HashSet 和 TreeSet 分别是如何实现去重的

HashSet 的去重

HashSet 依赖 HashMap 来实现去重。HashSet 是基于哈希表的数据结构，因此它使用对象的哈希值来判断元素的唯一性。

1. 底层结构

   • HashSet 的底层是使用一个 HashMap 实现的。HashSet 实际上将元素存储在一个 HashMap 的键（key）上，而所有的值（value）都是一个固定的常量对象 PRESENT。
   • 因此，HashSet 中的每一个元素相当于 HashMap 中的一对 key-value 对，其中 key 是我们存储的对象，value 是一个单一的对象（通常是 PRESENT）。

2. hashCode 和 equals 方法

   • 当向 HashSet 中添加一个新元素时，首先会调用该对象的 hashCode() 方法，计算出哈希码，用于判断它在哈希表中的位置。
   • 这意味着如果两个对象的 hashCode() 值不同，它们一定被认为是不同的对象，直接添加。
   • 如果哈希码相同，那么可能发生哈希冲突，HashSet 会进一步调用 equals() 方法来判断这两个对象是否真的相等。
     • 如果 equals() 方法返回 true，表示这两个对象相等，新对象不会被添加。
     • 如果 equals() 方法返回 false，即便它们的哈希码相同（哈希冲突），新对象仍然会被添加。

3. 结论

   • 总的来说，HashSet 是通过哈希码（hashCode() 方法）来快速确定元素位置，并通过 equals() 方法来确保元素不重复。哈希码用于初步筛选，equals() 用于精确比较。
   • 因此，HashSet 的性能相对较高，尤其是在查找和插入时，因为哈希表的查找复杂度是接近 O(1) 的。

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TreeSet 的去重

TreeSet 是基于红黑树的数据结构，它依赖自然排序或者比较器来确保元素不重复，并保持元素的有序性。

1. 底层结构

   • TreeSet 的底层是基于 TreeMap 实现的，具体来说是一个红黑树。
   • 红黑树是一种自平衡的二叉搜索树，可以确保每次添加元素时树的高度保持平衡，从而保证较好的性能。TreeSet 中的元素是按一定顺序排序的。

2. 元素比较

   • TreeSet 的去重依赖于元素之间的比较，而不是哈希值。在添加元素时，TreeSet 需要使用比较逻辑来判断新元素是否与树中的某个元素相同。
   • 如果元素实现了 Comparable 接口（例如 String、Integer），那么 TreeSet 会调用元素的 compareTo() 方法来比较两个元素的大小。
     • 如果 compareTo() 返回 0，表示这两个元素是相等的，新元素不会被添加。
     • 如果返回负数或正数，则表示元素的相对顺序，TreeSet 会按照这个顺序将新元素插入到正确的位置。
   • 如果元素没有实现 Comparable，用户可以自定义一个 Comparator，并将其传递给 TreeSet 的构造方法。TreeSet 会使用这个比较器来判断元素的相等性。
   • 因此，在 TreeSet 中，两个对象是通过 compareTo() 或者 Comparator 的 compare() 方法返回值来判断是否相等的。

3. 结论

   • TreeSet 的去重是基于比较逻辑实现的，它通过比较器或者对象的自然排序来判断元素的唯一性。
   • TreeSet 中的查找、插入和删除操作的复杂度是 O(log n)，因为它使用的是红黑树结构。

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HashSet 和 TreeSet 的去重原理对比

集合类型	去重机制	底层实现	比较依据	时间复杂度（插入/查找）
HashSet	hashCode 和 equals 方法	哈希表（HashMap）	哈希值和相等判断	平均 O(1)
TreeSet	比较器或 Comparable	红黑树（TreeMap）	自然排序或 Comparator	O(log n)

• HashSet 适合需要快速查找的场景，但它无法保证元素的顺序。
• TreeSet 适合需要有序存储的场景，它的插入和查找性能略低于 HashSet。

如果需要保持有序性（例如按字母顺序或数值大小），则使用 TreeSet；

如果不关心元素的顺序且更关注性能，使用 HashSet 更合适。