Java 집합에 대한 최종 가이드: 이 겸손한 데이터 구조의 모든 비밀을 밝혀냅니다.

안녕하세요, Java 매니아 여러분! 세트가 존재하는 이유를 알아내려는 코딩 초보자이든, 배울 것이 더 있는지 궁금해하는 숙련된 프로그래머이든, 이 가이드는 여러분을 위한 것입니다. 핵심 목적부터 복잡한 작동 방식까지 Java의 Set에 대한 모든 내용을 자세히 살펴보겠습니다. 버클을 채우세요!

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세트란 무엇입니까?

먼저 해야 할 일: 세트란 무엇이며 왜 관심을 가져야 합니까? 기본적으로 세트는 중복된 요소를 포함할 수 없는 컬렉션입니다. 즉, 세트의 모든 항목은 맞춤 밈 컬렉션만큼 독특합니다.

세트를 사용하는 이유는 무엇입니까?

파티에 참석할 손님 목록을 작성하는 임무를 맡고 있다고 상상해 보세요. 초대를 두 번 받는 사람이 없는지 확인하고 싶습니다(그렇게 하면 당황스럽기 때문입니다). 세트 입장 . Set을 사용하면 Java는 모든 요소가 고유한지 자동으로 확인합니다. 고유성이 요구되는 상황에 적합합니다.

세트의 특성

• 중복 허용 안 함 : 세트의 가장 중요한 특징은 중복 요소를 절대 허용하지 않는다는 것입니다. 이미 존재하는 요소를 추가하시겠습니까? Java는 (일을 많이 하는 상사와 달리) 정중하게 거절합니다.

• Unordered (일반적으로) : Set은 List와 달리 삽입 순서에 신경 쓰지 않습니다. 독특함이 유지되는 한 그들은 행복하다.

• Null 처리 : 일부 세트에서는 null을 요소로 허용하지만 한 번만 허용합니다.

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Java의 집합 유형

이제 Set의 기능을 알았으니 Java가 제공하는 Set의 종류를 살펴보겠습니다.

1. 해시세트
   • 목적 : 대부분의 사용 사례에 적합한 세트입니다.

• 특성 : HashMap을 기반으로 하는 HashSet은 요소의 존재 여부를 확인하는 데 빠르고 효율적입니다(대부분의 작업에서 O(1) 시간 복잡도).

• 메모리 레이아웃 : 내부적으로 해시 테이블을 사용하며, 여기에 요소는 해시 함수를 기반으로 저장됩니다.

• Null 허용 여부 : 예, 단 하나만 가능합니다.

• 코드 예시 :
  

Set<String> hashSet = new HashSet<>();
hashSet.add("Apple");
hashSet.add("Banana");
hashSet.add("Apple"); // This will be ignored
System.out.println(hashSet); // Output: [Apple, Banana]

1. LinkedHashSet
   • 용도 : 삽입 순서를 유지하는 Set이 필요한 경우

• 특징 : HashSet과 LinkedList의 하이브리드.

• 메모리 레이아웃 : 해시 테이블과 이중 연결 리스트를 사용하여 순서를 유지합니다.

• 코드 예시 :
  

Set<String> hashSet = new HashSet<>();
hashSet.add("Apple");
hashSet.add("Banana");
hashSet.add("Apple"); // This will be ignored
System.out.println(hashSet); // Output: [Apple, Banana]

1. 트리세트
   • 목적 : 정렬 순서로 요소를 저장하는 Set

• 특징 : NavigableSet을 구현하고 Red-Black Tree를 저장용으로 사용합니다.

• 메모리 레이아웃 : 균형 잡힌 트리 구조.

• 코드 예시 :
  

Set<String> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>();
linkedHashSet.add("Apple");
linkedHashSet.add("Banana");
linkedHashSet.add("Orange");
System.out.println(linkedHashSet); // Output: [Apple, Banana, Orange]

HashSet은 어떻게 작동하나요?

후드를 들어올리고 내부를 들여다 보겠습니다. HashSet은 저장을 위해 해시 테이블을 사용하며 각 요소에는 해시 코드를 기반으로 버킷이 할당됩니다. 요소를 추가하면 다음과 같은 일이 발생합니다.

1. 해시 코드 계산 : Java는 hashCode() 메서드를 호출하여 요소의 해시 코드를 가져옵니다.

2. 버킷 결정 : 해시 코드가 버킷(배열 인덱스)에 매핑됩니다.

3. 충돌 처리: 버킷이 이미 점유된 경우(충돌), Java는 체이닝(최신 Java 버전의 연결 목록 또는 균형 트리)을 사용하여 여러 요소를 관리합니다. 같은 버킷입니다.
   HashSet 구조 다이어그램:
   

Set<Integer> treeSet = new TreeSet<>();
treeSet.add(42);
treeSet.add(10);
treeSet.add(25);
System.out.println(treeSet); // Output: [10, 25, 42]

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세트 작업 기법

올바른 요령을 알면 세트 작업이 재미있을 수 있습니다.

1. 두 세트의 결합 :

[0] -> [Apple] -> [Banana] 
[1] -> [Grapes]
[2] -> [null]
[3] -> [Orange]
...

1. 두 집합의 교집합 :

Set<Integer> set1 = new HashSet<>(Arrays.asList(1, 2, 3));
Set<Integer> set2 = new HashSet<>(Arrays.asList(3, 4, 5));
set1.addAll(set2);
System.out.println(set1); // Output: [1, 2, 3, 4, 5]

1. 세트 간 차이점 :

Set<Integer> set1 = new HashSet<>(Arrays.asList(1, 2, 3));
Set<Integer> set2 = new HashSet<>(Arrays.asList(3, 4, 5));
set1.retainAll(set2);
System.out.println(set1); // Output: [3]

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세트는 언제 사용하나요?

일반적인 시나리오 :

• 애플리케이션에서 고유한 사용자 이름을 보장합니다.

• 웹 크롤러에서 방문한 페이지를 추적합니다.

• 고유한 항목 컬렉션을 유지합니다(예: 선거에서 고유한 유권자).
  고려해야 할 위험 신호 :

• 색인으로 요소에 액세스해야 하는 경우 Set은 친구가 아닙니다. 대신 목록을 사용하세요.

• 중복이 필요한 경우(예: 항목 발생 횟수 계산) 목록 또는 맵을 고려하세요.

Set 인터페이스의 메소드

다음은 가장 일반적으로 사용되는 방법에 대한 치트 시트입니다.

• add(E e) : 요소가 아직 없으면 추가합니다.

• remove(Object o) : 지정된 요소가 있으면 제거합니다.

• contains(Object o) : 요소가 Set에 있는지 확인합니다.

• size() : 요소의 개수를 반환합니다.

• clear() : 모든 요소를 ​​제거합니다.

• isEmpty() : Set이 비어 있는지 확인합니다.

• iterator() : 요소에 대한 반복자를 반환합니다.

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고급 기술 및 요령

1. 세트의 사용자 정의 개체 : Set이 예상대로 작동하도록 하려면 사용자 정의 개체에 대해 항상 equals() 및 hashCode()를 재정의하세요.

Set<String> hashSet = new HashSet<>();
hashSet.add("Apple");
hashSet.add("Banana");
hashSet.add("Apple"); // This will be ignored
System.out.println(hashSet); // Output: [Apple, Banana]

1. 동시 세트 :
   스레드로부터 안전한 작업을 위해 ConcurrentHashMap.newKeySet() 또는 CopyOnWriteArraySet을 사용하세요.

2. 불변 세트 :
   읽기 전용 세트를 생성하려면 Collections.unmodifyingSet() 또는 Set.of()를 사용하세요.
   

Set<String> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>();
linkedHashSet.add("Apple");
linkedHashSet.add("Banana");
linkedHashSet.add("Orange");
System.out.println(linkedHashSet); // Output: [Apple, Banana, Orange]

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성능 고려 사항

HashSet은 요소 추가, 제거 및 확인에 대한 O(1) 성능으로 인해 대부분의 작업에 가장 적합합니다. TreeSet은 비용(O(log n))이 더 높지만 자연 순서의 이점을 추가합니다. LinkedHashSet은 약간의 오버헤드로 예측 가능한 반복 순서를 제공합니다.

세트에 적합한 문제 식별

문제 유형 인식 :

• Unicity 검사(예: 문서에서 고유한 단어 찾기)

• 작업 설정(예: 사용자 간 공통 친구 찾기).

• 중복 없이 빠른 조회(예: 일정한 시간에 요소 존재 여부 확인)

최종 생각

세트는 목록만큼 화려하지도, 지도만큼 신비롭지도 않지만 고유한 컬렉션을 효율적으로 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 이들은 데이터를 깨끗하고 뚜렷하게 유지하여 예상치 못한 결과를 초래할 수 있는 성가신 중복으로부터 사용자를 보호하는 숨은 영웅입니다. 알고리즘을 최적화하든, 데이터 무결성을 보장하든, 아니면 단순히 그냥 작동합니다. 세트를 철저하게 이해하면 더 강력한 개발자가 될 수 있습니다. 강력한 Set의 진정한 잠재력을 잠금 해제했다는 사실을 알고 자신감을 갖고 코딩해 보세요!

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이제 끝났습니다!

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