27-集合--Set及其子類（HashSet+LinkedHashSet+TreeSet）+二叉樹+Comparable+Comparator+雜湊表+HashSet儲存自定義物件+判斷元素唯一的方式
一、Set
1、Set：元素不可以重複，是無序的（存入和取出的順序不一致）
2、Set介面中的方法和Collection中的方法一致
3、Set集合的元素取出方式只有一種：迭代器iterator()
Set set = new HashSet();
Iterator it = set.iterator();
while (it.hasNext()) {
it.next();
}4、Set介面有兩個子類
（1）HashSet：內部資料結構是雜湊表（雜湊表底層還是陣列），是不同步的
（2）TreeSet：內部資料結構是二叉樹，是不同步的（可以對Set集合中的元素排序。存取順序不一致，但有指定順序）
注：LinkedHashSet：元素唯一（雜湊表），元素有序（連結串列）
二、HashSet
1、HashSet由雜湊表（實際上是一個HashMap例項）支援，它不保證迭代順序（無序）。因為底層的儲存方式是通過演算法來完成的
2、Set進行迭代所需的時間與HashSet例項的大小（元素的數量）和底層HashMap例項（桶的數量）的“容量”的和成比例。因此，如果迭代效能很重要，則不要將初始容量設定的太高（或將載入因子設定的太低）
3、HashSet用來保證元素唯一（重複的元素存不進去）。需要唯一才使用HashSet，不需要唯一應該選擇ArrayList
注：需要唯一就用Set，無所謂就用List（List使用較多）。List和Set最大的區別在於元素是否唯一
4、HashSet判斷元素唯一，需要覆蓋hashCode()和equals()方法，建立自己的判斷唯一的依據
5、無論是contains()還是remove()，關鍵問題是判斷元素是否相同，即容器中是否有和該元素相同的元素。而容器判斷相同的依據，根據容器的資料結構而定
（1）ArrayList：判斷equals()
（2）HashSet：判斷hashCode() + equals() （雜湊表中必須首先判斷hashCode()）
6、建構函式
（1）HashSet()：構造一個新的空set，其底層HashMap例項的預設初始容量是16，載入因子是0.75
（2）HashSet(Collection<? extends E> c)：構造一個包含指定collection中的元素的新set
（3）HashSet(int initialCapacity)：構造一個新的空set，其底層HashMap例項具有指定的初始容量和預設的載入因子（0.75）
（4）HashSet(int initialCapacity, float loadFactory)：構造一個新的空set，其底層HashMap例項具有指定的初始容量和指定的載入因子
三、LinkedHashSet
1、LinkedHashSet：具有可預知迭代順序的Set介面的雜湊表和連結列表實現
2、唯一+有序。LinkedHashSet可以讓客戶免遭未指定的、由HashSet提供的通常雜亂無章的排序工作，而又不致引起與TreeSet關聯的成本增加。使用它可以生成一個與原來順序相同的set副本，並且與原set的實現無關，然後返回由此副本決定了順序的結果（客戶通常期望內容返回的順序與它們出現的順序相同）
四、TreeSet
1、TreeSet：基於TreeMap的NavigableSet實現。使用元素的自然順序對元素進行排序（Comparable），或者根據建立set時提供的Comparator進行排序，具體取決於使用的構造方法
2、TreeSet可以對集合中的元素進行排序，是不同步的
3、TreeSet集合是Set集合的子類，也可以保證元素的唯一性。TreeSet判斷元素唯一的方式：根據比較方法（compareTo()或compare()）的返回結果是否為0。為0，就是相同元素，不儲存
注：TreeSet集合和hashCode()、equals()沒有關係
4、TreeSet無序（存入和取出順序不同），但有自己的排序方式。TreeSet對元素進行排序的方式（兩種）：
（1）讓元素自身具備比較功能。元素需要實現Comparable介面，覆蓋CompareTo()方法 -- 元素的自然排序
（2）讓集合自身具備比較功能。定義一個類，實現Comparator介面，覆蓋compare()方法。將該類物件（介面Comparator的子類物件）作為引數傳遞給TreeSet集合的建構函式 -- 比較器
注：TreeSet集合中的元素要按照指定方式排序，需要進行比較，必須要讓元素自身或者集合自身具備比較功能。在實際開發中，比較器（Comparator）比較常用。因為它能避免一些弊端和不足，eg：Person本身具備比較功能A，但不是想要的，此時就必須使用比較器定義另一個比較功能B
例：字串本身實現按元素的字典順序排序（Java寫好的，無法修改），若現在需要按字串長度排序，就只能使用Comparator比較器
public class Test {
public static void main(String[] args) {
TreeSet ts = new TreeSet(new ComparatorByLength());
ts.add("aaaaa");
ts.add("zz");
ts.add("nbaq");
ts.add("cba");
ts.add("abc");
System.out.println(ts); //[zz, abc, cba, nbaq, aaaaa]
for (Iterator it = ts.iterator(); it.hasNext(); ) {
System.out.println(it.next());
}
}
}
/**
* 自定義類，實現Comparator介面，覆蓋compare()方法
*/
class ComparatorByLength implements Comparator {
@Override
public int compare(Object obj1, Object obj2) {
//......此處省略強轉前的健壯性判斷
String s1 = (String) obj1;
String s2 = (String) obj2;
int temp = s1.length() - s2.length();
//如果長度相同，再按元素的字典順序排序
return temp == 0 ? s1.compareTo(s2) : temp;
//如果只按照字串長度比較，則長度相同的後面元素將會被捨棄
// return temp; //ts的值為：[zz, cba, nbaq, aaaaa]
}
}5、建構函式
（1）TreeSet()：構造一個新的空set，該set根據其元素的自然順序進行排序。插入該set的所有元素都必須實現Comparable介面。另外，所有這些元素都必須是可互相比較的：對於set中的任意兩個元素e1和e2，執行e1.compareTo(e2);都不得丟擲ClassCastException
（2）TreeSet(Collection<? extends E> c)：構造一個包含指定collection元素的新TreeSet，它按照其元素的自然順序進行排序。插入該set的所有元素都必須實現Comparable介面。另外，所有這些元素都必須是可互相比較的：對於set中的任意兩個元素e1和e2，執行e1.compareTo(e2);都不得丟擲ClassCastException
（3）TreeSet(Comparator<? super E> comparator)：構造一個新的空TreeSet，它根據指定比較器進行排序。插入到該set的所有元素都必須能夠由指定比較器進行相互比較：對於set中的任意兩個元素e1和e2，執行comparator.compare(e1, e2);都不得丟擲ClassCastException
（4）TreeSet(SortedSet<E> s)：構造一個與指定有序set具有相同對映關係和相同排序的新TreeSet
五、二叉樹（紅黑樹）
1、二叉樹是一種資料結構，持有左、右、父三個索引
2、用二叉樹可以完成排序，並能確定元素的位置。查詢順序：左 - 中 - 右，左邊小，右邊大，相同的不儲存
3、在儲存後一個元素時，已有的元素是有序的。對已有的有序元素進行折半（折半查詢/二分法查詢），再確定新元素的位置，效率較高
4、用二叉樹實現TreeSet 正序/倒序 存取（怎麼存入就怎麼取出，或者怎麼存入就倒序取出）
class ComparatorByName implements Comparator {
/**
* 用二叉樹實現TreeSet 正序/倒序 存取
* @param obj1
* @param obj2
* @return
*/
@Override
public int compare(Object obj1, Object obj2) {
//......此處省略強轉前的健壯性判斷
Person p1 = (Person) obj1;
Person p2 = (Person) obj2;
//二叉樹只看正數、負數和零
//正序：存入和取出順序一致
return 1;
//倒序：存入和取出順序相反
// return -1;
//若 return 0; ，說明後面新增的元素都和第一個元素相同，全部捨棄
}
}六、java.lang.Comparable
1、interface Comparable<T>：此介面強行對實現它的每個類的物件進行整體排序。這種排序被稱為類的自然排序，類的compareTo()方法被稱為它的自然比較方法
2、實現此介面的物件列表（和陣列）可以通過Collections.sort()（和Arrays.sort()）進行自動排序。實現此介面的物件可以用作有序對映中的鍵或有序集合中的元素，無需指定比較器
3、建議：最好使自然排序和equals()一致。即 (x.compareTo(y) == 0) == (x.equals(y)) ???
4、方法
（1）int compareTo(T o)：比較此物件與指定物件的順序。如果該物件小於、等於、大於指定物件，則分別返回負整數、零、正整數
5、TreeSet集合用Comparable（自然排序）判斷元素唯一的方式：根據比較方法compareTo()返回結果是否為0。為0，就是相同元素，不儲存
/**
* 實現了Comparable介面的Person類
*/
class Person implements Comparable {
private String name;
private int age;
//...... 省略 構造方法 和 get、set方法
/**
* 覆蓋 Comparable 介面的比較方法 compareTo()
* 下面方法的排序方式：按年齡從小到大排序，如果年齡相同，按名稱的字典順序從前到後
*
* 問題：如果要從大到小排序，如何修改？
* 逆序。即 改變 this 和 p 兩個物件的位置（互換）
*
* @param obj
* @return
*/
@Override
public int compareTo(Object obj) {
//凡是引用資料型別強轉之前，都要進行健壯性判斷，否則會發生ClassCastException
if (!(obj instanceof Person)) {
throw new ClassCastException();
}
Person p = (Person) obj;
//age是int型別，可以相減
int temp = this.age - p.age;
//如果age相同，再比較name
//String類的預設比較方法compareTo()，按照元素的字典順序排序 -- 字串本身就實現了Comparable介面
return temp == 0 ? this.name.compareTo(p.name) : temp;
}
}七、java.util.Comparator
1、interface Comparator<T>：強行對某個物件collection進行整體排序的比較函式。可以將Comparator傳遞給sort()方法（如Collections.sort()或Arrays.sort()），從而允許在排序順序上實現精確控制。還可以使用Comparator來控制某些資料結構（如有序set或有序對映）的順序，或者為那些沒有自然順序的物件collection提供排序
2、當且僅當對於一組元素S中的每個e1和e2而言，c.compare(e1, e2) == 0與e1.equals(e2)具有相等的布林值時，Comparator c 強行對S進行的排序才叫做與equals一致的排序
3、通常，讓Comparator實現java.io.Serializable。因為它們在可序列化的資料結構（TreeSet、TreeMap）中可用作排序方法。為了成功地序列化資料結構，Comparator（如果已提供）必須實現Serializable
4、方法
（1）int compare(T o1, T o2)：比較用來排序的兩個引數。根據第一個引數小於、等於、大於第二個引數分別返回負整數、零、正整數
（2）boolean equals(Object obj)：指示某個其他物件是否“等於”此Comparator。此方法必須遵守Object.equals(Object)的常規協定。此外，僅當指定的物件也是一個Comparator，並且強行實施與此Comparator相同的排序時，此方法才返回true（判斷比較器是否相同）
注：此方法是抽象的，但不重寫Object.equals(Object)方法總是安全的（預設繼承Object，用覆寫的equals()方法即可）。然而，在某些情況下，重寫此方法可以允許程式確定兩個不同的Comparator是否強行實施了相同的排序，從而提高效能
5、建立集合物件時就應該具備的功能，使用建構函式（物件是在新增的時候進行比較的，所以在新增元素之前容器就要具備比較性）
/**
* 定義一個類，實現Comparator
*/
class ComparatorByName implements Comparator {
/**
* 覆蓋compare()方法。按Person的 name + age 排序
* @param obj1
* @param obj2
* @return
*/
@Override
public int compare(Object obj1, Object obj2) {
//......此處省略強轉前的健壯性判斷
Person p1 = (Person) obj1;
Person p2 = (Person) obj2;
//此處不能直接用 物件.屬性 呼叫。因為屬性私有，需要使用get()方法獲取屬性值
int temp = p1.getName().compareTo(p2.getName());
return temp == 0 ? p1.getAge() - p2.getAge() : temp;
}
}
public class TreeSetDemo{
public static void main(String[] args) {
//將Comparator介面的子類物件（ComparatorByName）作為引數傳遞給TreeSet的建構函式
TreeSet ts = new TreeSet(new ComparatorByName());
ts.add("xxx");
//......
}
}八、雜湊表
1、雜湊是一種演算法，這種演算法對陣列進行了優化。雜湊演算法算出的值儲存起來形成雜湊表，雜湊表中全是陣列，該表的特點是：有對應關係
2、雜湊演算法：根據元素自身的特點，對元素進行運算，獲取其在陣列中的位置。雜湊演算法對查詢進行了優化，效能穩定且高效（查詢一個元素，先根據雜湊演算法算出該元素在陣列中應該儲存的位置，然後判斷陣列中該位置的元素是否是要查詢的元素 -- 因為存入時也是按照雜湊演算法計算出來的位置存的，如果查詢的元素存在，一定在計算出來的位置上）
3、每個物件都有自己的雜湊值（即每個物件在記憶體中的位置），都是通過hashCode()計算出來的。hashCode()是用來計算物件雜湊值的方法
4、雜湊演算法的儲存過程
（1）根據雜湊演算法計算元素abc在陣列中的位置a
（2）判斷陣列中位置a處是否有元素。如果沒有，直接儲存；如果有，進行步驟（3）
（3）希判斷位置a處的元素是否是abc。如果是，不儲存；如果不是，用哈衝突的解決方式
5、雜湊表如何確定元素是重複的
（1）判斷雜湊值（hashCode()）。雜湊值相同時，才會有第二次判斷。如果雜湊值不同，不需要判斷equals()
（2）判斷內容（equals()）
6、雜湊衝突：兩個物件不同，但雜湊值相同。解決方式
（1）順延。即將陣列延長
（2）串聯。基於此位置繼續計算，算出一個位置
7、雜湊演算法的好處和弊端：
（1）好處：提高查詢效率
（2）弊端：不能重複
九、HashSet儲存自定義物件
1、HashSet中儲存的自定義物件，如果要保證儲存的自定義物件唯一，或者要進行contains()、remove()等操作，最關鍵的是判斷元素是否相同，要覆蓋自定義物件的hashCode()和equals()方法，建立自己的判斷相同的依據（最好同時覆蓋自定義物件的toString()方法）
注：ArrayList要覆蓋自定義物件的equals()方法，HashSet要覆蓋自定義物件的hashCode()和equals()方法
十、判斷元素唯一的方式
1、ArrayList：equals()
2、HashSet：hashCode() + equals()
3、TreeSet：compareTo() 或 compare()