Java - Set 介面

歡迎，未來的 Java 程式設計師們！今天，我們將踏上一段令人興奮的旅程，進入 Java 的 Set 介面世界。作為你們親切鄰居的計算機科學老師，我會指導你們完成這次冒險，一步步來。所以，拿起你們的虛擬背包，我們一起跳進去吧！

Java - Set Interface

什麼是 Set？

在我們深入了解 Java 的細節之前，讓我們先了解在真實世界中 Set 是什麼。想像你有一盒彈珠。在這個盒子里，你不希望有任何重複的彈珠。每個彈珠都應該是唯一的。這基本上就是編程中的 Set —— 一個由唯一元素組成的集合。

Java Set 介面基礎

在 Java 中，Set 介面是 Java 集合框架的一部分。它繼承自 Collection 介面，並代表一個不能包含重複元素的集合。把它想像成我們裝滿了唯一彈珠的盒子！

Set 的關鍵特徵

沒有重複元素
至多只能有一個 null 元素（對於大多數實現來說）
元素沒有保證的順序（除非你使用像 LinkedHashSet 這樣的特定實現）

Java 中的 Set 實現

Java 提供了 Set 介面的多種實現。讓我們看看最常見的三種：

HashSet
TreeSet
LinkedHashSet

每種都有其自己的特性和使用場景。讓我們一一探索。

HashSet

HashSet 就像一個袋子，你可以把你的唯一物品丟進去。它很快，但不會保持任何順序。

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

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

fruits.add("Apple");
fruits.add("Banana");
fruits.add("Orange");
fruits.add("Apple");  // 這個不會被加入，因為它是重複的

System.out.println(fruits);
}
}

輸出：

[Apple, Orange, Banana]

在這個例子中，我們創建了一個水果的 HashSet。注意第二個 "Apple" 沒有被加入，且元素的順序不保證。

TreeSet

TreeSet 就像將你的唯一物品按照字母或數字順序組織起來。它比 HashSet 慢，但能保持排序順序。

import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;

public class TreeSetExample {
public static void main(String[] args) {
Set<Integer> numbers = new TreeSet<>();

numbers.add(5);
numbers.add(2);
numbers.add(8);
numbers.add(1);

System.out.println(numbers);
}
}

輸出：

[1, 2, 5, 8]

看見數字自動排序了嗎？這就是 TreeSet 的魔法！

LinkedHashSet

LinkedHashSet 是 HashSet 和 LinkedList 的混合體。它在確保唯一性的同時，還能保持元素插入的順序。

import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Set;

public class LinkedHashSetExample {
public static void main(String[] args) {
Set<String> colors = new LinkedHashSet<>();

colors.add("Red");
colors.add("Green");
colors.add("Blue");
colors.add("Red");  // 這個不會被加入，因為它是重複的

System.out.println(colors);
}
}

輸出：

[Red, Green, Blue]

注意插入的順序被保持了，但重複的元素仍然不允許。

常見的 Set 運算

現在我們已經了解了基礎知識，讓我們看看我們可以用 Sets 進行的一些常見操作。

加入元素

我們已經看到了如何使用 add() 方法加入元素。這裡快速複習一下：

Set<String> set = new HashSet<>();
set.add("元素");

移除元素

要移除元素，我們使用 remove() 方法：

set.remove("元素");

檢查元素是否存在

我們可以使用 contains() 方法來檢查元素是否在 Set 中：

boolean exists = set.contains("元素");

獲取 Set 的尺寸

要獲取 Set 中元素的數量，我們使用 size() 方法：

int size = set.size();

清空 Set

要從 Set 中移除所有元素，我們使用 clear() 方法：

set.clear();

Set 介面方法

這裡是一個最常用的 Set 介面方法表格：

方法	描述
add(E e)	如果指定的元素尚未存在，則將其添加到集合中
clear()	從集合中移除所有元素
contains(Object o)	如果集合包含指定的元素，則返回 true
isEmpty()	如果集合不包含任何元素，則返回 true
remove(Object o)	如果存在，從集合中移除指定的元素
size()	返回集合中的元素數量
toArray()	返回包含集合中所有元素的數組

實際世界範例：唯一訪客計數器

讓我們將我們的知識應用於一個實際世界的範例。想像你正在為一個網站建立一個簡單的訪客計數器，但你只想計算唯一訪客。

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

public class UniqueVisitorCounter {
private Set<String> visitors;

public UniqueVisitorCounter() {
visitors = new HashSet<>();
}

public void addVisitor(String visitorId) {
visitors.add(visitorId);
}

public int getUniqueVisitorCount() {
return visitors.size();
}

public static void main(String[] args) {
UniqueVisitorCounter counter = new UniqueVisitorCounter();

counter.addVisitor("user1");
counter.addVisitor("user2");
counter.addVisitor("user1");  // 重複，不會被計數
counter.addVisitor("user3");

System.out.println("唯一訪客： " + counter.getUniqueVisitorCount());
}
}

輸出：

唯一訪客： 3

在這個例子中，我們使用 HashSet 來存儲訪客 ID。即使訪客多次訪問（如 "user1"），他們也只會被計數一次。這就是 Sets 的力量！

結論

恭喜你！你已經踏出了進入 Java Set 介面世界的第一步。我們介紹了基礎知識，探索了不同的實現，甚至建立了一個實際應用的範例。記住，熟練需要練習，所以不要猶豫去實驗這些概念。

在我們結束之前，這裡有一個編程幽默給你：Java 開發者為什麼戴眼鏡？因為他們不用 C#!（明白嗎？C-Sharp？好吧，我會自己出去...）

持續編程，持續學習，最重要的是，繼續在 Java 中找到樂趣！

Credits: Image by storyset