[JAVA] 컬렉션 프레임워크 2 - Set

안녕하세요. 이번 글은 자바 컬렉션 프레임워크 중 Set에 대한 설명입니다.

- Set이란?

Set이란 기존 List와 다르게 인덱스 정보가 없는 컬렉션을 의미하며 인덱스가 없는 만큼 데이터 자체를 데이터를 구분하는 것이 특징이다. 그만큼 동일한 데이터의 저장이 허용되지 않는다. Set의 종류로는 HashSet, TreeSet, LinkedSet이 있다.

- Set 관련 공통 메서드

메서드	설명
.add(E element)	매개변수의 원소를 컬렉션에 추가
.addAll(Collection<E> e)	컬렉션에 다른 컬렉션 전체 추가 삽입
.remove(Object o)	컬렉션 내 지정 요소 삭제
.clear()	컬렉션 내 데이터 전체 삭제
.isEmpty()	컬렉션 객체가 비어있는지 확인
.contains(Object o)	매개변수 요소가 컬렉션에 있는지에 대한 여부 확인
.size()	컬렉션의 데이터 개수 확인
.iterator() - hasnext()	다음 요소 뒤에 읽어올 값이 있는지를 확인
.iterator() - next()	다음 요소 호출

해당 메서드를 하나씩 구현하면서 실습할 예정인데, 대표적으로 HashSet()를 활용해서 확인해볼 것이다.

- .add(), .size()

package classes;

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

public class CFrame_Set {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new HashSet<String>();

        set.add("A");
        set.add("B");
        set.add("C");
        set.add("D");
        set.add("E");
        set.add("F");

        System.out.println(set.size()); // 6

        Set<String> set02 = new HashSet<String>();

        set02.addAll(set);
        set02.add("G");
        set02.add("H");

        System.out.println(set02.size()); // 8

        set02.add("A"); // 중복값이 존재하므로 추가되지 않음.

        System.out.println(set02.size()); // 8 -> 추가되지 않았음을 확인가능
    }
}

다음 소스코드와 같이 .add(Object o)를 통해 객체를 생성할 때 설정해둔 제너릭에 맞게 요소를 추가할 수 있음과 .size()를 통해 객체 내 데이터의 개수를 정상적으로 확인할 수 있다. 또한 .setAll(Collection<E> c)를 통해 기존에 존재하는 컬렉션 내 데이터를 자신의 객체로 복사함으로써 가져올 수 있음 또한 확인할 수 있다. 무엇보다도 기존에 있던 값을 다시 추가하려고 할 때 추가 전후로 데이터의 개수가 달라지지 않음을 볼 수 있는데 이를 통해 Set이 중복성을 허용하지 않는다는 점을 확인할 수 있다.

- hasNext(), next()

package classes;

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

public class CFrame_Set {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new HashSet<String>();

        set.add("A");
        set.add("B");
        set.add("C");
        set.add("D");
        set.add("E");
        set.add("F");
        set.add("G");
        set.add("H");

        Iterator<String> iter = set.iterator();

        while (iter.hasNext()) {
            System.out.print(iter.next() + " "); // A B C D E F G H
        }
        System.out.println();

        System.out.println(set.toString()); // [A, B, C, D, E, F, G, H]
    }
}

다음 소스코드를 통해 hasNext()와 next()를 통해 객체 내 데이터를 출력할 수 있음을 알 수 있다. 이때 반복자를 반환하는 역할을 하는 iterator()라는 메서드가 나왔는데 이 메서드는 컬렉션에 대한 반복자로서 객체 내부의 데이터를 하나씩 처리할 때 사용한다. 열거형의 모습을 하고 있는데 이를 컬렉션계의 enum이라고 봐도 무방하다고 볼 수 있다.

hasNext()를 반복문 안에 넣어서 다음 요소에 값이 없을 때까지 반복하면서 .next() 메서드를 통해 객체 안에 있는 데이터를 하나씩 반환하는 과정을 거침으로써 객체 내 데이터를 모두 확인할 수 있다. toString()으로도 볼 수 있다. 하나하나 대조하는 방식의 로직을 구현할 때는 .hasNext()와 .next()를 사용하는 것을 추천한다.

- .remove(), .clear(), .isEmpty()

package classes;

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

public class CFrame_Set {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new HashSet<String>();

        set.add("A");
        set.add("B");
        set.add("C");
        set.add("D");
        set.add("E");
        set.add("F");
        set.add("G");
        set.add("H");

        System.out.println(set.toString()); // [A, B, C, D, E, F, G, H]

        set.remove("D");
        System.out.println(set.toString()); // [A, B, C, E, F, G, H]

        set.remove("F");
        System.out.println(set.toString()); // [A, B, C, E, G, H]
        
        System.out.println(set.isEmpty()); // false

        set.clear();

        System.out.println(set.toString()); // []
        System.out.println(set.size() + " " + set.isEmpty()); // 0 true
    }
}

다음 소스코드를 통해 .remove(Object o)를 통해 매개변수를 활용해서 특정 데이터를 찾아서 삭제할 수 있음을 먼저 확인할 수 있다. 또한 isEmpty()를 통해 객체 내 공간이 비었는지에 대한 여부를 확인할 수 있으며 .clear()를 통해 객체 내 데이터를 모두 초기화할 수 있음을 확인가능하다. 이는 .clear() 전후로 .isEmpty()를 사용함으로써 검증 가능하다.

- .contains()

package classes;

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

public class CFrame_Set {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new HashSet<String>();

        set.add("A");
        set.add("B");
        set.add("C");
        set.add("D");
        set.add("E");
        set.add("F");
        set.add("G");
        set.add("H");

        System.out.println(set.contains("B")); // true
        System.out.println(set.contains("K")); // false
    }
}

다음 소스코드를 통해 .contains(Object o) 메서드를 통해 객체 내 특정 값이 있는지에 대한 여부를 확인할 수 있다. 이는 데이터를 검색하는 기능이라고 볼 수 있으며 이를 실제로 로직을 구현할 때 활용 가능하다.

- HashSet<E>의 자식 클래스는 LinkedHashSet<E>

LinkedHashSet은 HashSet에서 전체적으로 데이터 간의 상호유기적으로 서로의 정보가 연결된다는 점이 추가된 클래스다. 서로의 정보를 양방향으로 연결함으로써 기존 HashSet에서는 없었던 입출력의 순서를 사용할 수 있다는 점에서 차이점이 존재한다. 그러나 Set 인터페이스의 고유적 특성이 존재하는 만큼 중간에 데이터를 추가하거나 순서를 기반으로 특정 값을 추출해오는 것은 불가능하다. 

- 트리구조처럼 상하관계가 존재하는 TreeSet<E>

TreeSet 클래스는 나무를 바탕으로 하는 클래스이며 자료구조에서 트리구조처럼 상하관계가 존재하는 클래스를 의미한다. 여기서도 Set 인터페이스 특정상 중복성이 허용되지 않는다.

메서드	설명
.first(), .last()	원소 중 가장 작은 값 또는 큰 값 반환
.lower(E element), .higher(E element)	원소 중 입력된 요소보다 작은 또는 큰 값 반환
.floor(E element), .ceiling(E element)	매개변수 요소보다 같어나 작은/큰 수 반환
.pollFirst(), .pollLast()	원소들 중 가장 작은 또는 큰 요소 추출
.headSet(E toElement)	매개변수 요소 미만인 모든 원소의 집합 반환
.headSet(E toElement, boolean inclusive)	매개변수 요소 이하인 모든 원소의 집합 반환 (true : 이하, false : 미만)
.tailSet(E toElement)	매개변수 요소 이상인 모든 원소의 집합 반환
.tailSet(E toElement, boolean inclusive)	매개변수 요소 초과인 모든 원소의 집합 반환 (true: 초과, false : 이상)
.subSet(E fromElement, boolean inclusive)	fromElement 이상 toElement 미만인 모든 원소의 집합 반환
.subSet(E fromElement, boolean frominclusive, E toElement, boolean toinclusive)	fromElement 초과/이상 toElement 미만/이하인 모든 원소의 집합 반환
.descendingSet()	현재 정렬 기준을 반대로 반환

상단의 표는 TreeSet<E>의 메서드를 정리한 목록이다. 트리구조를 기반으로 하는 만큼 크기를 기준으로 하는 메서드가 많다는 점을 확인할 수 있다.

package classes;

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

public class CFrame_Set {
    public static void main(String[] args) {
        TreeSet<Integer> set = new TreeSet<Integer>();

        set.add(1);
        set.add(2);
        set.add(3);
        set.add(4);
        set.add(5);
        set.add(6);
        set.add(7);
        set.add(8);

        System.out.println(set.first()); // 1
        System.out.println(set.last()); // 8

        System.out.println(set.lower(5)); // 4
        System.out.println(set.higher(5)); // 6

        System.out.println(set.floor(3)); // 3
        System.out.println(set.ceiling(3)); // 3

        System.out.println(set.pollFirst()); // 1
        System.out.println(set.pollLast()); // 8

        System.out.println(set.headSet(4)); // [2, 3]
        System.out.println(set.headSet(4, true)); // [2, 3, 4]
        System.out.println(set.headSet(4, false)); // [2, 3]

        System.out.println(set.tailSet(5)); // [5, 6, 7]
        System.out.println(set.tailSet(5, true)); // [5, 6, 7]
        System.out.println(set.tailSet(5, false)); // [6, 7]

        System.out.println(set.subSet(1, 6)); // [2, 3, 4, 5]
        System.out.println(set.subSet(1, true, 6, false)); // [2, 3, 4, 5]

        System.out.println(set.descendingSet()); // [7, 6, 5, 4, 3, 2]
    }
}

상단의 소스코드는 TreeSet<E>과 관련된 핵심적인 메서드를 실습한 결과이다. 트리구조를 기반으로 하면서 상하관계가 존재하는 만큼 값의 크기를 대조 내지 확인하면서 반환 및 추출하는 메서드가 많음을 확인할 수 있다.

 

다음 글은 컬렉션 프레임워크 종류 중 하나인 Map에 대한 설명입니다. 감사합니다.