Set 인터페이스 정리

📌 Set 인터페이스란?

• 순서가 중요하지 않은 요소를 다룰 때 주로 사용
• Collection 인터페이스의 하위 인터페이스
• 중복을 허용하지 않음
• 각 요소의 고유성 보장
• null 값 저장 가능 (단, 하나만)

요소의 정렬 여부는 구현체에 따라 다름:

구현체	특징
HashSet	순서 보장 X
LinkedHashSet	삽입 순서 유지
TreeSet	자동 정렬 (오름차순 기본)

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🔷 주요 메소드

메소드	설명
add(E e)	요소 추가 (이미 존재하면 추가 X)
remove(Object o)	요소 제거
contains(Object o)	존재 여부 확인
size()	요소 개수 반환
isEmpty()	비어 있는지 확인
clear()	모든 요소 제거

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📌 HashSet

• Set 인터페이스의 대표 구현체
• 내부적으로 HashMap을 기반으로 동작
• 순서 보장 X
• 중복 허용 X, null 저장 가능
• 해시 함수를 이용해 빠른 접근 (평균 시간 복잡도: O(1))

🔷 동작 원리

1. hashCode() 값 계산

   • 요소의 해시값을 이용해 배열의 인덱스를 결정
   • 예: 배열 길이 5 → hashCode % 5로 저장 위치 결정

2. 해시 충돌(Collision) 처리

   • 같은 해시값 → 같은 버킷
   • Java 7까지는 LinkedList, Java 8부터는 일정 개수 초과 시 Red-Black Tree로 변환

3. equals()로 중복 여부 확인

   • 해시값이 같더라도 equals()로 비교하여 정확한 중복 여부 판별

4. 저장

   • add() 메소드는 내부적으로 HashMap.put() 사용

💻 예제 코드

import java.util.HashSet;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet<String> set = new HashSet<>();
        set.add("apple");
        set.add("banana");
        set.add("apple"); // 중복 무시
        System.out.println(set); // [banana, apple] (순서 보장 X)
    }
}

🔷 HashSet에서 객체를 저장할 때hashCode()와 equals()를 재정의해야 하는 이유

Java에서 HashSet, HashMap, Hashtable과 같은 해시 기반 컬렉션은 객체를 저장하거나 검색할 때 내부적으로 hashCode()와 equals() 메소드를 사용

이 메소드들을 제대로 재정의하지 않으면, 중복 체크나 검색이 제대로 동작하지 않아 예상치 못한 결과를 낳을 수 있습니다.

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🔶 Hash 기반 컬렉션의 동작 원리

1. 객체의 hashCode()를 호출해서 저장할 버킷(bucket) 위치를 찾음
2. 해당 버킷에 데이터가 존재하면, equals()를 호출해서 동일 객체인지 비교
   • equals() 결과가 true → 중복으로 판단하고 추가하지 않음
   • false → 같은 버킷에 저장 (해시 충돌 처리)

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⚠️ 재정의를 안 하면 생기는 문제

❌ hashCode()를 재정의하지 않은 경우

class Person {
    String name;

    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (o instanceof Person) {
            return this.name.equals(((Person) o).name);
        }
        return false;
    }

    // hashCode()를 재정의하지 않음
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet<Person> set = new HashSet<>();
        set.add(new Person("Alice"));
        set.add(new Person("Alice")); // 서로 다른 객체지만 equals는 true → hashCode는 달라서 다른 버킷에 저장됨
        System.out.println(set.size()); // 출력: 2
    }
}

✅ 재정의 한 경우

class Person {
    String name;

    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (o instanceof Person) {
            return this.name.equals(((Person) o).name);
        }
        return false;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return name.hashCode(); // 문자열의 hashCode 사용
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet<Person> set = new HashSet<>();
        set.add(new Person("Alice"));
        set.add(new Person("Alice")); // equals와 hashCode 모두 같음 → 중복으로 인식
        System.out.println(set.size()); // 출력: 1
    }
}

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📌 TreeSet

• Set 인터페이스를 구현한 클래스 중 하나로 중복을 허용하지 않으며, 요소를 자동 정렬함
• 내부적으로 TreeMap을 기반으로 동작
• 이진 탐색 트리(Binary Search Tree)의 일종인 Red-Black Tree 구조를 사용
• 기본 정렬은 오름차순
• 사용자 정의 정렬을 위해 Comparator 사용 가능
• 성능: 검색, 삽입, 삭제 O(log N)

🔷 특징

• 중복 X, 정렬 O, 순서 O (정렬된 순서)
• 삽입과 삭제가 많고, 정렬이 필요한 경우에 적합

💻 예제 코드

import java.util.TreeSet;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        TreeSet<Integer> set = new TreeSet<>();
        set.add(30);
        set.add(10);
        set.add(20);
        System.out.println(set); // [10, 20, 30] (자동 오름차순 정렬)
    }
}

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📌 LinkedHashSet

• Set 인터페이스를 구현한 클래스 중 하나
• 중복을 허용하지 않으면서 삽입 순서를 유지함
• 내부적으로 LinkedHashMap을 기반으로 동작
• 정렬 기능은 없음 (순서만 유지, TreeSet과 다름)

🔷 특징

• 중복 X, 순서 O, 정렬 X
• 순서를 유지하고 싶지만 정렬은 필요 없는 경우에 적합

💻 예제 코드

import java.util.LinkedHashSet;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedHashSet<String> set = new LinkedHashSet<>();
        set.add("B");
        set.add("A");
        set.add("C");
        System.out.println(set); // [B, A, C] - 입력한 순서 그대로 출력
    }
}