1. 概述
Set是Java中常用的集合类型之一。在本文中，我们将讨论如何找出两个给定集合之间的差集。
2. 问题简介
在仔细研究实现之前，我们首先需要了解问题所在。像往常一样，一个例子可以帮助我们快速理解需求。
假设我们有两个Set对象，set1和set2：
set1: {"Kotlin", "Java", "Rust", "Python", "C++"}
set2: {"Kotlin", "Java", "Rust", "Ruby", "C#"}
正如我们所见，这两个集合都包含一些编程语言名称。“找出两个集合之间的差集”这一要求可能有两种变体：
- 非对称差集：查找set1包含但set2不包含的元素；在这种情况下，预期结果是{“Python”, “C++”}
- 对称差集：在两个集合中查找元素，但不在它们的交集中；如果我们查看示例，结果应该是{“Python”、”C++”、”Ruby”、”C#”}
在本教程中，我们将介绍这两种情况的解决方案。首先，我们将专注于寻找不对称差集。之后，我们将探索找到两个集合之间的对称差集。
接下来，让我们看看它们的实际效果。
3. 不对称差集
3.1 使用标准的removeAll方法
Set类提供了removeAll方法，该方法实现了Collection接口的removeAll方法。
removeAll方法接收一个Collection对象作为参数，并从给定的Set对象中删除该参数中的所有元素。因此，如果我们以这种方式“set1.removeAll(set2)”将set2对象作为参数传递，则set1对象中的其余元素将是结果。
为简单起见，让我们将其编写为单元测试：
Set<String> set1 = Stream.of("Kotlin", "Java", "Rust", "Python", "C++").collect(Collectors.toSet());
Set<String> set2 = Stream.of("Kotlin", "Java", "Rust", "Ruby", "C#").collect(Collectors.toSet());
Set<String> expectedOnlyInSet1 = Set.of("Python", "C++");
set1.removeAll(set2);
assertThat(set1).isEqualTo(expectedOnlyInSet1);
如上面的方法所示，首先，我们使用Stream初始化两个Set对象。然后，在调用removeAll方法后，set1对象包含预期的元素。
这种方法非常简单，但是缺点也很明显：去掉set1中的公共元素后，修改了原来的set1。
因此，如果我们在调用removeAll方法后仍然需要它，则需要备份原始set1对象，或者如果set1是不可变Set，则必须创建一个新的可变Set对象。
接下来，让我们看一下另一种在不修改原始集合的情况下在新Set对象中返回非对称差集的方法。
3.2 使用Stream.filter方法
Stream API从Java 8开始存在，它允许我们使用Stream.filter方法从集合中过滤元素。
我们也可以在不修改原始set1对象的情况下使用Stream.filter来解决这个问题。让我们首先将这两个集合初始化为不可变集合：
Set<String> immutableSet1 = Set.of("Kotlin", "Java", "Rust", "Python", "C++");
Set<String> immutableSet2 = Set.of("Kotlin", "Java", "Rust", "Ruby", "C#");
Set<String> expectedOnlyInSet1 = Set.of("Python", "C++");
从Java 9开始，Set接口引入了静态of方法，它允许我们方便地初始化一个不可变的Set对象。也就是说，如果我们尝试修改immutableSet1，则会抛出UnsupportedOperationException。
接下来，让我们编写一个使用Stream.filter来查找差集的单元测试：
Set<String> actualOnlyInSet1 = immutableSet1.stream().filter(e -> !immutableSet2.contains(e)).collect(Collectors.toSet());
assertThat(actualOnlyInSet1).isEqualTo(expectedOnlyInSet1);
正如我们在上面的方法中看到的，关键是“filter(e -> !immutableSet2.contains(e))”。在这里，我们只获取在immutableSet1中但不在immutableSet2中的元素。
如果我们执行这个测试方法，它会毫无例外地通过。这意味着这种方法有效，并且原始集合没有被修改。
3.3 使用Guava库
Guava是一个流行的Java库，它附带了一些新的集合类型和方便的辅助方法。Guava提供了一种方法来找到两个集合之间的不对称差集。因此，我们可以使用这种方法轻松解决我们的问题。
但首先，我们需要将该库包含在我们的类路径中。假设我们通过Maven管理项目依赖项。我们可能需要将Guava依赖项添加到pom.xml中：
<dependency>
<groupId>com.google.guava</groupId>
<artifactId>guava</artifactId>
<version>31.1-jre</version>
</dependency>
一旦Guava在我们的Java项目中可用，我们就可以使用它的Sets.difference方法来获得预期的结果：
Set<String> actualOnlyInSet1 = Sets.difference(immutableSet1, immutableSet2);
assertThat(actualOnlyInSet1).isEqualTo(expectedOnlyInSet1);
值得一提的是，Sets.difference方法返回一个包含结果的不可变Set视图。这意味着：
- 我们不能修改返回的集合
- 如果原始集合是可变的，则对原始集合的更改可能会反映在我们的结果集合视图中
3.4 使用Apache Commons库
Apache Commons是另一个广泛使用的库。Apache Commons Collections4库提供了许多不错的与集合相关的方法作为对标准集合API的补充。
在开始使用它之前，让我们将依赖项添加到我们的pom.xml中：
<dependency>
<groupId>org.apache.commons</groupId>
<artifactId>commons-collections4</artifactId>
<version>4.4</version>
</dependency>
同样，我们可以在Maven的中央仓库找到最新版本。
commons-collections4库有一个CollectionUtils.removeAll方法。它类似于标准的Collection.removeAll方法，但在新的Collection对象中返回结果，而不是修改第一个Collection对象。
接下来，让我们使用两个不可变的Set对象来测试它：
Set<String> actualOnlyInSet1 = new HashSet<>(CollectionUtils.removeAll(immutableSet1, immutableSet2));
assertThat(actualOnlyInSet1).isEqualTo(expectedOnlyInSet1);
如果我们执行它，测试将通过。但是，我们应该注意CollectionUtils.removeAll方法返回Collection类型的结果。
如果需要具体类型-例如，在我们的例子中是Set，我们需要手动转换它。在上面的测试方法中，我们使用返回的集合初始化了一个新的HashSet对象。
4. 对称差集
到目前为止，我们已经学习了如何获得两个集合之间的不对称差集。现在，让我们仔细看看另一种情况：找到两个集合之间的对称差集。
我们将介绍两种方法来从我们的两个不可变集合示例中获取对称差集。
预期结果是：
Set<String> expectedDiff = Set.of("Python", "C++", "Ruby", "C#");
接下来，让我们看看如何解决这个问题。
4.1 使用HashMap
解决该问题的一个想法是首先创建一个Map<T, Integer>对象。
然后，我们遍历两个给定的集合，并将每个元素作为键放入Map中。如果键存在于Map中，则意味着这是两个集合中的公共元素。我们将一个特殊数字设置为值-例如Integer.MAX_VALUE。否则，我们将元素和值1作为新条目放入Map中。
最后，我们找出Map中值为1的键，这些键是两个给定集合之间的对称差集。
接下来，让我们用Java实现这个想法：
public static <T> Set<T> findSymmetricDiff(Set<T> set1, Set<T> set2) {
Map<T, Integer> map = new HashMap<>();
set1.forEach(e -> putKey(map, e));
set2.forEach(e -> putKey(map, e));
return map.entrySet().stream()
.filter(e -> e.getValue() == 1)
.map(Map.Entry::getKey)
.collect(Collectors.toSet());
}
private static <T> void putKey(Map<T, Integer> map, T key) {
if (map.containsKey(key)) {
map.replace(key, Integer.MAX_VALUE);
} else {
map.put(key, 1);
}
}
现在，让我们测试一下我们的解决方案，看看它是否能给出预期的结果：
Set<String> actualDiff = SetDiff.findSymmetricDiff(immutableSet1, immutableSet2);
assertThat(actualDiff).isEqualTo(expectedDiff);
如果我们运行它，测试就会通过。也就是说，我们的实现按预期工作。
4.2 使用Apache Commons库
在查找两个集合之间的不对称差集时，我们已经介绍了Apache Commons库。实际上，commons-collections4库有一个方便的SetUtils.disjunction方法可以直接返回两个集合之间的对称差集：
Set<String> actualDiff = SetUtils.disjunction(immutableSet1, immutableSet2);
assertThat(actualDiff).isEqualTo(expectedDiff);
如上面的方法所示，与CollectionUtils.removeAll方法不同，SetUtils.disjunction方法返回一个Set对象，我们不需要手动将其转换为Set。
5. 总结
在本文中，我们探讨了如何通过示例找出两个Set对象之间的差集。此外，我们已经讨论了这个问题的两个变体：获取不对称差集和对称差集。
与往常一样，本教程的完整源代码可在GitHub上获得。
Post Directory
