HashSet知识总结：高效无序集合
目录
1 简介
2 基本操作
2.1 添加元素
2.2 删除元素
2.3 判断元素是否存在
2.4 获取集合大小
2.5 遍历 HashSet
使用迭代器遍历
使用增强型 for 循环遍历
2.6 自定义对象存储
3 性能考虑
1. 添加元素的性能
2. 查询元素的性能
3. 删除元素的性能
4 完整的示例代码
5 总结
1 简介
- 定义：HashSet是一种基于哈希表实现的Set接口集合类型，它不允许存储重复元素。
- HashSet的特点：
- 不保证元素的顺序（实际上，由于哈希算法的原因，元素的顺序可能会随着集合的增长而变化）。
- 允许存储一个null元素。
- 操作效率高，大多数操作（如添加、删除、包含检查等）平均时间复杂度为O(1)。
2 基本操作
2.1 添加元素
要向 HashSet 中添加元素，可以使用 add() 方法：
import java.util.HashSet;
public class HashSetExample {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个HashSet实例
HashSet hashSet = new HashSet<>();
// 添加元素
hashSet.add("Apple");
hashSet.add("Banana");
hashSet.add("Cherry");
// 尝试添加重复元素（不会生效）
hashSet.add("Apple");
// 打印HashSet内容
System.out.println("HashSet after adding elements: " + hashSet);
}
} 2.2 删除元素
要从 HashSet 中删除元素，可以使用 remove() 方法：
import java.util.HashSet;
public class HashSetExample {
public static void main(String[] args) {
HashSet hashSet = new HashSet<>();
hashSet.add("Apple");
hashSet.add("Banana");
hashSet.add("Cherry");
// 删除元素
hashSet.remove("Banana");
// 打印删除后的HashSet
System.out.println("HashSet after removing 'Banana': " + hashSet);
}
} 2.3 判断元素是否存在
可以使用 contains() 方法来检查元素是否存在于 HashSet 中：
Set animals = new HashSet<>(Arrays.asList("狗", "猫", "鸟"));
boolean containsCat = animals.contains("猫");
上述代码检查了 “猫” 是否存在于 HashSet 中，并将结果存储在 containsCat 变量中。
2.4 获取集合大小
要获取 HashSet 中元素的数量，可以使用 size() 方法：
int size = hashSet.size();上述代码获取了集合中元素的数量，并将结果存储在 size 变量中。
2.5 遍历 HashSet
遍历 HashSet 中的元素可以使用迭代器或增强型 for 循环。以下是两种遍历方式的示例：
使用迭代器遍历
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
public class HashSetExample {
public static void main(String[] args) {
// 初始化一个HashSet并添加元素
HashSet hashSet = new HashSet<>();
hashSet.add("Apple");
hashSet.add("Banana");
hashSet.add("Cherry");
// 使用迭代器遍历HashSet
System.out.println("Traversing HashSet using Iterator:");
Iterator iterator = hashSet.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
String element = iterator.next();
System.out.println(element);
}
}
} 使用增强型 for 循环遍历
import java.util.HashSet;
public class HashSetExample {
public static void main(String[] args) {
// 初始化一个HashSet并添加元素
HashSet hashSet = new HashSet<>();
hashSet.add("Apple");
hashSet.add("Banana");
hashSet.add("Cherry");
// 使用增强型for循环遍历HashSet
System.out.println("Traversing HashSet using Enhanced For Loop:");
for (String element : hashSet) {
System.out.println(element);
}
}
} 2.6 自定义对象存储
如果存储的是自定义对象，需要正确实现 hashCode() 和 equals() 方法。
import java.util.HashSet;
import java.util.Objects;
// 自定义类 Person，包含 name 和 age 属性
class Person {
String name; // 姓名
int age; // 年龄
// 构造方法，用于初始化对象
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
// 重写 hashCode 方法，确保根据 name 和 age 生成唯一的哈希值
@Override
public int hashCode() {
return Objects.hash(name, age); // 使用 Objects.hash() 生成更健壮的哈希值
}
// 重写 equals 方法，判断两个 Person 对象是否相等
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (this == obj) return true; // 如果两个引用指向同一个对象，则直接返回 true
if (obj == null || getClass() != obj.getClass()) return false; // 检查是否为 null 或类型不匹配
Person person = (Person) obj; // 将 obj 转换为 Person 类型
return age == person.age && Objects.equals(name, person.name); // 比较 name 和 age 是否相同
}
// 重写 toString 方法，方便打印对象时显示有意义的信息
@Override
public String toString() {
return "Person{name='" + name + "', age=" + age + "}";
}
}
public class CustomObjectHashSetExample {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个 HashSet，用于存储自定义对象 Person
HashSet people = new HashSet<>();
// 向集合中添加三个 Person 对象
people.add(new Person("Alice", 30)); // 添加 Alice，年龄 30
people.add(new Person("Bob", 25)); // 添加 Bob，年龄 25
people.add(new Person("Alice", 30)); // 再次添加 Alice，年龄 30（重复元素）
// 打印提示信息
System.out.println("HashSet with custom objects:");
// 遍历 HashSet 并逐行打印每个 Person 对象
for (Person person : people) {
System.out.println(person);
}
}
} 3 性能考虑
HashSet 的性能通常是很高的，它提供了快速的插入、删除和查询操作。但需要注意以下几点：
1. 添加元素的性能
- 高效性：通常情况下，
HashSet的添加操作非常快，时间复杂度为 O(1)。 - 负载因子：当负载因子接近默认值 0.75 时，
HashSet会自动扩容，这可能导致性能暂时下降。 - 优化：可以通过预先设置合适的初始容量和负载因子来减少扩容操作。
2. 查询元素的性能
- 高效性：查询操作基于哈希表实现，时间复杂度为 O(1)。
- 哈希冲突：在有哈希冲突的情况下，查询操作的时间复杂度可能会增加至 O(n)。
3. 删除元素的性能
- 高效性：删除操作的时间复杂度通常为 O(1)。
- 定位元素：类似于查询操作，删除前需要先定位元素。
- 哈希冲突：如果存在哈希冲突，删除操作的时间复杂度可能会增加至 O(n)。
4 完整的示例代码
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
public class HashSetExample {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个 HashSet 集合
HashSet hashSet = new HashSet<>();
// 向集合中添加元素
hashSet.add("苹果"); // 添加元素
hashSet.add("香蕉");
hashSet.add("樱桃");
// 尝试添加重复元素，不会生效
hashSet.add("苹果"); // 不会重复添加，因为 HashSet 不允许重复元素
// 打印集合内容
System.out.println("HashSet 的内容: " + hashSet);
// 获取集合大小
System.out.println("集合的大小为: " + hashSet.size());
// 检查是否包含某个元素
if (hashSet.contains("香蕉")) {
System.out.println("集合中包含元素: 香蕉");
} else {
System.out.println("集合中不包含元素: 香蕉");
}
// 删除元素
hashSet.remove("樱桃"); // 删除指定元素
System.out.println("删除'樱桃'后的集合内容: " + hashSet);
// 遍历集合（增强型 for 循环）
System.out.println("使用增强型 for 循环遍历集合:");
for (String element : hashSet) {
System.out.println(element);
}
// 遍历集合（使用迭代器）
System.out.println("使用迭代器遍历集合:");
Iterator iterator = hashSet.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next());
}
// 清空集合
hashSet.clear(); // 清空所有元素
System.out.println("清空后的集合是否为空: " + hashSet.isEmpty());
}
} 5 总结
本文探讨了 Java 中的 HashSet 集合，涵盖了其核心概念、创建与初始化方法、基础操作流程、多种遍历手段、性能考量及使用时的注意事项，并提供了相应的示例代码。作为一款广泛使用的集合类，HashSet 专门用于存储独一无二的元素，适合于众多应用场景。掌握 HashSet 的正确用法能够显著提升您的 Java 应用程序的效能与可维护性。期待本文能为您的学习和理解 HashSet 提供有价值的指导和帮助。