Java中的HashSet的定义以及用法

作者: Arvin Chen 分类: Java 来源: Break易站(www.breakyizhan.com)

HashSet的定义

HashSet类实现了Set接口,由一个实际上是HashMap实例的散列表​​支持。不能保证该集合的迭代次序,这意味着该类不能保证元素随时间的不变顺序。这个类允许null元素。该类还为基本操作(如添加,删除,包含和大小)提供了恒定的时间性能,假定散列函数将元素正确地分散到桶中,我们将在文章中进一步讨论。
HashSet的一些重要特性是:

  • 实现Set Interface。
  • HashSet的基础数据结构是散列表。
  • 由于它实现了Set Interface,所以不允许重复值。
  • 您在HashSet中插入的对象不保证以相同顺序插入。对象基于其哈希码插入。
  • HashSet中允许使用NULL元素。
  • HashSet还实现了Searlizable和Cloneable接口。

现在为了维持恒定的时间性能,迭代HashSet需要的时间与HashSet实例的大小(元素数量)加上支持HashMap实例的“容量”(桶的数量)的总和成正比。因此,如果迭代性能很重要,不要将初始容量设置得太高(或者负载因子太低)是非常重要的。

初始容量:初始容量意味着在创建散列表(HashSet内部使用散列表数据结构)时创建桶的数量。如果当前尺寸变满,桶的数量将自动增加。
负载因数:负载因数是衡量HashSet在其容量自动增加之前能够获得的满量程。当哈希表中的条目数量超过负载因子和当前容量的乘积时,散列表就会被重新映射(即重建内部数据结构),以便散列表大约是存储桶数量的两倍。

                  表格中存储的元素数量
   加载因子= -----------------------------------------
                        散列表的大小 

示例:如果内部容量为16并且加载因子为0.75,那么当表中有12个元素时,桶的数量会自动增加。


对性能的影响:
负载因子和初始容量是影响HashSet操作性能的两个主要因素。0.75的负载因子在时间和空间复杂度方面提供了非常有效的性能。如果我们将负载因子值增加得超过这个值,那么内存开销将会减少(因为它会减少内部重建操作),但是它会影响哈希表中的添加和搜索操作。为了减少重新哈希操作,我们应该明智地选择初始容量。如果初始容量大于最大入口数量除以负载因子,则不会发生重新刷新操作。

注:HashSet中的实现不同步,因为如果多个线程同时访问散列集,并且至少有一个线程修改了该集,它必须在外部同步。这通常是通过在自然封装集合的某个对象上进行同步来完成的。如果不存在这样的对象,则应该使用Collections.synchronizedSet方法来“包装”该集合。这最好在创建时完成,以防止意外的不同步访问集合,如下所示:

Set s = Collections.synchronizedSet(new HashSet(...));

HashSet中的构造函数:

  1. HashSet h = new HashSet(); 
    默认初始容量为16,默认加载因子为0.75。
  2. HashSet h = new HashSet(int initialCapacity); 
    默认的0.75的loadFactor
  3. HashSet h = new HashSet(int initialCapacity,float loadFactor);
  4. HashSet h = new HashSet(Collection C);

下面的程序说明了HashSet的几个基本操作:

// Java program to demonstrate working of HashSet
import java.util.*;

class Test
{
    public static void main(String[]args)
    {
        HashSet<String> h = new HashSet<String>();

        // Adding elements into HashSet usind add()
        h.add("India");
        h.add("Australia");
        h.add("South Africa");
        h.add("India");// adding duplicate elements

        // Displaying the HashSet
        System.out.println(h);
        System.out.println("List contains India or not:" +
                           h.contains("India"));

        // Removing items from HashSet using remove()
        h.remove("Australia");
        System.out.println("List after removing Australia:"+h);

        // Iterating over hash set items
        System.out.println("Iterating over list:");
        Iterator<String> i = h.iterator();
        while (i.hasNext())
            System.out.println(i.next());
    }
}

输出:

[South Africa, Australia, India]
List contains India or not:true
List after removing Australia:[South Africa, India]
Iterating over list:
South Africa
India

HashSet的内部工作
由Map内部备份的所有Set接口类。HashSet使用HashMap在内部存储它的对象。您一定想知道,要在HashMap中输入值,我们需要一个键值对,但在HashSet中,我们只传递一个值。

存储在HashMap中
实际上,我们在HashSet中插入的值作为映射对象的关键字,并且其值java使用常量变量。所以在键值对中,所有键都具有相同的值。

在java文档中实现HashSet

private transient HashMap map;

//构造函数 -  1
//所有的构造函数都在内部创建HashMap对象。
public HashSet()
{
    //创建内部支持HashMap对象
    map = new HashMap();
}

//构造函数 -  2
public HashSet(int initialCapacity)
{
    //创建内部支持HashMap对象
    map = new HashMap(initialCapacity);
}

//与map中的对象关联的虚拟值
private static final Object PRESENT = new Object();

如果我们看一下HashSet类的add()方法:

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

我们可以注意到,HashSet类的add()方法通过传递指定的元素作为键和常量“PRESENT”作为其值,来内部调用支持HashMap对象的put()方法。

remove()方法也以相同的方式工作。它内部调用Map接口的remove方法。

public boolean remove(Object o)
{
  return map.remove(o)== PRESENT;
}

HashSet操作的时间复杂度:HashSet的基础数据结构是散列表。因此,对于添加,移除和查找(包含方法)操作,HashSet需要O(1)次的时间复杂度(平均或通常情况下)的时间复杂度。

HashSet中的方法:

  1. boolean add(E e):用于添加指定元素(如果不存在),如果存在则返回false。
  2. void clear():用于删除set中的所有元素。
  3. boolean contains(Object o): 如果元素存在于set中,则返回true。
  4. boolean remove(Object o):用于删除元素,如果它存在于set中。
  5. Iterator iterator(): 用于返回集合中元素的迭代器。
  6. boolean isEmpty():用于检查集合是否为空。返回true表示空,false表示非空条件。
  7. int size():用于返回集合的大小。
  8. Object clone():用于创建集合的浅表副本。
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