我一直很喜欢树,O(n*log(n))和它们的整洁。然而,我所认识的每个软件工程师都尖锐地问过我为什么要使用TreeSet。从CS的背景来看,我不认为你使用什么很重要,我也不关心在哈希函数和桶(在Java的情况下)上搞得一团糟。
在哪些情况下,我应该在树集上使用HashSet ?
我一直很喜欢树,O(n*log(n))和它们的整洁。然而,我所认识的每个软件工程师都尖锐地问过我为什么要使用TreeSet。从CS的背景来看,我不认为你使用什么很重要,我也不关心在哈希函数和桶(在Java的情况下)上搞得一团糟。
在哪些情况下,我应该在树集上使用HashSet ?
当前回答
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;
public class HashTreeSetCompare {
//It is generally faster to add elements to the HashSet and then
//convert the collection to a TreeSet for a duplicate-free sorted
//Traversal.
//really?
O(Hash + tree set) > O(tree set) ??
Really???? Why?
public static void main(String args[]) {
int size = 80000;
useHashThenTreeSet(size);
useTreeSetOnly(size);
}
private static void useTreeSetOnly(int size) {
System.out.println("useTreeSetOnly: ");
long start = System.currentTimeMillis();
Set<String> sortedSet = new TreeSet<String>();
for (int i = 0; i < size; i++) {
sortedSet.add(i + "");
}
//System.out.println(sortedSet);
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("useTreeSetOnly: " + (end - start));
}
private static void useHashThenTreeSet(int size) {
System.out.println("useHashThenTreeSet: ");
long start = System.currentTimeMillis();
Set<String> set = new HashSet<String>();
for (int i = 0; i < size; i++) {
set.add(i + "");
}
Set<String> sortedSet = new TreeSet<String>(set);
//System.out.println(sortedSet);
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("useHashThenTreeSet: " + (end - start));
}
}
其他回答
当然,HashSet实现要快得多——开销更少,因为没有排序。http://java.sun.com/docs/books/tutorial/collections/implementations/set.html提供了Java中各种Set实现的很好的分析。
这里的讨论还指出了一种有趣的“中间地带”方法来解决树与哈希的问题。Java提供了一个LinkedHashSet,它是一个HashSet,其中运行着一个“面向插入”的链表,也就是说,链表中的最后一个元素也是最近插入到哈希中的元素。这允许您避免无序散列的无序性,而不会增加TreeSet的成本。
基于@shevchyk在地图上可爱的视觉回答,以下是我的看法:
╔══════════════╦═════════════════════╦═══════════════════╦═════════════════════╗
║ Property ║ HashSet ║ TreeSet ║ LinkedHashSet ║
╠══════════════╬═════════════════════╬═══════════════════╬═════════════════════╣
║ ║ no guarantee order ║ sorted according ║ ║
║ Order ║ will remain constant║ to the natural ║ insertion-order ║
║ ║ over time ║ ordering ║ ║
╠══════════════╬═════════════════════╬═══════════════════╬═════════════════════╣
║ Add/remove ║ O(1) ║ O(log(n)) ║ O(1) ║
╠══════════════╬═════════════════════╬═══════════════════╬═════════════════════╣
║ ║ ║ NavigableSet ║ ║
║ Interfaces ║ Set ║ Set ║ Set ║
║ ║ ║ SortedSet ║ ║
╠══════════════╬═════════════════════╬═══════════════════╬═════════════════════╣
║ ║ ║ not allowed ║ ║
║ Null values ║ allowed ║ 1st element only ║ allowed ║
║ ║ ║ in Java 7 ║ ║
╠══════════════╬═════════════════════╩═══════════════════╩═════════════════════╣
║ ║ Fail-fast behavior of an iterator cannot be guaranteed ║
║ Fail-fast ║ impossible to make any hard guarantees in the presence of ║
║ behavior ║ unsynchronized concurrent modification ║
╠══════════════╬═══════════════════════════════════════════════════════════════╣
║ Is ║ ║
║ synchronized ║ implementation is not synchronized ║
╚══════════════╩═══════════════════════════════════════════════════════════════╝
TreeSet的一个尚未被提及的优点是它有更大的“局部性”,这是以下说法的简写:(1)如果两个条目在顺序上是相邻的,TreeSet将它们放在数据结构中彼此相邻的地方,因此在内存中也是如此;并且(2)这种布局利用了局部性原则,该原则说类似的数据通常被一个应用程序以相似的频率访问。
这与HashSet相反,HashSet将条目分布在内存中,而不管它们的键是什么。
当从硬盘读取的延迟成本是从缓存或RAM读取的延迟成本的数千倍,并且当数据确实是通过局部性访问时,TreeSet可能是更好的选择。
如果您没有插入足够多的元素导致频繁重散列(或冲突,如果您的HashSet不能调整大小),那么HashSet当然可以为您提供常量时间访问的好处。但是对于有大量增长或收缩的集合,使用Treesets实际上可能会获得更好的性能,这取决于实现。
如果我没记错的话,平摊时间可以接近于一个功能性红黑树的O(1)。冈崎的书会有比我更好的解释。(或参阅他的出版物列表)
即使在11年后,也没有人想到提到一个非常重要的区别。
你认为如果HashSet等于TreeSet,那么反过来也成立吗?看看这段代码:
TreeSet<String> treeSet = new TreeSet<>(String.CASE_INSENSITIVE_ORDER);
HashSet<String> hashSet = new HashSet<>();
treeSet.add("a");
hashSet.add("A");
System.out.println(hashSet.equals(treeSet));
System.out.println(treeSet.equals(hashSet));
尝试猜测输出,然后徘徊在代码片段下面,看看真正的输出是什么。准备好了吗?给你:
假 真正的
没错,如果比较器与等号不一致,它们就不具有等价关系。原因是TreeSet使用比较器来确定等价性,而HashSet使用等号。在内部,它们使用HashMap和TreeMap,所以你应该预料到上述map也会有这种行为。
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