[Java] Set<E> 컬렉션 인터페이스, HashSet<E>, LinkedHashSet<E>, TreeSet<E> 차이점

 

 

📚 참고한 책

 

: 출처 예스24 홈페이지

 

 

- 기본적인 개념을 정리하고 추가적으로 궁금한 것들을 정리했습니다 -

 

 

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✔️   Set<E>_ 646p

 

• Set<E>

: 동일한 타입을 묶어 관리하는 자료구조로 인덱스 정보를 포함하고 있지 않은, 집합의 개념과 같은 컬레션이다.

Set<String> hset1 = new HashSet<String>();

hset1.add("a");
hset1.add("b");
hset1.add("c");
System.out.println(hset1.toString());
System.out.println(hset1.size());

hset1.add("a");
System.out.println(hset1.toString());
System.out.println(hset1.size());

Set<E>는 인덱스 정보가 없어서 데이터를 중복해 저장하면 중복된 데이터 중 특정 데이터를 지칭해 꺼낼 방법이 없다. Set<E>는 데이터를 구분할 수 있는 유일한 방법이 데이터 그 자체인 것이다. 코드를 살펴보면 hset1에 a,b,c를 저장했고 이후에 a를 또 한 번 저장했다. Set<E>는 동일한 데이터의 중복 저장을 허용하지 않으므로, 출력되는 값과 사이즈의 크기는 변동되지 않는다. 이때 출력은 입력 순서와 다르게 출력될 수 있다.

 

 

• Set<E>의 주요 메서드

구분	리턴 타입	메서드명	기능
데이터 추가	boolean	add(E element)	매개변수로 입력된 원소를 리스트에 추가
	boolean	addAll (Collection<? Extends E> c)	매개변수로 입력된 컬렉션 전체를 추가
데이터 삭제	boolean	remove(Object o)	원소 중 매개변수 입력과 동일한 객체 삭제
	void	clear()	전체 원소 삭제
데이터 정보 추출	boolean	isEmpty()	Set<E> 객체가 비어 있는지 여부를 리턴
	boolean	contains(Object o)	매개변수로 입력된 원소가 있는지 여부를 리턴
	int	size()	리스트 객체 내에 포함된 원소의 개수
	iterator<E>	iterator()	Set<E> 객체 내의 데이터를 연속해 꺼내는 iterator 객체리턴
Set<E> 객체 배열 변환	Object[]	toArray()	리스트를 Object 배열로 변환
	T[]	toArraty(T[] t)	입력매개변수로 전달한 타입의 배열로 반환

 

 

 

 

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✔️   HashSet<E>_ 648p

 

• HashSet<E>

: Set<E> 인터페이스의 대표적인 구현 클래스로, 저장용량을 동적으로 관리하며 기본 생성자로 생성할 때 기본값은 16이다.

 

• contains

: Set에 포함된 값이 있는지 여부를 리턴한다.

 

• iterator

: 데이터를 연속해서 꺼낸다.

hset1.contains("a"); // true

Iterator<String> iterator = hset1.iterator();
while(iterator.hasNext()) {
    System.out.println(iterator.next() + " "); // a b c
}

contains(Object o) 메서드는 HashSet<E> 객체 안에 해당 원소가 있는지를 true/false로 리턴한다.

iterator( )는 Set<E> 객체 내부의 데이터를 1개씩 꺼내 처리하고자 할 때 사용한다. 인덱스 번호가 없어서 List<E> 객체처럼 for 문으로 처리하는 것이 불가능하다. 코드에서 hset1은 string 타입을 가지고 있다. 그래서 Iterator의 타입은 <String>이 된다.

hasNext( ) 메서드는 다음으로 가리킬 원소의 존재 여부를 불리언으로 리턴하는 것이고, 이 값이 false일 때 마지막 데이터까지 읽은 것이다. next( ) 메서드는 다음 원소 위치로 가서 읽은 값을 리턴한다.

Iterator<E> 객체가 처음에 생성되면 첫 원소 바로 이전의 값을 가리키고 있다. 그래서 첫 번째 원솟값을 읽으러면 iterator.hasNext를 해야한다.

 

 

 

• toArray(), toArray(T[] t)

: 배열로 변환한다.

Object[] objArray = hset1.toArray();
System.out.println(Arrays.toString(objArray)); // [a b c]

Object[] strArray1 = hset1.toArray(new String[0]);
System.out.println(Arrays.toString(strArray1)); // [a b c]

Object[] strArray2 = hset1.toArray(new String[5]);
System.out.println(Arrays.toString(strArray2)); // [a b c null null]

toArray( ) 메서드는 HashSet<E> 내의 모든 원소를 담는 Object[ ]을 리턴한다. HashSet<E>의 데이터 개수보다 작은 크기의 배열을 넘겨 주면 데이터의 개수만큼 확장된 배열을 리턴한다. 반대로 큰 배열을 넘겨주면 데이터를 배열 앞에서 채운 후 리턴한다.

 

 

 

• HashSet의 중복 확인

HashSet은 내부에서 여러개의 버킷을 관리한다. 값을 저장하거나 검색할 때, 객체의 hashCode( )를 이용해 어느 버킷에 들어갈지 결정한다. 만약 이미 같은 버킷에 데이터가 있다면, hashCode( ) 값이 같다는 것이다. 그 다음 equals( ) 메서드를 통해 확인한다. equals는 실제 값이 같은지 확인한다. equals() 메서드가 true를 리턴하면 두 객체는 동일한 객체가 된다.

 

 

 

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✔️   LinkedHashSet<E>_ 662p

 

• LinkedHashSet<E>

: HashSet<E>의 자식 클래스로 HashSet<E>의 모든 기능에 데이터 간의 연결 정보만을 추가로 갖고 있는 컬렉션이며, 입력된 순서를 기억한다.

Set<String> linkedSet1 = new LinkedHashSet<>();

linkedSet1.add("a");
linkedSet1.add("b");
linkedSet1.add("c");

System.out.println(linkedSet1.toString()); // [a, b, c]

 

 

 

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✔️   TreeSet<E>_ 662p

 

• TreeSet<E>

: 공통적인 Set<E>의 기능에 크기에 따른 정렬 및 검색 기능이 추가된 컬렉션이다.

 

• TreeSet<E>의 주요 메서드

구분	리턴타입	메서드명	기능
데이터 검색	E	first()	Set 원소 중 가장 작은 원솟값 리턴
	E	last()	Set 원소 중 가장 큰 원솟값 리턴
	E	lower(E element)	매개변수로 입력된 원소보다 작은 가장 큰 수
	E	higher(E element)	매개변수로 입력된 원소보다 큰 가장 작은 수
	E	floor (E element)	매개변수로 입력된 원소보다 같거나 작은 가장 큰수
	E	ceiling (E element)	매개변수로 입력된 원소보다 같거나 큰 가장 작은수
데이터 꺼내기	E	pollFirst()	Set 원소들 중 가장 작은 원솟값을 꺼내 리턴
	E	pollLast()	Set 원소들 중 가장 큰 원솟값을 꺼내 리턴
데이터 부분 집합 생성	SortedSet<E>	headSet(E toElement)	toElement 미만인 모든 원소로 구성된 Set을 리턴
	NavigableSet<E>	headSet(E toElement, boolean inclusive)	toElement 미만/이하인 모든 원소로 구성된 Set을 리턴(inclusive=true이면 toElement 포함, inclusive=false이면 toElement 미포함)
	SortedSet<E>	tailSet(E fromElement, boolean inclusive)	toElement 이상인 모든 원소로 구성된 Set을 리턴(fromElement 포함)
	NabigableSet<E>	tailSet(E fromElement, E toElement)	fromElement 초과/이상인 모든 원소로 구성된 Set을 리턴(inclusive=true이면 fromElement포함, inclusive=false이면 fromElement 미포함)
	SortedSet<E>	subSet(E fromElement, E toElement)	fromElement 이상 toElement 미만인 원소들로 이뤄진 Set을 리턴(fromElement포함, toElement 미포함)
	NavigableSet<E>	subSet(E fromElement, boolean frominclusive, E toElement, boolean toinclusive)	fromElement 초과/이상 toElement 미만/ 이하인 원소들로 이뤄진 Set을 리턴(fromclusive=true/false이면 fromElement 포함/미포함, toinclusive=true/false이면 toElement 포함/미포함)
데이터 정렬	NavigableSet<E>	descendingSet()	내림차순의 의미가 아니라 현재 정렬 기준을 반대로 변환

 

 

• TreeSet<E>에서 데이터 크기 비교

TreeSet<Integer> treeSet1 = new TreeSet<Integer>();
Integer intValue1 = new Integer(20);
Integer intValue2 = new Integer(10);

treeSet1.add(intValue1);
treeSet1.add(intValue2);

System.out.println(treeSet1.toString());

자바가 이미 클레스에 크기 비교 기준을 작성해 놓아서 쉽게 크기를 비교할 수 있다. 그렇다면 자바가 정해둔 기준으로 크기를 비교할 수 없다면 어떻게 될까?

 

TreeSet<MyComparableClass> treeSet1 = new TreeSet<MyComparableClass>();
MyComparableClass myComparableClass1 = new MyComparableClass(2, 5);
MyComparableClass myComparableClass2 = new MyComparableClass(3, 3);

treeSet1.add(myComparableClass1);
treeSet1.add(myComparableClass2);

for (MyComparableClass mcc : treeSet1) {
    System.out.println(mcc.data1);
}

데이터들의 크기를 비교할 수 없어, 예외가 발생한다. treeSet<E>에 저장되는 모든 객체는 크기 비교의 기준이 제공되어야한다.

크기 비교의 기준을 제공하는 첫번째 방법은, java.lang 패키지의 Comparable<T> 제네릭 인터페이스를 구현하는 것이다. CompareTo 메서드는 두 객체를 비교하여 현재 객체가 더 작으면 -1, 같으면 0, 더 크면 1을 리턴한다.

위의 코드에서 추가된 2와 3을 비교하고 data1에 정렬될 것이다. 더 작은 순서부터 배치되므로 2 -> 3 순서로 배치될 것이다.

두번째 방법은 TreeSet<E> 객체를 생성하면서 생성자 매개변수로 Comparator<T> 객체를 제공하는 것이다. Comparable<T>는 클래스 내부에서 한 번만 정렬 기준 지정할 수 있다. 그런데 Comparator<T> 는 TreeSet 생성 시 원하는 정렬 기준을 마음대로 지정할 수 있으며 외부에서 추가로 줄 수 있다.