HashSet TreeSet LinkedHashSet 区别

桃扇骨 2022-08-08 21:29 364阅读 0赞

set不包含重复的元素，这也是使用set的一个主要原因，set有三个常用的实现，分别是HashSet、TreeSet和LinkedList。总之，对于这三个实现，何时使用是一个重要的问题，如果你需要一个快速的set，你应该使用hashSet；如果需要使用一个排序好的set，那么应该是TreeSet；如果需要一个保持插入顺序的set，那么LinkedHashSet是一个不错的选择。

Set接口

set接口扩展自collection接口，在set中，是不允许有重复元素存在的，在set中的元素必须是独一无二的，你可以随意的将任一元素添加到set中，set会自动将重复的元素移除。

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HashSet、TreeSet和LinkedHashSet比较

HashSet是用hash table 实现的，它其中的元素是无序的，add、remove和contains方法的时间复杂度都是O(1)。

TreeSet是使用tree 结构实现的（算法书中的红黑树）。它其中的元素是有序的，但是add、remove和contains方法的时间复杂度是 O(log (n))，TreeSet提供了frist()、last()、headset()和tailset()等方法来处理这个有序的set。

LinkedHashSet是介于TreeSet和HashSet之间的，它利用hash table 实现的，同时使用了Link List，所以它提供了插入的顺序，基本方法的时间复杂度是O(1)。

TreeSet 的例子

  1. TreeSet<Integer> tree = new TreeSet<Integer>();
  2. tree.add(12);
  3. tree.add(63);
  4. tree.add(34);
  5. tree.add(45);
  7. Iterator<Integer> iterator = tree.iterator();
  8. System.out.print("Tree set data: ");
  9. while (iterator.hasNext()) {
  10.     System.out.print(iterator.next() + " ");
  11. }

输出结果：

  1. Tree set data: 12 34 45 63

现在定义一个Dog类：

  1. class Dog {
  2.     int size;
  4.     public Dog(int s) {
  5.         size = s;
  6.     }
  8.     public String toString() {
  9.         return size + "";
  10.     }
  11. }

增加一些Dog对象在TreeSet

  1. import java.util.Iterator;
  2. import java.util.TreeSet;
  4. public class TestTreeSet {
  5.     public static void main(String[] args) {
  6.         TreeSet<Dog> dset = new TreeSet<Dog>();
  7.         dset.add(new Dog(2));
  8.         dset.add(new Dog(1));
  9.         dset.add(new Dog(3));
  11.         Iterator<Dog> iterator = dset.iterator();
  13.         while (iterator.hasNext()) {
  14.             System.out.print(iterator.next() + " ");
  15.         }
  16.     }
  17. }

编译完成之后，但是发生运行错误：

  1. Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: collection.Dog cannot be cast to java.lang.Comparable
  2.     at java.util.TreeMap.put(Unknown Source)
  3.     at java.util.TreeSet.add(Unknown Source)
  4.     at collection.TestTreeSet.main(TestTreeSet.java:22)

因为TreeSet是排序的，这个Dog对象需要实现java.lang.Comparable`s compareTo()方法：

  1. class Dog implements Comparable<Dog>{
  2.     int size;
  4.     public Dog(int s) {
  5.         size = s;
  6.     }
  8.     public String toString() {
  9.         return size + "";
  10.     }
  12.     @Override
  13.     public int compareTo(Dog o) {
  14.             return size - o.size;
  15.     }
  16. }

输出结果：

  1. 1 2 3

HashSet的例子：

  1. HashSet<Dog> dset = new HashSet<Dog>();
  2. dset.add(new Dog(2));
  3. dset.add(new Dog(1));
  4. dset.add(new Dog(3));
  5. dset.add(new Dog(5));
  6. dset.add(new Dog(4));
  7. Iterator<Dog> iterator = dset.iterator();
  8. while (iterator.hasNext()) {
  9.     System.out.print(iterator.next() + " ");
  10. }

输出结果：

  1. 5 3 2 1 4

注意：这个顺序是不确定的。

LinkedHashSet的例子

  1. LinkedHashSet<Dog> dset = new LinkedHashSet<Dog>();
  2. dset.add(new Dog(2));
  3. dset.add(new Dog(1));
  4. dset.add(new Dog(3));
  5. dset.add(new Dog(5));
  6. dset.add(new Dog(4));
  7. Iterator<Dog> iterator = dset.iterator();
  8. while (iterator.hasNext()) {
  9.     System.out.print(iterator.next() + " ");
  10. }

输出的结果就是它插入的顺序：

  1. 2 1 3 5 4

性能测试

下边的三个类的方法测试都是基于add()方法的：

  1. public static void main(String[] args) {
  3.     Random r = new Random();
  5.     HashSet<Dog> hashSet = new HashSet<Dog>();
  6.     TreeSet<Dog> treeSet = new TreeSet<Dog>();
  7.     LinkedHashSet<Dog> linkedSet = new LinkedHashSet<Dog>();
  9.     // start time
  10.     long startTime = System.nanoTime();
  12.     for (int i = 0; i < 1000; i++) {
  13.         int x = r.nextInt(1000 - 10) + 10;
  14.         hashSet.add(new Dog(x));
  15.     }
  16.     // end time
  17.     long endTime = System.nanoTime();
  18.     long duration = endTime - startTime;
  19.     System.out.println("HashSet: " + duration);
  21.     // start time
  22.     startTime = System.nanoTime();
  23.     for (int i = 0; i < 1000; i++) {
  24.         int x = r.nextInt(1000 - 10) + 10;
  25.         treeSet.add(new Dog(x));
  26.     }
  27.     // end time
  28.     endTime = System.nanoTime();
  29.     duration = endTime - startTime;
  30.     System.out.println("TreeSet: " + duration);
  32.     // start time
  33.     startTime = System.nanoTime();
  34.     for (int i = 0; i < 1000; i++) {
  35.         int x = r.nextInt(1000 - 10) + 10;
  36.         linkedSet.add(new Dog(x));
  37.     }
  38.     // end time
  39.     endTime = System.nanoTime();
  40.     duration = endTime - startTime;
  41.     System.out.println("LinkedHashSet: " + duration);
  43. }

从这个输出的结果来看，HashSet是最快的：

  1. HashSet: 2244768
  2. TreeSet: 3549314
  3. LinkedHashSet: 2263320

这个测试并不精准，但是可以看出因为TreeSet是排序的所以它是最慢的。

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原文链接：http://www.programcreek.com/2013/03/hashset-vs-treeset-vs-linkedhashset/

下边是原文的一些评论，这里一并翻译出来：

如果你想访问set中的任意元素，无疑TreeSet是最快的，因为TreeSet已经排序好了无需再遍历整个数组或者是链表。所有的linked实现的结构在访问任意元素傻上都很慢，但是在移动和替换元素上是很快的。

HashSet是大多内存要求的，如果你有大量的RAM，并且在你的set中的读写的性能相对合理的话，那么HashSet是个不错的选择。

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