21天学习挑战赛之java的set集合

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### 1.Set集合 ###

#### 1.1Set集合概述和特点【应用】 ####

*  不可以存储重复元素
 *  没有索引,不能使用普通for循环遍历

#### 1.2Set集合的使用【应用】 ####

存储字符串并遍历

public class MySet1 {
        
        public static void main(String[] args) {
        
          	//创建集合对象
            Set<String> set = new TreeSet<>();
          	//添加元素
            set.add("ccc");
            set.add("aaa");
            set.add("aaa");
            set.add("bbb");
    
    //        for (int i = 0; i < set.size(); i++) {
        
    //            //Set集合是没有索引的，所以不能使用通过索引获取元素的方法
    //        }
          
          	//遍历集合
            Iterator<String> it = set.iterator();
            while (it.hasNext()){
        
                String s = it.next();
                System.out.println(s);
            }
            System.out.println("-----------------------------------");
            for (String s : set) {
        
                System.out.println(s);
            }
        }
    }

### 2.TreeSet集合 ###

#### 2.1TreeSet集合概述和特点【应用】 ####

*  不可以存储重复元素
 *  没有索引
 *  可以将元素按照规则进行排序
    
     *  TreeSet()：根据其元素的自然排序进行排序
     *  TreeSet(Comparator comparator) ：根据指定的比较器进行排序

#### 2.2TreeSet集合基本使用【应用】 ####

存储Integer类型的整数并遍历

public class TreeSetDemo01 {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            //创建集合对象
            TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<Integer>();
    
            //添加元素
            ts.add(10);
            ts.add(40);
            ts.add(30);
            ts.add(50);
            ts.add(20);
    
            ts.add(30);
    
            //遍历集合
            for(Integer i : ts) {
        
                System.out.println(i);
            }
        }
    }

#### 2.3自然排序Comparable的使用【应用】 ####

*  案例需求
    
     *  存储学生对象并遍历，创建TreeSet集合使用无参构造方法
     *  要求：按照年龄从小到大排序，年龄相同时，按照姓名的字母顺序排序
 *  实现步骤
    
    1.  使用空参构造创建TreeSet集合
        
         *  用TreeSet集合存储自定义对象，无参构造方法使用的是自然排序对元素进行排序的
    2.  自定义的Student类实现Comparable接口
        
         *  自然排序，就是让元素所属的类实现Comparable接口，重写compareTo(T o)方法
    3.  重写接口中的compareTo方法
        
         *  重写方法时，一定要注意排序规则必须按照要求的主要条件和次要条件来写
 *  代码实现
    
    学生类
    
        public class Student implements Comparable<Student>{
              
            private String name;
            private int age;
        
            public Student() {
              
            }
        
            public Student(String name, int age) {
              
                this.name = name;
                this.age = age;
            }
        
            public String getName() {
              
                return name;
            }
        
            public void setName(String name) {
              
                this.name = name;
            }
        
            public int getAge() {
              
                return age;
            }
        
            public void setAge(int age) {
              
                this.age = age;
            }
        
            @Override
            public String toString() {
              
                return "Student{" +
                        "name='" + name + '\'' +
                        ", age=" + age +
                        '}';
            }
        
            @Override
            public int compareTo(Student o) {
              
                //按照对象的年龄进行排序
                //主要判断条件: 按照年龄从小到大排序
                int result = this.age - o.age;
                //次要判断条件: 年龄相同时，按照姓名的字母顺序排序
                result = result == 0 ? this.name.compareTo(o.getName()) : result;
                return result;
            }
        }
    
    测试类
    
        public class MyTreeSet2 {
              
            public static void main(String[] args) {
              
                //创建集合对象
                TreeSet<Student> ts = new TreeSet<>();
        	    //创建学生对象
                Student s1 = new Student("zhangsan",28);
                Student s2 = new Student("lisi",27);
                Student s3 = new Student("wangwu",29);
                Student s4 = new Student("zhaoliu",28);
                Student s5 = new Student("qianqi",30);
        		//把学生添加到集合
                ts.add(s1);
                ts.add(s2);
                ts.add(s3);
                ts.add(s4);
                ts.add(s5);
        		//遍历集合
                for (Student student : ts) {
              
                    System.out.println(student);
                }
            }
        }

#### 2.4比较器排序Comparator的使用【应用】 ####

*  案例需求
    
     *  存储老师对象并遍历，创建TreeSet集合使用带参构造方法
     *  要求：按照年龄从小到大排序，年龄相同时，按照姓名的字母顺序排序
 *  实现步骤
    
     *  用TreeSet集合存储自定义对象，带参构造方法使用的是比较器排序对元素进行排序的
     *  比较器排序，就是让集合构造方法接收Comparator的实现类对象，重写compare(T o1,T o2)方法
     *  重写方法时，一定要注意排序规则必须按照要求的主要条件和次要条件来写
 *  代码实现
    
    老师类
    
        public class Teacher {
              
            private String name;
            private int age;
        
            public Teacher() {
              
            }
        
            public Teacher(String name, int age) {
              
                this.name = name;
                this.age = age;
            }
        
            public String getName() {
              
                return name;
            }
        
            public void setName(String name) {
              
                this.name = name;
            }
        
            public int getAge() {
              
                return age;
            }
        
            public void setAge(int age) {
              
                this.age = age;
            }
        
            @Override
            public String toString() {
              
                return "Teacher{" +
                        "name='" + name + '\'' +
                        ", age=" + age +
                        '}';
            }
        }
    
    测试类
    
        public class MyTreeSet4 {
              
            public static void main(String[] args) {
              
              	//创建集合对象
                TreeSet<Teacher> ts = new TreeSet<>(new Comparator<Teacher>() {
              
                    @Override
                    public int compare(Teacher o1, Teacher o2) {
              
                        //o1表示现在要存入的那个元素
                        //o2表示已经存入到集合中的元素
                      
                        //主要条件
                        int result = o1.getAge() - o2.getAge();
                        //次要条件
                        result = result == 0 ? o1.getName().compareTo(o2.getName()) : result;
                        return result;
                    }
                });
        		//创建老师对象
                Teacher t1 = new Teacher("zhangsan",23);
                Teacher t2 = new Teacher("lisi",22);
                Teacher t3 = new Teacher("wangwu",24);
                Teacher t4 = new Teacher("zhaoliu",24);
        		//把老师添加到集合
                ts.add(t1);
                ts.add(t2);
                ts.add(t3);
                ts.add(t4);
        		//遍历集合
                for (Teacher teacher : ts) {
              
                    System.out.println(teacher);
                }
            }
        }

#### 2.4两种比较方式总结【理解】 ####

*  两种比较方式小结
    
     *  自然排序: 自定义类实现Comparable接口,重写compareTo方法,根据返回值进行排序
     *  比较器排序: 创建TreeSet对象的时候传递Comparator的实现类对象,重写compare方法,根据返回值进行排序
     *  在使用的时候,默认使用自然排序,当自然排序不满足现在的需求时,必须使用比较器排序
 *  两种方式中关于返回值的规则
    
     *  如果返回值为负数，表示当前存入的元素是较小值，存左边
     *  如果返回值为0，表示当前存入的元素跟集合中元素重复了，不存
     *  如果返回值为正数，表示当前存入的元素是较大值，存右边

### 3.数据结构 ###

#### 3.1二叉树【理解】 ####

*  二叉树的特点
    
     *  二叉树中,任意一个节点的度要小于等于2
        
         *  节点: 在树结构中,每一个元素称之为节点
         *  度: 每一个节点的子节点数量称之为度
 *  二叉树结构图

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#### 3.2二叉查找树【理解】 ####

*  二叉查找树的特点
    
     *  二叉查找树,又称二叉排序树或者二叉搜索树
     *  每一个节点上最多有两个子节点
     *  左子树上所有节点的值都小于根节点的值
     *  右子树上所有节点的值都大于根节点的值
 *  二叉查找树结构图  
    ![在这里插入图片描述][7406a689709c4717aa79306a738b5584.png]
 *  二叉查找树添加节点规则
    
     *  小的存左边
     *  大的存右边
     *  一样的不存

#### 3.3平衡二叉树【理解】 ####

*  平衡二叉树的特点
    
     *  二叉树左右两个子树的高度差不超过1
     *  任意节点的左右两个子树都是一颗平衡二叉树
 *  平衡二叉树旋转
    
     *  旋转触发时机
        
         *  当添加一个节点之后,该树不再是一颗平衡二叉树
     *  左旋
        
         *  就是将根节点的右侧往左拉,原先的右子节点变成新的父节点,并把多余的左子节点出让,给已经降级的根节点当右子节点
     *  右旋
        
         *  就是将根节点的左侧往右拉,左子节点变成了新的父节点,并把多余的右子节点出让,给已经降级根节点当左子节点
 *  平衡二叉树和二叉查找树对比结构图
 *  平衡二叉树旋转的四种情况
    
     *  左左
        
         *  左左: 当根节点左子树的左子树有节点插入,导致二叉树不平衡
         *  如何旋转: 直接对整体进行右旋即可
     *  左右
        
         *  左右: 当根节点左子树的右子树有节点插入,导致二叉树不平衡
         *  如何旋转: 先在左子树对应的节点位置进行左旋,在对整体进行右旋
     *  右右
        
         *  右右: 当根节点右子树的右子树有节点插入,导致二叉树不平衡
         *  如何旋转: 直接对整体进行左旋即可
     *  右左
        
         *  右左:当根节点右子树的左子树有节点插入,导致二叉树不平衡
         *  如何旋转: 先在右子树对应的节点位置进行右旋,在对整体进行左旋

#### 3.4红黑树【理解】 ####

*  红黑树的特点
    
     *  平衡二叉B树
     *  每一个节点可以是红或者黑
     *  红黑树不是高度平衡的,它的平衡是通过"自己的红黑规则"进行实现的
 *  红黑树的红黑规则有哪些
    
    1.  每一个节点或是红色的,或者是黑色的
    2.  根节点必须是黑色
    3.  如果一个节点没有子节点或者父节点,则该节点相应的指针属性值为Nil,这些Nil视为叶节点,每个叶节点(Nil)是黑色的
    4.  如果某一个节点是红色,那么它的子节点必须是黑色(不能出现两个红色节点相连 的情况)
    5.  对每一个节点,从该节点到其所有后代叶节点的简单路径上,均包含相同数目的黑色节点
 *  红黑树添加节点的默认颜色
    
     *  添加节点时,默认为红色,效率高
 *  红黑树添加节点后如何保持红黑规则
    
     *  根节点位置
        
         *  直接变为黑色
     *  非根节点位置
        
         *  父节点为黑色
            
             *  不需要任何操作,默认红色即可
         *  父节点为红色
            
             *  叔叔节点为红色
                
                1.  将"父节点"设为黑色,将"叔叔节点"设为黑色
                2.  将"祖父节点"设为红色
                3.  如果"祖父节点"为根节点,则将根节点再次变成黑色
             *  叔叔节点为黑色
                
                1.  将"父节点"设为黑色
                2.  将"祖父节点"设为红色
                3.  以"祖父节点"为支点进行旋转

#### 3.5成绩排序案例【应用】 ####

*  案例需求
    
     *  用TreeSet集合存储多个学生信息(姓名,语文成绩,数学成绩,英语成绩),并遍历该集合
     *  要求: 按照总分从高到低出现
 *  代码实现
    
    学生类
    
        public class Student implements Comparable<Student> {
              
            private String name;
            private int chinese;
            private int math;
            private int english;
        
            public Student() {
              
            }
        
            public Student(String name, int chinese, int math, int english) {
              
                this.name = name;
                this.chinese = chinese;
                this.math = math;
                this.english = english;
            }
        
            public String getName() {
              
                return name;
            }
        
            public void setName(String name) {
              
                this.name = name;
            }
        
            public int getChinese() {
              
                return chinese;
            }
        
            public void setChinese(int chinese) {
              
                this.chinese = chinese;
            }
        
            public int getMath() {
              
                return math;
            }
        
            public void setMath(int math) {
              
                this.math = math;
            }
        
            public int getEnglish() {
              
                return english;
            }
        
            public void setEnglish(int english) {
              
                this.english = english;
            }
        
            public int getSum() {
              
                return this.chinese + this.math + this.english;
            }
        
            @Override
            public int compareTo(Student o) {
              
                // 主要条件: 按照总分进行排序
                int result = o.getSum() - this.getSum();
                // 次要条件: 如果总分一样,就按照语文成绩排序
                result = result == 0 ? o.getChinese() - this.getChinese() : result;
                // 如果语文成绩也一样,就按照数学成绩排序
                result = result == 0 ? o.getMath() - this.getMath() : result;
                // 如果总分一样,各科成绩也都一样,就按照姓名排序
                result = result == 0 ? o.getName().compareTo(this.getName()) : result;
                return result;
            }
        }
    
    测试类
    
        public class TreeSetDemo {
              
            public static void main(String[] args) {
              
                //创建TreeSet集合对象，通过比较器排序进行排序
                TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>();
                //创建学生对象
                Student s1 = new Student("jack", 98, 100, 95);
                Student s2 = new Student("rose", 95, 95, 95);
                Student s3 = new Student("sam", 100, 93, 98);
                //把学生对象添加到集合
                ts.add(s1);
                ts.add(s2);
                ts.add(s3);
        
                //遍历集合
                for (Student s : ts) {
              
                    System.out.println(s.getName() + "," + s.getChinese() + "," + s.getMath() + "," + s.getEnglish() + "," + s.getSum());
                }
            }
        }

### 4.HashSet集合 ###

#### 4.1HashSet集合概述和特点【应用】 ####

*  底层数据结构是哈希表
 *  存取无序
 *  不可以存储重复元素
 *  没有索引,不能使用普通for循环遍历

#### 4.2HashSet集合的基本应用【应用】 ####

存储字符串并遍历

public class HashSetDemo {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            //创建集合对象
            HashSet<String> set = new HashSet<String>();
    
            //添加元素
            set.add("hello");
            set.add("world");
            set.add("java");
            //不包含重复元素的集合
            set.add("world");
    
            //遍历
            for(String s : set) {
        
                System.out.println(s);
            }
        }
    }

#### 4.3哈希值【理解】 ####

*  哈希值简介
    
    是JDK根据对象的地址或者字符串或者数字算出来的int类型的数值
 *  如何获取哈希值
    
    Object类中的public int hashCode()：返回对象的哈希码值
 *  哈希值的特点
    
     *  同一个对象多次调用hashCode()方法返回的哈希值是相同的
     *  默认情况下，不同对象的哈希值是不同的。而重写hashCode()方法，可以实现让不同对象的哈希值相同

#### 4.4哈希表结构【理解】 ####

*  JDK1.8以前
    
    数组 + 链表
    
    \[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-45MBUjWJ-1660533247057)(.\\img\\14\_JKD8以前哈希表.png)\]
 *  JDK1.8以后
    
     *  节点个数少于等于8个
        
        数组 + 链表
     *  节点个数多于8个
        
        数组 + 红黑树

#### 4.5HashSet集合存储学生对象并遍历【应用】 ####

*  案例需求
    
     *  创建一个存储学生对象的集合，存储多个学生对象，使用程序实现在控制台遍历该集合
     *  要求：学生对象的成员变量值相同，我们就认为是同一个对象
 *  代码实现
    
    学生类
    
        public class Student {
              
            private String name;
            private int age;
        
            public Student() {
              
            }
        
            public Student(String name, int age) {
              
                this.name = name;
                this.age = age;
            }
        
            public String getName() {
              
                return name;
            }
        
            public void setName(String name) {
              
                this.name = name;
            }
        
            public int getAge() {
              
                return age;
            }
        
            public void setAge(int age) {
              
                this.age = age;
            }
        
            @Override
            public boolean equals(Object o) {
              
                if (this == o) return true;
                if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        
                Student student = (Student) o;
        
                if (age != student.age) return false;
                return name != null ? name.equals(student.name) : student.name == null;
            }
        
            @Override
            public int hashCode() {
              
                int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
                result = 31 * result + age;
                return result;
            }
        }
    
    测试类
    
        public class HashSetDemo02 {
              
            public static void main(String[] args) {
              
                //创建HashSet集合对象
                HashSet<Student> hs = new HashSet<Student>();
        
                //创建学生对象
                Student s1 = new Student("林青霞", 30);
                Student s2 = new Student("张曼玉", 35);
                Student s3 = new Student("王祖贤", 33);
        
                Student s4 = new Student("王祖贤", 33);
        
                //把学生添加到集合
                hs.add(s1);
                hs.add(s2);
                hs.add(s3);
                hs.add(s4);
        
                //遍历集合(增强for)
                for (Student s : hs) {
              
                    System.out.println(s.getName() + "," + s.getAge());
                }
            }
        }
 *  总结
    
    HashSet集合存储自定义类型元素,要想实现元素的唯一,要求必须重写hashCode方法和equals方法

[CSDN21]: https://marketing.csdn.net/p/bdabfb52c5d56532133df2adc1a728fd
[d99312eb07094026b814156d07109b6b.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/d99312eb07094026b814156d07109b6b.png
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