[ JAVA ] 컬렉션 프레임워크 (2) - Set

 

---

 

 

컬렉션 프레임워크 - HashSet

 

 

 

• List 와 Set 을 비교해보자

 

-  List는 요소들의 순차적인 컬렉션

-  List는 순서 유지  :  추가된 요소는 특정한 순서를 유지

-  List는 중복 허용  :  같은 요소가 여러번 나올 수 있다.

-  List는 인덱스 접근 가능  :  인덱스는 보통 0부터 시작하며 인덱스를 통하여 해당 요소를 알 수 있다.

-  예시  :  장바구니 목록 , 순서가 중요한 일련의 이벤트 목록 등

 

 

 

※ List에 대한 내용은 이 게시물에서 확인 가능하다.

https://baby9235.tistory.com/120

[ JAVA ] 컬렉션 프레임워크 (1) - List

 

 

---

 

 

 

-  Set은 유일한 요소들의 컬렉션

-  Set의 유일성  :  중복된 요소가 존재하지 않는다. ( 이미 존재하는 요소를 추가할땐 무시된다. )

-  Set의 순서 미보장  :  요소를 출력할 때, 입력 순서와 다를 수 있다.

-  Set의 빠른검색  :  데이터의 중복을 방지하고 빠른 조회가 가능토록 최적화 되어있다.

-  Set의 예시  :  회원 ID 집합, 고유 항목 집합 등

 

▶  중복 없는 데이터 관리에 유용하다.

 

 

---

 

 

• HashCode 에 대해서 알아보기

-  HashIndex를 사용하는 Hash 자료구조는 데이터의 추가, 검색, 삭제의 성능이 매우 빠르다.

-  int, Integer, char, String, Boolean, 사용자 정의 타입등 모든 타입을 숫자 해시코드를 제공할 수 있어야 한다.

-  자바에서는 모든 객체가 자신만의 해시코드를 표현할 수 있게 Object.hashCode() 를 제공한다.

 

-  IDE의 자동완성기능을 사용하여 equals 와 hashCode를 오버라이딩 한다.

package hello.blog.setEx;

import java.util.Objects;

public class Member {

    private String id;

    public Member(String id) {
        this.id = id;
    }

    public String getId() {
        return id;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Member member = (Member) o;
        return Objects.equals(id, member.id);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(id);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Member{" +
                "id='" + id + '\'' +
                '}';
    }
}

 

package hello.blog.setEx;

public class HashCodeExMain {

    public static void main(String[] args) {

        // Object 기본 hashCode는 객체의 참조값을 기반으로 생성한다.
        Object obj1 = new Object();
        Object obj2 = new Object();

        System.out.println("obj1.hashCode() = " + obj1.hashCode());
        System.out.println("obj2.hashCode() = " + obj2.hashCode());

        // 각 클래스마다 hashCode()는 이미 오버라이딩 되어 있다.
        Integer i = 10;
        String strA = "A";
        String strB = "AB";

        System.out.println("10.hashCode = " + i.hashCode());
        System.out.println("strA.hashCode = " + strA.hashCode());
        System.out.println("strB.hashCode = " + strB.hashCode());

        // hashCode 에는 마이너스 값이 들어올 수 있다.
        System.out.println("-1.hashCode = " + Integer.valueOf(-1).hashCode());

        // 둘은 같을까 ? 인스턴스는 다르지만 equals는 같다.
        Member member1 = new Member("idA");
        Member member2 = new Member("idA");

        // equals, hashCode 를 오버라이딩 한 경우와 하지않은 경우 비교
        System.out.println("(member1 == member2) = " + (member1 == member2));
        System.out.println("member1 equals member2 = " + member1.equals(member2));

        System.out.println("member1.hashCode() = " + member1.hashCode());
        System.out.println("member2.hashCode() = " + member2.hashCode());

    }
}

 

// 결과

obj1.hashCode() = 960604060
obj2.hashCode() = 1721931908
10.hashCode = 10
strA.hashCode = 65
strB.hashCode = 2081
-1.hashCode = -1
(member1 == member2) = false
member1 equals member2 = true
member1.hashCode() = 104101
member2.hashCode() = 104101


// Object가 제공하는 hashCode()는 객체의 참조값을 해시코드로 사용
// Integer, String 같은 경우 데이터의 값이 같으면 같은 hashCode를 반환

 

 

▶  자바가 기본적으로 제공하는 클래스들은 대부분 hashCode()를 재정의 해두었다.

▶  객체를 직접 만들어야 하는 경우, hashCode()를 재정의 하면 됨

▶  해시자료 구조에 데이터를 저장하는 경우, hashCode()를 구현하는것이 선행되어야 한다.

▶   해시 자료 구조를 사용할 때는 hashCode() 는 물론이고, equals() 도 반드시 재정의해야 한다. 

( hashCode() , equals() 를 사용하게 된다. 그런데 Object 가 기본으로 제공하는 기능은 단순히 인스턴스의

참조를 기반으로 작동한다. )

 

▶    자바가 제공하는 해시 함수들을 사용하면 같은 입력에 대해 동일한 해시 코드를 반환하여, 해시 코드를 한곳에

뭉치지 않게하고 균일하게 분포되게 한다.

 

 

 

• 제네릭과 인터페이스를 도입하여 타입안정성을 높일 수 있다.

package hello.blog.setEx2;

public interface MySet<E> {

    boolean add(E element);
    boolean remove(E value);
    boolean contains(E value);
}



// 제네릭 타입을 사용함으로써 아래와 같은 이점을 챙길 수 있다.
1) 유연성: 다양한 타입의 데이터를 저장할 수 있습니다.
2) 타입 안정성: 컴파일 시점에 타입 오류를 검사하여 안전한 코드를 작성할 수 있습니다.
3) 코드 재사용성: 한 번 정의된 인터페이스를 다양한 상황에서 재사용할 수 있습니다.

 

package hello.blog.setEx2;

import java.util.Arrays;
import java.util.LinkedList;

public class MyHashSet<E> implements MySet<E> {

    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

    private LinkedList<E>[] buckets;

    private int size = 0;
    private int capacity = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;

    public MyHashSet(int capacity) {
        this.capacity = capacity;
        initBuckets();
    }

    private void initBuckets() {
        buckets = new LinkedList[capacity];
        for ( int i = 0; i < capacity; i++ ) {
            buckets[i] = new LinkedList<>();
        }
    }

    @Override
    public boolean add(E value) {
        int hashIndex = hashIndex(value);
        LinkedList<E> bucket = buckets[hashIndex];
        if (bucket.contains(value)) {
            return false;
        }
        bucket.add(value);
        size++;
        return true;
    }

    @Override
    public boolean contains(E searchValue) {
        int hashIndex = hashIndex(searchValue);
        LinkedList<E> bucket = buckets[hashIndex];
        return bucket.contains(searchValue);
    }

    @Override
    public boolean remove(E value) {
        int hashIndex = hashIndex(value);
        LinkedList<E> bucket = buckets[hashIndex];
        boolean result = bucket.remove(value);
        if (result) {
            size--;
            return true;
        } else {
            return false;
        }
    }

    private int hashIndex(Object value) {
        //hashCode의 결과로 음수가 나올 수 있다. abs()를 사용해서 마이너스를 제거한다.
        return Math.abs(value.hashCode()) % capacity;
    }

    public int getSize() {
        return size;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "MyHashSet{" +
                "buckets=" + Arrays.toString(buckets) +
                ", size=" + size +
                ", capacity=" + capacity +
                '}';
    }
}

 

package hello.blog.setEx2;

public class MyHashSetMain {

    public static void main(String[] args) {

        MySet<String> set = new MyHashSet<>(10);
        set.add("A");
        set.add("B");
        set.add("C");
        System.out.println(set);

        // 검색
        String searchValue = "A";
        boolean result = set.contains(searchValue);
        System.out.println("set.contains(" + searchValue + ") = " + result);
    }
}

// 결과

MyHashSet{buckets=[[], [], [], [], [], [A], [B], [C], [], []], size=3, capacity=10}
set.contains(A) = true

 

 

 

※  제네릭에 대한 설명은 아래 링크에서 알 수 있다.

https://baby9235.tistory.com/123

[ JAVA ] 제네릭 ( Generic )

 

 

---

 

 

• 자바가 제공하는 Set

 

 

 

-  Set 인터페이스는 java.util 패키지의 컬렉션 프레임워크에 속하는 인터페이스 중 하나

-  Set 인터페이스는 중복을 허용하지 않는 유일한 요소의 집합을 나타낸다.

-  Set은 순서를 보장하지 않으며, 특정 요소가 집합에 있는지의 여부를 확인하는데 최적화 되어 있다.

 

 

• Set 주요 메서드

메서드	설명
add( Element e )	지정된 요소를 Set 에 추가 ( 중복인 경우, false 를 반환 )
contains( Object o )	Set 에 특정 요소가 있는지 확인 ( 요소가 있으면 true 반환 )
remove( Object o )	지정된 요소를 Set에서 제거 ( 제거에 성공하면 true 반환 )
clear()	Set 의 모든 요소를 제거
size()	Set 의 요소의 개수 반환
isEmpty()	Set 가 비어있는지 확인 ( 비어있으면 true 반환 )
iterator()	Set 의 모든 요소를 순회하여 객체를 반환
toArray()	Set 의 모든 요소를 배열로 변환하여 반환

 

 

 

• Java가 제공하는 HashSet, LinkedHashSet, TreeSet 예시 보기

package hello.blog.javaSet;

import java.util.*;

public class JavaSetMain {

    public static void main(String[] args) {

        run(new HashSet<>());
        run(new LinkedHashSet<>());
        run(new TreeSet<>());
    }

    private static void run(Set<String> set ) {
        System.out.println("set = " + set.getClass());
        set.add("C");
        set.add("B");
        set.add("A");
        set.add("1");
        set.add("2");

        // 반복자 객체 생성
        Iterator<String> iterator = set.iterator();
        // 반복할 요소가 남아있을때까지 반복
        while (iterator.hasNext()) {
            // 다음 데이터 반환
            System.out.print(iterator.next() + " ");
        }
        System.out.println();
    }
}

 

// 결과

set = class java.util.HashSet
A 1 B 2 C 
set = class java.util.LinkedHashSet
C B A 1 2 
set = class java.util.TreeSet
1 2 A B C


// HashSet : 입력한 순서를 보장하지 않는다.
// LinkedHashSet : 입력한 순서를 정확히 보장한다.
// TreeSet : 데이터 값 기준으로 정렬

 

 

 

▶  실무에서는 Set 이 필요한 경우 HashSet 을 가장 많이 사용한다. 그리고 입력 순서 유지, 값 정렬의 필요에 따라서 LinkedHashSet , TreeSet 을 선택하면 된다.

 

 

 

※ 해당 내용은 인프런 김영한 강사님의  "실전 자바 중급2" 인강의 자료와 예시들을 참고하였습니다