Java - Collection - Set Interface

Java - Collection - Set Interface

• Set는 우리가 흔히 아는 ‘집합’을 말하는 것이죠. 이 자료 구조 내부에는 중복값이 존재할 수 없습니다. 가령 Array, List등에서는 1을 원소로 넣고, 또 넣을 수 있는 반면, Set에서는 이게 안되요. 그럼 List가 더 좋은 것 아니냐? 그렇지 않습니다. 용도가 다른데, 중복을 허용하지 않는 경우에는 .contain method가 List에 비해서 훨씬 빠르게 수행됩니다. 이 또한 당연한 것이, list의 경우는 중복을 허용하기 때문에, 특정한 값이 존재하는지 확인하기 위해서는 모든 원소를 다 읽어야 하는 거죠. 반면, Set는 중복을 허용하지 않으므로 hashing을 해서 처리할 수 있다는 강점이 있죠.

Immutable Set

• 가장 간단한 Set<T>를 사용해서 SET를 사용해봅니다.
• 얘는 기본적으로 Immutable이며 add() 메소드가 정의되어 있지 않습니다. 처음에 값을 정해주고 나면 고칠 수 없고, size(), contains(), isEmpty() 라는 세 가지 메소드만을 사용할 수 있죠.
• 출력 결과를 보시면 출력되는 결과가 집어넣는 순서와 동일하지 않게 나오는 것을 알 수 있습니다.

import java.util.Set;

class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // Immutable Set
        // 한번 초기화 하고 나면 수정할 수 없습니다.
        Set<Integer> integerSet = Set.of(1, 2, 3, 4, 5);
        // 따라서, add() 메소드가 이미 정의되어 있지 않고, 
        integerSet.add(6); // UnsupportedOperationException
        // 출력 결과를 보시면 아시겠지만, 순서가 집어넣은 순서대로 되어 있지 않죠.
        System.out.println( integerSet ); // [1, 5, 4, 3, 2]
        System.out.println( integerSet.size() ); // 5
        System.out.println( integerSet.contains(3) ); // true
        System.out.println( integerSet.isEmpty() ); // false
    }
}

HashSet

• HashSet는 Hash table을 사용하여 효율적으로 Set의 원소를 관리하죠.
• mutable하고(add() 메소드를 사용할 수 있다는 거죠), hashtable을 사용해서 원소를 관리하기 때문에 contains 메소드를 사용할 때, 성능이 더 좋죠. 그리고 얘도 순서가 안 지켜지는 것은 마찬가지입니다.

import java.util.Set;
import java.util.HashSet;

class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Set<String> names = new HashSet<>();

        names.add("Lee");
        names.add("Kim");
        names.add("Park");
        names.add("Hwang");
        // 얘도 순서를 안 지켜주는 것은 마찬가지죠.
        System.out.println(names); // [Hwang, Lee, Kim, Park]
        System.out.println(names.contains("Lee")); // true
    }
}

TreeSet

• TreeSet의 경우는 순서를 유지해줍니다.
• 따라서, Set<T> 인터페이스를 사용하지 않고, SortedSet<T> 인터페이스를 사용합니다. 그리고 당연히 몇 개의 method들이 추가되죠.

• Contains과 같은 메소드를 사용할 때는 TreeSet에 비해서 HashSet이 더 빠릅니다. TreeSet은 log-time이 소요되고, HashSet은 constant time이 소요되죠.

import java.util.SortedSet;
import java.util.TreeSet;

class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        SortedSet<Integer> sortedSet = new TreeSet<>();
        sortedSet.add(1);
        sortedSet.add(4);
        sortedSet.add(3);
        sortedSet.add(5);
        sortedSet.add(2);
        // SortedSet의 경우는 들어온 순서와 상관없이 값의 비교를 통해 순서가 정해집니다.
        // Integer의 경우는 기본적인 비교연산자가 정의되어 있어서
        System.out.println(sortedSet); // [1, 2, 3, 4, 5]
        // 비교연산자에 따른 2보다 작은 subSet
        System.out.println(sortedSet.headSet(2)); // [1]
        // 비교연산자에 따른 3보다 크거나 같은 subSet
        System.out.println(sortedSet.tailSet(3)); // [3, 4, 5]
        // 비교연산자에 따른 가장 작은 값
        System.out.println(sortedSet.first()); // 1
        // 비교연산자에 따른 가장 큰 값
        System.out.println(sortedSet.last()); // 5
        System.out.println(sortedSet.contains(3)); // true
    }
}

LinkedHashSet

• LinkedHashSet은 set에 값이 들어온 대로 순서가 유지됩니다. 그냥 Linked List를 생각하셔도 된다는 이야기죠. 다만, 얘는 list가 아니라, Set이고, 원래 있던 값을 다시 집어넣는다고 새로 들어간 값이 제일 뒤에 오거나 하지는 않습니다.

class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Set<String> lastNameSet = new LinkedHashSet<>();
        lastNameSet.add("Lee");
        lastNameSet.add("Kim");
        lastNameSet.add("Park");

        // LinkedHashSet는 삽입된 순서를 그대로 유지해줍니다.
        System.out.println(lastNameSet); // [Lee, Kim, Park]
    }
}

Set Equallity

• Set별로 순서가 있는 경우도 없는 경우도 있지만, Set간의 Equality를 비교할 때는 순서가 고려되지 않습니다. 어떤 Set든 원소만 동일하다면 동일한 Set로 결론을 내리게 되죠.

import java.util.Set;
import java.util.HashSet;
import java.util.SortedSet;
import java.util.TreeSet;

class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 네 가지 Set를 만들어봅니다.
        // 이 네 Set의 equality의 결과가 어떻게 나오는지 보려구요.
        Set<Integer> set = Set.of(1, 2, 3);
        Set<Integer> hashSet = new HashSet<>();
        Set<Integer> treeSet = new TreeSet<>();
        Set<Integer> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>();

        // 모든 Set에 동일한 원소들을 넣어줍니다.
        for (Integer x: set) {
            hashSet.add(x);
            treeSet.add(x);
            linkedHashSet.add(x);
        }
        /*
        * set는 순서가 중요하지 않기 때문에,
        * 내부 원소가 같다면 항상 equals method는 true를 리턴합니다.*/
        System.out.println(set.equals(hashSet)); // true
        System.out.println(set.equals(treeSet)); // true
        System.out.println(set.equals(linkedHashSet)); // true
        System.out.println(hashSet.equals(treeSet)); // true
        System.out.println(hashSet.equals(linkedHashSet)); // true
        System.out.println(treeSet.equals(linkedHashSet)); // true
    }
}