[자료구조 JAVA] LinkedHashSet 알아보기 (1/2)

 

Java를 활용하다 보면 데이터를 유지하면서 중복을 허용하지 않고, 순서가 중요한 경우가 있습니다. 이때 사용할 수 있는 자료구조 중 하나가 LinkedHashSet입니다.

 

이 글에서는 Java의 LinkedHashSet에 대해 알아보고, 사용 방법과 예제를 통해 그 장단점을 살펴보겠습니다.

 

LinkedHashSet의 동작방식

 

위 그림에서 알 수 있듯이 LinkedHashSet은 내부적으로 해시 테이블(Hash Table)과 링크드 리스트(Linked List)를 조합하여 구현된 자료구조입니다.

 

 

• 해시 테이블(Hash Table):
  • 해시 테이블은 빠른 데이터 접근을 위한 구조로, 데이터를 저장할 때 각 데이터의 해시 코드를 계산하여 해당 코드에 맞는 인덱스에 데이터를 저장합니다.
  • 해시 테이블을 사용하므로 데이터에 대한 검색, 삽입, 삭제 연산이 평균적으로 O(1)의 시간 복잡도로 수행될 수 있습니다.
• 링크드 리스트(Linked List):
  • LinkedHashSet은 해시 테이블의 각 버킷(bucket)에 Linked list로 연결된 형태로 데이터를 저장합니다.
  • 이 linked list는 데이터의 순서를 유지하기 위해 사용됩니다. 따라서 데이터가 추가된 순서대로 반복문 등을 통해 접근할 수 있습니다.
• 구성 및 동작 방식:
  • 데이터를 LinkedHashSet에 추가할 때는 데이터의 해시 코드를 계산하여 해당 버킷에 저장합니다.
  • 동일한 해시 코드를 가진 데이터가 이미 존재하면, 링크드 리스트를 순회하여 중복을 확인하고 추가하지 않습니다.
  • 데이터의 순서는 linked list에 의해 유지됩니다. 따라서 데이터를 순회할 때에는 링크드 리스트의 연결 구조를 따라가면 됩니다.

 

 

LinkedHashSet 이란❓

LinkedHashSet클래스는 데이터의 순서를 유지하면서 중복을 허용하지 않는 자료구조입니다. 이는 해시 테이블과 링크드 리스트를 기반으로 구현되어 있어, 입력된 순서대로 데이터를 저장하고 빠르게 접근할 수 있습니다.

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기본 선언

Set<Integer> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>();

 

위와 같이 선언하면 Integer 형태의 데이터를 저장할 수 있는 LinkedHashSet이 생성됩니다. 초기 용량과 로드 팩터(기본 값은 0.75)가 사용됩니다.

 

초기 용량 지정 선언

Set<String> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>(20); // 초기 용량 20으로 설정

 

위와 같이 선언하면 초기 용량을 지정하여 LinkedHashSet을 생성합니다. 초기 용량은 Set이 저장할 데이터의 예상 개수를 넘어서면 자동으로 조정될 수 있습니다.

 

로드 팩터 지정 선언

Set<Double> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>(10, 0.5f); // 초기 용량 10, 로드 팩터 0.5로 설정

위와 같이 선언하면 초기 용량과 함께 로드 팩터를 지정하여 LinkedHashSet을 생성할 수 있습니다. 로드 팩터는 해시 테이블이 다시 해시코드를 계산하여 데이터를 재분배하는 기준을 나타냅니다.

 

 

LinkedHashSet 메서드

add(E e) 

LinkedHashSet<Integer> set = new LinkedHashSet<>();
set.add(10);
set.add(20);
set.add(10); // 중복된 요소이므로 추가되지 않음

 

add() 메서드는 요소를 추가합니다. 이미 존재하는 요소는 추가되지 않습니다.

remove(Object o) 

set.remove(20);

 

remove() 메서드는 지정된 요소를 제거합니다.

contains(Object o) 

boolean contains = set.contains(10); // true

 

contains() 메서드는 지정된 요소가 포함되어 있는지 여부를 반환합니다.

isEmpty() 

boolean isEmpty = set.isEmpty(); // false

 

isEmpty() 메서드는 세트가 비어있는지 여부를 반환합니다.

size()

int size = set.size(); // 1 (중복된 요소가 제거되어서)

 

size() 메서드는 세트의 요소 수를 반환합니다.

clear() 

set.clear();

 

clear() 메서드는 모든 요소를 제거합니다.

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

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // LinkedHashSet 생성
        Set<Integer> set = new LinkedHashSet<>();

        // 요소 추가
        set.add(10);
        set.add(20);
        set.add(10); // 중복된 요소이므로 추가되지 않음

        // 요소 제거
        set.remove(20);

        // 요소 순회 및 출력
        for (Integer num : set) {
            System.out.println(num);
        }

        // 크기 확인
        int size = set.size();
        System.out.println("Set size: " + size);

        // 요소 포함 여부 확인
        boolean contains = set.contains(10);
        System.out.println("Contains 10? " + contains);

        // 세트 비우기
        set.clear();

        // 세트가 비어 있는지 확인
        boolean isEmpty = set.isEmpty();
        System.out.println("Is set empty? " + isEmpty);
    }
}

 

LinkedHashSet 주의사항❗️

import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Iterator;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // LinkedHashSet 생성
        LinkedHashSet<String> set = new LinkedHashSet<>();

        // 요소 추가
        set.add("Apple");
        set.add("Banana");
        set.add("Orange");

        // 요소 순회 (향상된 for문 사용)
        System.out.println("LinkedHashSet 순회:");
        for (String fruit : set) {
            System.out.println(fruit);
        }

        // Iterator를 사용한 순회
        Iterator<String> iterator = set.iterator();
        System.out.println("Iterator를 사용한 LinkedHashSet 순회:");
        while (iterator.hasNext()) {
            String fruit = iterator.next();
            System.out.println(fruit);
        }
    }
}

 

LinkedHashSet은 요소의 삽입 순서를 유지하기 때문에, 요소가 삽입된 순서대로 반복문 등을 통해 순회할 수 있습니다.

 

그러나 직접적으로 인덱스를 사용하여 요소에 접근하는 것은 지원하지 않습니다. 이는 LinkedHashSet이 요소를 해시 테이블에 저장하고, 연결 리스트를 사용하여 순서를 유지하기 때문입니다.

 

따라서 LinkedHashSet을 사용할 때는 위 코드와 같이 순차적으로 요소를 처리하는 방법을 사용해야 합니다.

 

 

 

LinkedHashSet 장단점

• 장점
  • 데이터의 삽입 순서를 유지합니다.
  • 중복된 데이터를 자동으로 제거합니다.
  • 데이터 접근 및 검색이 빠릅니다.
• 단점
  • 내부적으로 추가적인 메모리를 사용하여 순서를 유지하기 때문에 일반적인 HashSet보다 메모리 소모가 큽니다.
  • 데이터의 크기가 크거나 입력이 많은 경우, 성능 저하가 발생할 수 있습니다.

 

 

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정리하자면 LinkedHashSet은 자바에서 데이터를 중복 없이 관리하면서도 순서를 유지하는 데 최적화된 자료구조입니다.

 

데이터의 순서가 중요한 경우에 사용하여 코드의 가독성과 성능을 유지할 수 있습니다.

 

다양한 상황에서 유연하게 활용할 수 있으며, 데이터 처리 작업에서 중복 제거와 순서 유지를 한 번에 해결할 수 있습니다.