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@w460461339 2016-11-16T07:03:48.000000Z 字数 5994 阅读 728

Java学习Day6（HashSet TreeSet）

Java基础

今天学习的主要是Java下Set的几个子类及其特点。不过在那，先看看一个登录注册的实际案例。

1、登录注册案例

此处输入图片的描述

具体的要求见上图，这里不贴源码，只是想说明下， 怎么运用面向对象的方法对该问题进行分析。
运用面向对象的方法，我们需要考虑这么几个问题：

A：有哪些类呢？
B：每个类有哪些东西？
C：类与类之间有什么关系？
1.1有哪些类

一般是这样，我们在写出所需要的类之后，还需要对它进行测试（当然你在自己所创建的类中写main方法测试也是可以的， 但是这样今后还要删除，比较麻烦），所以一般都会大致上分为两个类：

1 实际所需类
2 测试类

至于在实际所需类别中如何进行划分，又怎么分出若干类以及子类，却又另说了。因此，我们在这个例子中，先大致划分为两类：

1 用户类
2 测试类
1.2每个类有哪些东西

在大致区分出类别之后，我们可以开始划分每个类中都包含什么东西。
由之前画的图可以看到，我们的用户类需要包含这么几个东西
成员变量：用户名，密码
成员方法：登陆，注册;获取用户名，密码；设置用户名，密码

但这样的设置有一个问题，以后操作进行添加时，需要在用户类中进行修改，没有达到对象，数据，操作三者分离的目标。因此，我们将针对用户的操作提取出来，将用户类分为：用户基本信息类，用户操作类。在用户基本信息类中，提供用户的用户名和密码，以及相应的设置和获取方法；在用户操作类中，我们接口和相应的子类实现，提供注册，登录的方法。

同时，需要在用户操作类中，提供一个静态变量，以储存所有的用户信息。

另外，在测试类中，我们只要在mian方法中将上述内容进行测试即可。

1.3类与类之间的关系

在这里，关系很简单，用户基本信息类提供了用户操作类所需要的对象；用户操作类中储存了用户基本信息类的对象，并对外提供针对用户基本信息类的方法；在测试类中，可以调用这些方法对用户信息类的对象进行操作。

或者这么理解，用户基本信息类提供了针对单个用户基本信息类对象的操作，比如设置，获取等（层面是在对象内部）；用户操作类提供了对用户基本信息类对象的方法（层面是在对象对象之间），比如登陆，注册等等；而测试类则提供了测试这些方法的区域。

1.4如何分包

分包主要有这么几种方法：

A 功能划分
B 模块划分
C 先按模块划分，再按功能划分

这次，我们按照功能划分，有：

用户基本描述类包
用户操作接口包
用户操作类包（实现用户操作接口）
用户测试类

2.HashSet

HashSet是Set接口的实现类。它可以利用add，put等方法往里添加元素。具体自己查API。它有两点特性，分别为无序性和唯一性。这和数学中集合的定义基本一致。它的无序性值得是，它并不按照你的输入顺序去储存，它内部自有一套存储规范。

2.1HashSet唯一性的实现

HashSet的底层是HashMap< K,P >,而HashMap又是通过链表加数组实现，和数据结构中的图基本是一个意思。

HashSet的add方法是通过HashMap的put方法来实现的。put方法中包含有HashCode以及euqals方法，基本上就是通过比较HashCode，地址值以及equals方法来进行比较。

  1.     public V put(K key, V value) {
  2.         if (key == null)
  3.             return putForNullKey(value);
  4.         int hash = hash(key.hashCode());//获取hash值
  5.         //散列表冲突处理方法中的分离链接法
  6.         int i = indexFor(hash, table.length);//散列表的第一个索引
  7.         for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
  8.             Object k;
  9.             //先比较Hash值，再比较地址值，最后比较内容
  10.             if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
  11.                 V oldValue = e.value;
  12.                 e.value = value;
  13.                 e.recordAccess(this);
  14.                 return oldValue;
  15.             }
  16.         }
  18.         modCount++;
  19.         addEntry(hash, key, value, i);
  20.         return null;
  21.     }

其实看的明白的话，这其实的数据结构中的散列表，首先通过不同的hash值将待储存元素挂在不同的类别下（其实是散列表冲突处理方法中的分离链接法）。之后若存在相同hash的元素，只要把这一串上的元素逐一进行比较，就可以判定是否可以把这个元素进行添加，省去了全局进行比较的麻烦。

2.2利用HashSet储存字符串以及自定义对象

储存字符串是没有什么问题的，这个试了就很明了，这里也不写代码了。麻烦的是自定义对象，由于在添加的时候，会自动调用对象的equals以及hashCode方法，而自定义类若没有重写这些方法的话，会自动调用Object的equals以及hashCode方法，最后转化成地址的比较，会使得唯一性特性失效。因此，若想利用集合的唯一性对自定义对象进行储存，就需要在自定义类中重写equals以及hashCode方法。当然，贴心的java以及Eclipse早就帮我们做好了，只要右击添加即可。

  1. public class myHashSet {
  2.     private String name;
  3.     private int age;
  4.     public myHashSet() {
  5.         super();
  6.         // TODO Auto-generated constructor stub
  7.     }
  8.     //楼下的get以及set函数都是自动生成的
  9.     public String getName() {
  10.         return name;
  11.     }
  12.     public void setName(String name) {
  13.         this.name = name;
  14.     }
  15.     public int getAge() {
  16.         return age;
  17.     }
  18.     public void setAge(int age) {
  19.         this.age = age;
  20.     }
  21.     //这个也都是自动生成的，我们只需要知道原理就好，重写就让他们做
  22.     @Override
  23.     public int hashCode() {
  24.         final int prime = 31;
  25.         int result = 1;
  26.         result = prime * result + age;
  27.         result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
  28.         return result;
  29.     }
  30.     @Override
  31.     public boolean equals(Object obj) {
  32.         if (this == obj)
  33.             return true;
  34.         if (obj == null)
  35.             return false;
  36.         if (getClass() != obj.getClass())
  37.             return false;
  38.         myHashSet other = (myHashSet) obj;
  39.         if (age != other.age)
  40.             return false;
  41.         if (name == null) {
  42.             if (other.name != null)
  43.                 return false;
  44.         } else if (!name.equals(other.name))
  45.             return false;
  46.         return true;
  47.     }
  48. }

3.TreeSet

TreeSet底层是依赖TreeMap实现的（还是实现了接口navigableMap）。具体来说，TreeSet的add方法是利用一个NavigableMap接口的具体实现类来实现的，而这个具体实现类就是TreeMap。数据结构是红黑树。红黑树是AVL树（自平衡二叉树）的变化版。两者是在查找和添加删除元素的时间上有差别，这里不细说，在时间不敏感的程序中意义不大。

TreeSet除了保留了Set的无序性以及唯一性以外，它可以根据用户选择，对所储存的元素按照一定规则进行排序，然后输出。它排序的方法主要有两种，分别是：自然排序，比较器排序。

3.1自然排序

自然排序即按照其内置的顺序对元素进行排序。若要实现自然排序，在创建TreeSet对象的时候，直接使用默认构造器就可以了。

  1. import java.util.TreeSet;
  3. public class myTreeSet {
  4.     public static void main(String[] args) {
  5.     TreeSet<String> ts=new TreeSet<String>();
  6.     ts.add("hello");
  7.     ts.add("world");
  8.     ts.add("aloha");
  9.     for(String s:ts){//输出：aloha，hello，world
  10.         System.out.println(s);
  11.     }
  12. }
  13. }

而我们通过查阅TreeMap的put方法可以看到，它的自然排序主要是通过一个名为compareTo的方法来进行的。我们在String类中也找到了这个方法，那么大致可以猜到，TreeMap是调用每个特定类中的compareTo方法来进行比较。而object中并不包含这个方法，所以若不在自定义类中重写这个方法，就会报错。

  1. class Student{
  2.     private int age;
  3.     public Student(int age) {
  4.         super();
  5.         this.age = age;
  6.     }
  7.     public int getAge() {
  8.         return age;
  9.     }
  10.     public void setAge(int age) {
  11.         this.age = age;
  12.     }
  13. }
  15. public class myTreeSet {
  16.     public static void main(String[] args) {
  17.     TreeSet<Student> ts2=new TreeSet<Student>();
  18.     ts2.add(new Student(1));
  19.     ts2.add(new Student(2));
  20.     ts2.add(new Student(3));
  21.     ts2.add(new Student(4));
  22.     for(Student s : ts2){//报错，大概就是说，Student不能被转型成为comparable的对象
  23.         System.out.println(s.getAge());
  24.     }
  25.     }
  26. }

解决办法，需要让自定义子类实现Comparable接口，才可以进行比较。而Comparable接口中只有一个方法，就是compareTo方法：

  1. class Student implements Comparable<Student>{//点明是与Student类比较
  2.     private int age;
  3.     public Student(int age) {
  4.         super();
  5.         this.age = age;
  6.     }
  7.     public int getAge() {
  8.         return age;
  9.     }
  10.     public void setAge(int age) {
  11.         this.age = age;
  12.     }
  13.     @Override//实现compareTo方法
  14.     public int compareTo(Student o) {
  15.         int number=age-o.getage();
  16.         return number;
  17.     }
  18. }
  20. public class myTreeSet {
  21.     public static void main(String[] args) {
  22.     TreeSet<Student> ts2=new TreeSet<Student>();
  23.     ts2.add(new Student(1));
  24.     ts2.add(new Student(2));
  25.     ts2.add(new Student(3));
  26.     ts2.add(new Student(4));
  27.     for(Student s : ts2){//这样就不会报错了。并且按照年龄排序
  28.         System.out.println(s.getAge());
  29.     }
  30.     }
  31. }
3.2比较器排序

之前我们是将我们想要的比较方法定义在我们的自定义类中，在TreeSet想要进行自然排序的时候就调用它。但若是我们想把这个排序方法单独拿出来，让类显得更加的精简，就需要用到比较器排序。

要想使用比较器排序，我们需要在创建TreeSet对象的时候就传入一个Comparator的对象，让TreeSet利用我们传入的Comparator进行排序。

由于Comparator是一个接口，我们需要自己去实现它具体写法：

  1. class MyComparator implements Comparator<Student> {
  2. //表明比较的对象一定是Student的
  3.     @Override
  4. public int compare(Student s1, Student s2) {
  5.         // int num = this.name.length() - s.name.length();
  6.         // this -- s1
  7.         // s -- s2
  8.         // 姓名长度
  9.         int num = s1.getName().length() - s2.getName().length();
  10.         // 姓名内容
  11.         int num2 = num == 0 ? s1.getName().compareTo(s2.getName()) : num;
  12.         // 年龄
  13.         int num3 = num2 == 0 ? s1.getAge() - s2.getAge() : num2;
  14.         return num3;
  15.     }
  16. }
  18. class Student {
  19.     private String name;
  20.     private int age;
  21.     public Student() {
  22.         super();
  23.     }
  24.     public Student(String name, int age) {
  25.         super();
  26.         this.name = name;
  27.         this.age = age;
  28.     }
  29.     public String getName() {
  30.         return name;
  31.     }
  32.     public void setName(String name) {
  33.         this.name = name;
  34.     }
  35.     public int getAge() {
  36.         return age;
  37.     }
  38.     public void setAge(int age) {
  39.         this.age = age;
  40.     }
  41. }
  42. public class myComparator {
  43.     TreeSet<Student> ts= new TreeSet<Student>(new MyComparator());
  45. }

当然，若这个比较器只要用一次，可以用匿名内部类的方式实现(匿名内部类主要要去实现一个接口或者抽象类哦)：

  1. TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>(new Comparator<Student>() {
  2.     @Override
  3.     public int compare(Student s1, Student s2) {
  4.                 // 姓名长度
  5.         int num = s1.getName().length() - s2.getName().length();
  6.                 // 姓名内容
  7.         int num2 = num == 0 ? s1.getName().compareTo(s2.getName())
  8.                         : num;
  9.                 // 年龄
  10.         int num3 = num2 == 0 ? s1.getAge() - s2.getAge() : num2;
  11.             return num3;
  12.     }
  13. });

4.LinkedHashSet

这个就是用链表以及HashMap实现的HashSet，它保留了集合的唯一性，但通过加入了链表，使得它变得有序了。

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