Коллекции в Java

Глава 3. Set — множества

Методы add, remove, contains

Методы add, remove и contains — это основные операции для добавления, удаления и проверки элементов в Set. Они наследуются от интерфейса Collection, но в Set имеют специфику из-за уникальности элементов.

add(E e): Добавляет элемент в множество, если его еще нет. Возвращает boolean: true, если добавлен (элемент был уникален), false — если уже существовал (дубликат игнорируется).
remove(Object o): Удаляет элемент, если он существует. Возвращает boolean: true, если удален (элемент был), false — если не найден.
contains(Object o): Проверяет, содержит ли множество элемент. Возвращает boolean: true, если есть, false — если нет.

Эти методы работают за O(1) в HashSet/LinkedHashSet (средний случай) и O(log n) в TreeSet.

Общие нюансы:
Все методы используют equals() для сравнения элементов (и hashCode() в Hash-based реализациях).
Null: Разрешен в HashSet/LinkedHashSet (один), но в TreeSet вызывает NullPointerException при сравнении.
Изменение множества: Методы модифицируют Set in-place (на месте).
Thread-safety: Не гарантирована — используйте synchronized версии для многопоточности.
Generics: Set add(Integer) — ошибка компиляции (типобезопасность).


Метод add(E e): Добавление элементов

add() — основной способ наполнения Set. Если элемент уже есть (по equals()), он не добавляется, и возвращается false.

Поведение в реализациях:
HashSet: Добавляет в хэш-таблицу. Если хэш-коллизия, проверяет equals() в цепочке.
LinkedHashSet: Аналогично HashSet, но обновляет ссылки в списке для порядка вставки (только если добавлен).
TreeSet: Добавляет в дерево, сравнивая через compareTo() или Comparator. Если равен 0 — не добавляет.

Возвращаемое значение: true — добавлен (новый), false — уже был.

Исключения: NullPointerException в TreeSet для null; ClassCastException в TreeSet, если элемент не Comparable.

Нюансы:
Если Set полный (редко, так как resizable), может быть OutOfMemoryError.
Для custom объектов: Без правильного equals()/hashCode() может добавить "дубликаты" (по значению, но не по ссылке).
Модификация объекта после добавления: Не изменяйте поля, влияющие на equals/hashCode (например, в HashSet объект может "потеряться").

Пример кода для add():

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

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // HashSet
        Set<String> hashSet = new HashSet<>();
        boolean added1 = hashSet.add("Яблоко");  // true
        boolean added2 = hashSet.add("Яблоко");  // false (дубликат)
        System.out.println(hashSet);  // [Яблоко]

        // LinkedHashSet
        Set<String> linkedSet = new LinkedHashSet<>();
        linkedSet.add("Яблоко");
        linkedSet.add("Банан");
        linkedSet.add("Яблоко");  // false
        System.out.println(linkedSet);  // [Яблоко, Банан] — порядок вставки

        // TreeSet
        Set<Integer> treeSet = new TreeSet<>();
        treeSet.add(5);
        treeSet.add(1);
        treeSet.add(5);  // false
        System.out.println(treeSet);  // [1, 5] — отсортировано
    }
}

Вывод показывает уникальность и особенности каждой реализации.

#Java #для_новичков #beginner #Collections #Set #add #remove #contains

Метод remove(Object o): Удаление элементов

remove() удаляет элемент, если он найден по equals(), и возвращает true/false.

Поведение в реализациях:
HashSet: Находит по хэшу, затем equals() — O(1).
LinkedHashSet: Аналогично, плюс обновляет ссылки списка.
TreeSet: Ищет по compareTo() — O(log n), удаляет узел дерева.

Возвращаемое значение: true — удален, false — не найден.

Исключения: NullPointerException в TreeSet для null; ClassCastException, если тип не совместим.

Нюансы:
Аргумент Object: Можно удалять по объекту любого типа, но сравнивает equals().
После remove: Размер уменьшается, итераторы обновляются.
Для custom: Зависит от equals().

Пример кода для remove():

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

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> fruits = new HashSet<>();
        fruits.add("Яблоко");
        fruits.add("Банан");

        boolean removed1 = fruits.remove("Яблоко");  // true
        boolean removed2 = fruits.remove("Апельсин");  // false (не найден)

        System.out.println(fruits);  // [Банан]
    }
}

Аналогично для других реализаций: В TreeSet remove сохраняет сортировку.

Метод contains(Object o): Проверка наличия

contains() проверяет, есть ли элемент в Set по equals().

Поведение в реализациях:
HashSet: O(1) — хэш + equals().
LinkedHashSet: O(1), но с overhead списка.
TreeSet: O(log n) — поиск в дереве.

Возвращаемое значение: true — есть, false — нет.

Исключения: Аналогично remove: NPE в TreeSet для null.

Нюансы:
Быстрее, чем в List (O(n)), идеально для проверок уникальности.
Для больших Set: HashSet fastest.

Пример кода для contains():

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

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> fruits = new HashSet<>();
        fruits.add("Яблоко");

        System.out.println(fruits.contains("Яблоко"));  // true
        System.out.println(fruits.contains("Банан"));   // false
    }
}

Полезные советы для новичков

add для уникальности: Используйте возвращаемое значение для логики (if (!set.add(e)) { "Дубликат!"; }).
remove/contains для null: Тестируйте — в HashSet работает, в TreeSet — нет.
Custom объекты: Переопределяйте equals/hashCode (IDE: Generate → equals() and hashCode()).
Эффективность: Для частых contains — HashSet; для сортировки — TreeSet.
Комбинируйте: Set для фильтра, затем List для порядка.
Ошибки: ClassCastException в TreeSet без Comparable; ConcurrentModification при модификации в цикле (используйте Iterator).


#Java #для_новичков #beginner #Collections #Set #add #remove #contains

Раздел 6. Коллекции в Java

Глава 3. Set — множества

Практика: В «Библиотеке» создать коллекцию Set для хранения уникальных имён авторов.
Добавлять автора при добавлении книги, проверять уникальность.

Откройте проект «Библиотека»: Запустите IntelliJ IDEA и откройте существующий проект LibraryProject (или как вы его назвали). Убедитесь, что класс Book существует с полями title, author, year, конструктором и методом printDetails() (или аналогичным для вывода).

Импортируйте необходимые пакеты: В файлах, где будете использовать Set, убедитесь, что импортированы java.util.Set и java.util.HashSet (или другая реализация). IDE подскажет, когда вы начнете писать код — используйте Ctrl+Enter для автодобавления импорта.

Выберите реализацию Set: Для этого урока используйте HashSet — это базовая реализация для уникальности без порядка. Если хотите поэкспериментировать, попробуйте LinkedHashSet для сохранения порядка вставки авторов.


Обновление класса Book (если нужно)

Класс Book уже имеет поле author типа String. Если вы не добавили геттер для author, сделайте это сейчас — он понадобится для получения имени автора при добавлении в Set.

Добавьте геттер для author:
Откройте файл Book.java.
Добавьте публичный метод getAuthor(), который возвращает значение поля author.
Это обеспечит инкапсуляцию: внешний код не будет напрямую обращаться к полю.


Создание и интеграция Set для авторов

Теперь добавим множество для уникальных авторов. Мы разместим его в классе, который управляет библиотекой, чтобы оно было общим для всех книг.

Создайте класс Library (если его нет):
В пакете проекта (или в src) щелкните правой кнопкой → New → Java Class.
Назовите класс "Library".
Этот класс будет управлять списком книг и множеством авторов.

Добавьте поле для Set:
В классе Library объявите приватное поле authors типа Set, инициализированное как new HashSet<> (или LinkedHashSet<> для порядка).
Используйте private для инкапсуляции — множество не должно быть доступно напрямую извне.

Добавьте поле для списка книг:
Если вы использовали массив Book[], перенесите его в класс Library как приватное поле (Book[] books = new Book[10]; или аналогично).
Добавьте переменную для отслеживания текущего количества книг (int bookCount = 0;), чтобы управлять заполнением массива.

Создайте метод для добавления книги:
Добавьте публичный метод addBook(Book book), который:
Проверяет, есть ли место в массиве (если bookCount < books.length).
Добавляет книгу в массив (books[bookCount] = book; bookCount++;).
Получает имя автора из книги (через getAuthor()).
Добавляет имя автора в Set authors (authors.add(authorName);).
Проверяет возвращаемое значение add(): Если true, значит автор новый; если false — автор уже существует (можно вывести сообщение, например, "Автор уже добавлен").

Добавьте метод для вывода уникальных авторов:

Создайте публичный метод printAuthors(), который перебирает Set authors (через for-each цикл) и выводит каждое имя на экран с помощью System.out.println.

Обновите класс Main для тестирования:
Откройте файл Main.java.
Создайте объект Library (Library library = new Library();).
Создайте несколько объектов Book с разными авторами (некоторые с повторяющимися, чтобы проверить уникальность).
Вызовите addBook для каждой книги.
Вызовите printAuthors() — вы должны увидеть уникальный список авторов без дубликатов.
Для проверки: Добавьте книгу с существующим автором и посмотрите, добавится ли он в Set (метод add вернет false).


#Java #для_новичков #beginner #Collections #Set

Тестирование и отладка

После реализации протестируйте, чтобы убедиться в правильной работе уникальности.

Запустите проект:
Правой кнопкой на Main.java → Run 'Main.main()'.
В консоли увидите вывод уникальных авторов. Убедитесь, что дубликаты авторов не появляются в списке.

Проверьте уникальность:
Добавьте две книги с одним автором — в Set должно быть только одно имя.
Попробуйте добавить null как автора (если поле author позволяет) — проверьте поведение Set (HashSet позволит один null).

Отладка:
Установите breakpoint в методе addBook перед authors.add() и после — шагайте (F8) и смотрите, меняется ли размер Set.
Если ошибки: NullPointerException (если Set не инициализировано), ArrayIndexOutOfBoundsException (если массив переполнен) — добавьте проверку на размер.
В консоли выводите сообщения, например, если add вернул false: "Автор [name] уже существует".

Эксперименты:
Измените реализацию Set на LinkedHashSet — проверьте, сохраняется ли порядок добавления авторов.
Попробуйте TreeSet — добавьте Comparator, если нужно сортировать авторов по алфавиту (TreeSet требует Comparable для элементов).


Полезные советы для новичков

Инициализация Set: Всегда инициализируйте в конструкторе класса (authors = new HashSet<>();), чтобы избежать NullPointerException.
Проверка возвращаемого значения: Используйте boolean от add/remove для логики (например, уведомление о дубликате).
Custom уникальность: Если уникальность по полю (как author), убедитесь, что equals/hashCode в Book учитывают только author, если нужно (но для Set это не требуется, так как String имеет правильные методы).
Расширение проекта: Подумайте, как добавить метод для проверки, существует ли автор перед добавлением книги (используйте contains).
Производительность: Для малого количества авторов (сотни) любая реализация подойдет; для больших — HashSet fastest.


Практическое задание

Задача 1: Добавьте в Library метод isAuthorUnique(String authorName), который использует contains для проверки, есть ли автор в Set.
Задача 2: В addBook перед добавлением автора проверьте с помощью contains, и если он новый, выведите сообщение "Новый автор добавлен".
Задача 3: Создайте 5-6 книг с 3-4 уникальными авторами (некоторые повторяются), добавьте их, выведите авторов и убедитесь в уникальности.

Реализуйте эти задачи самостоятельно, следуя шагам урока. Это закрепит работу с Set в контексте проекта.


#Java #для_новичков #beginner #Collections #Set