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数据结构-HashSet

backend 2025/8/23 21:26:14

在 Java 编程的世界里，集合框架是极为重要的一部分，而 HashSet 作为 Set 接口的典型实现类，在处理不允许重复元素的场景中频繁亮相。今天，我们就一同深入探究 HashSet，梳理它的特点、常用方法，以及和其他相关集合的关联，方便后续随时回顾知识点。

一、HashSet 集合的特点

（一）底层实现

HashSet 底层依托 HashMap 实现。我们向 HashSet 添加元素时，实际是把元素作为 HashMap 的 key 存储，利用 HashMap key 不允许重复的特性，保证了 HashSet 元素的唯一性。

（二）元素特性

无序性：无法保证元素的存储和取出顺序一致，元素在集合里是无序排列的，每次遍历结果顺序可能不同。
唯一性：集合中不能存在重复元素，这由底层 HashMap 保障。
允许 null 值：集合元素值可以为 null，不过只能有一个 null 元素，毕竟 HashMap 的 key 虽能为 null，但也得唯一。
线程不安全：在多线程环境下，若多个线程同时操作 HashSet，可能引发数据不一致问题，需额外做线程同步处理。

二、HashSet 常用方法

（一）添加元素：add (Object o)

用于向 HashSet 集合添加元素，若元素已存在，不会重复添加，返回 false；添加成功返回 true 。示例代码：

HashSet<String> set = new HashSet<>();
set.add("Java");
set.add("Python");
set.add("Java"); // 重复元素，添加失败

（二）获取元素个数：size ()

返回 HashSet 集合中当前元素的数量。示例：

HashSet<String> set = new HashSet<>();
set.add("Java");
set.add("Python");
System.out.println(set.size()); // 输出 2

（三）删除元素：remove (Object o)

删除集合中指定的 obj 对象，删除成功返回 true，元素不存在则返回 false 。代码示例：

HashSet<String> set = new HashSet<>();
set.add("Java");
set.add("Python");
System.out.println(set.remove("Python")); // 输出 true，删除成功
System.out.println(set.remove("C++")); // 输出 false，元素不存在

（四）判断是否为空：isEmpty ()

若 HashSet 不包含任何元素，返回 true，否则返回 false 。示例：

HashSet<String> set = new HashSet<>();
System.out.println(set.isEmpty()); // 输出 true
set.add("Java");
System.out.println(set.isEmpty()); // 输出 false

（五）清空集合：clear ()

移除 HashSet 中的所有元素，执行后集合为空。示例：

HashSet<String> set = new HashSet<>();
set.add("Java");
set.add("Python");
set.clear();
System.out.println(set.isEmpty()); // 输出 true

（六）迭代器遍历：iterator ()

返回一个在此 HashSet 元素上进行迭代的迭代器，借助迭代器可遍历集合元素。示例：

HashSet<String> set = new HashSet<>();
set.add("Java");
set.add("Python");
Iterator<String> ite = set.iterator();
while (ite.hasNext()) {System.out.println(ite.next());
}

（七）判断元素是否存在：contains (Object o)

用于判断集合中是否包含指定的 obj 元素，存在返回 true，不存在返回 false 。示例：

HashSet<String> set = new HashSet<>();
set.add("Java");
System.out.println(set.contains("Java")); // 输出 true
System.out.println(set.contains("C++")); // 输出 false

（八）增强 for 循环遍历

通过增强 for 循环（foreach）可便捷遍历 HashSet 集合中的元素。示例：

HashSet<String> set = new HashSet<>();
set.add("Java");
set.add("Python");
for (String element : set) {System.out.println(element);
}

三、与其他集合的关联及使用场景对比

（一）与 LinkedHashSet

LinkedHashSet 底层基于 HashSet，同时用链表维护元素插入顺序。它兼具 HashSet 元素唯一的特性，又能保证元素有序（按插入顺序）。若需元素唯一且顺序和插入一致，选 LinkedHashSet；追求添加、查询高性能，无需顺序，用 HashSet 。

（二）与 TreeSet

TreeSet 内部用 TreeMap（基于红黑树实现），会对插入数据排序（自然排序或定制排序），元素唯一、值不能为 null 且线程不安全。若需对元素排序，用 TreeSet；仅需元素唯一、无序，HashSet 更高效。

（三）与 List 集合（以区别角度看）

有序性：List（如 ArrayList、LinkedList ）保证按插入顺序排序，Set（包括 HashSet ）存储和取出顺序通常不一致。
唯一性：List 允许元素重复，Set（HashSet 等）元素唯一。
元素操作：List 可通过索引直接操作元素，Set（HashSet ）不能根据索引获取元素。

四、总结

HashSet 在 Java 集合框架里，凭借底层 HashMap 实现，实现了元素唯一、无序等特性，常用方法能满足基本集合操作需求。和 LinkedHashSet、TreeSet 及 List 集合各有适用场景，实际开发中，我们要依据元素是否需排序、是否要顺序、是否允许重复等需求，合理选择集合，让代码更高效、更贴合业务逻辑。掌握 HashSet ，能为我们处理数据集合相关问题筑牢基础，后续也可结合更多复杂场景，深入挖掘它的潜力。

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