Java之Hashset的原理及解析

4.数据结构

4.1二叉树【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

• 

4.2二叉查找树【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

• 

• 二叉查找树和二叉树对比结构图

• 

• 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

  • 

4.3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

    • 

4.3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

  6. 

• 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

##5.HashSet集合

5.1HashSet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

5.2HashSet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 set = new HashSet();
​
        //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);
        }
    }
}

5.3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

5.4哈希表结构【理解】

• JDK1.8以前

  数组 + 链表

• 

• 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

  • 

5.5HashSet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 hs = new HashSet();
  ​
          //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

  使用场景

•