<K,V> e = new Entry<>(key, value, parent); // 如果沒有在樹中命中,則新生成一個樹節(jié)點此時parent的父節(jié)點已經遍歷到了某個葉子節(jié)點。
    if (cmp < 0) // 如果你的這個值是小于葉子節(jié)點的,則插入左邊,大于則插入右邊
      parent.left = e;
    else
      parent.right = e;
    fixAfterInsertion(e); // 對整棵樹做平衡修正
    size++; // size值加1表示我們插入了一個值
    modCount++; // modCount也加1
    return null;
  }

整個過程就是:

1. 先查看根節(jié)點是否存在,如果不存在就直接吧這個節(jié)點放在根節(jié)點上。

2. 如果根節(jié)點存在就依順序向下查找,如果找到對應的節(jié)點,就把該節(jié)點的值替換。

3. 如果遍歷到了葉子節(jié)點仍然沒有命中,那么就向葉子節(jié)點插入一個子節(jié)點,小就在左邊大就在右邊。

因為TreeSet插入的值都是空對象,只有key是有效的,key又是相等就覆蓋,所以不會重復

以上這篇JAVA HashSet和TreeSet 保證存入元素不會重復的操作就是小編分享給大家的全部內容了,希望能給大家一個參考,也希望大家多多支持腳本之家。

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