Set 接口与实现

Set 是 Collection 的子接口，表示不重复元素的集合。

Set 接口特点

Set 核心方法

// 添加（重复元素不会被添加）
set.add(element);               // 添加元素，返回是否成功

// 删除
set.remove(element);            // 删除元素
set.clear();                    // 清空

// 判断
set.contains(element);          // 是否包含元素
set.isEmpty();                  // 是否为空
set.size();                     // 元素数量

// 遍历
set.iterator();                 // 获取迭代器
set.forEach(System.out::println); // 函数式遍历

HashSet

特点

• 基于 HashMap 实现
• 无序：元素顺序不确定
• 查询/插入/删除：O(1)
• 允许一个 null

使用示例

Set<String> set = new HashSet<>();

set.add("A");
set.add("B");
set.add("A");  // 重复，不会被添加，返回 false

System.out.println(set);  // 输出顺序不确定：[B, A]

set.contains("A");  // true
set.remove("B");    // 删除成功

重复判断：通过 equals() 和 hashCode() 判断重复。自定义对象需正确实现这两个方法。

LinkedHashSet

特点

• HashSet 的子类
• 有序：按插入顺序排列
• 维护双向链表记录插入顺序
• 性能略低于 HashSet

使用示例

Set<String> set = new LinkedHashSet<>();

set.add("A");
set.add("B");
set.add("C");

System.out.println(set);  // 输出：[A, B, C]（按插入顺序）

适用场景：需要去重且保持插入顺序的场景。

TreeSet

特点

• 基于 TreeMap（红黑树）实现
• 自然排序：元素按自然顺序排列
• 查询/插入/删除：O(log n)
• 不允许 null

使用示例

// 自然排序（元素需实现 Comparable）
Set<Integer> set = new TreeSet<>();
set.add(3);
set.add(1);
set.add(2);
System.out.println(set);  // [1, 2, 3]（排序后）

// 自定义排序（Comparator）
Set<String> set = new TreeSet<>(Comparator.reverseOrder());
set.add("A");
set.add("B");
set.add("C");
System.out.println(set);  // [C, B, A]（降序）

// TreeSet 特有方法
TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<>();
ts.first();                    // 最小元素
ts.last();                     // 最大元素
ts.lower(5);                   // 小于 5 的最大元素
ts.higher(5);                  // 大于 5 的最小元素
ts.headSet(5);                 // 小于 5 的元素集合
ts.tailSet(5);                 // 大于等于 5 的元素集合

HashSet vs LinkedHashSet vs TreeSet

自定义对象存入 Set

public class Person {
    private String name;
    private int age;

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj) return true;
        if (obj == null || getClass() != obj.getClass()) return false;
        Person p = (Person) obj;
        return age == p.age && Objects.equals(name, p.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age);
    }
}

Set<Person> set = new HashSet<>();
set.add(new Person("张三", 25));
set.add(new Person("张三", 25));  // 重复，不会添加

必须实现 equals() 和 hashCode()：否则HashSet/LinkedHashSet 无法正确判断重复。

要点总结

• Set：不重复元素的集合
• HashSet：无序，性能最高 O(1)
• LinkedHashSet：有序（插入顺序），性能略低
• TreeSet：自然排序，性能 O(log n)
• 自定义对象需实现 equals() 和 hashCode()
• TreeSet 不允许 null，元素需实现 Comparable 或提供 Comparator
• 选择原则：一般去重用 HashSet，有序用 LinkedHashSet，排序用 TreeSet