java中無限大

一套

甲Set是元素的集合，從而在任何給定的元件Set只出現一次。

更正式地說，集合不包含元素e1和e2對，因此e1.equals(e2) 。

我們可以像這樣在Java 9中輕松創建Set ：

final Set<Integer> s = Set.of(1, 2, 3); System.out.println(s);

這可能會產生以下輸出：

[2, 3, 1]

上面產生的Set是不可變的，即它不能更改，并且也是有限的，因為Set有不同數量的元素，即三個。 未指定通過其讀取方法（例如stream() ， iterator()和forEach() ）返回元素的順序。

無限集

無限集包含無限數量的元素。 無限集的一個示例是所有整數的集合[…，-1，0，1，2，…]，其中整數不是Java Integer類，而是根據整數的數學定義得出的整數，其中存在對于任何給定的整數n，始終為更大的整數n + 1。

有許多無限集，例如所有質數的集合，偶數整數的集合，斐波那契數的集合等。

由于明顯的原因，我們無法預先計算和存儲無限Java Set所有元素。 如果嘗試，最終將耗盡內存。

我們必須問自己的一個基本問題是：對于我們擁有的Java類型，實際上是否存在無限集？ 如果我們有一個Set<Byte>中有最多256個元素的Set ，這是遠離無限的，同樣的道理也適用于Short ，甚至Integer 。 畢竟，只有大約40億個不同的Integer對象，如果使用位圖表示成員身份，則可以在0.5 GB的空間中容納Set<Integer> 。 盡管很大，但不是無限的。

但是，如果我們談論的是Long或String元素，那么至少實際上是在接近無限集。 要存儲所有Long的位圖，將需要許多PB內部存儲空間。 真正的無限Set將是具有任意長度的字符[az]的所有可能組合的String Set 。

在繼續之前，我想提一下，這篇文章中的代碼也可以在GitHub上找到，如文章結尾處所述。

ImmutableStreamSet

為了擺脫存儲Set元素的范式，我們可以創建一個ImmutableStreamSet ，僅通過其stream()方法定義Set的元素。 可以將ImmutableStreamSet定義為如下所示的FunctionalInterface ：

@FunctionalInterface public interface ImmutableStreamSet<E> extends Set<E> {// This is the only method we need to implements@Overridepublic Stream<E> stream(); @Overridedefault int size() {return (int) stream().limit(Integer.MAX_VALUE).count();}@Overridedefault boolean contains(Object o) {return stream().anyMatch(e -> Objects.equals(e, o));}@Overridedefault boolean containsAll(Collection<?> c) {return (this == c) ? true : c.stream().allMatch(this::contains);}@Overridedefault boolean isEmpty() {return !stream().findAny().isPresent();}@Overridedefault <T> T[] toArray(T[] a) {return stream().collect(toList()).toArray(a);}@Overridedefault Object[] toArray() {return stream().toArray();}@Overridedefault Spliterator<E> spliterator() {return stream().spliterator();}@Overridedefault Iterator<E> iterator() {return stream().iterator();}@Overridedefault Stream<E> parallelStream() {return stream().parallel();}@Overridedefault void forEach(Consumer<? super E> action) {stream().forEach(action);}// We are immutable@Overridedefault boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) {throw new UnsupportedOperationException();}@Overridedefault void clear() {throw new UnsupportedOperationException();}@Overridedefault boolean removeAll(Collection<?> c) {throw new UnsupportedOperationException();}@Overridedefault boolean retainAll(Collection<?> c) {throw new UnsupportedOperationException();}@Overridedefault boolean addAll(Collection<? extends E> c) {throw new UnsupportedOperationException();}@Overridedefault boolean remove(Object o) {throw new UnsupportedOperationException();}@Overridedefault boolean add(E e) {throw new UnsupportedOperationException();}static <E> ImmutableStreamSet<E> of(Supplier<Stream<E>> supplier) {// Check out GitHub to see how this Impl class is implementedreturn new ImmutableStreamSetImpl<>(supplier);}}

太棒了，現在我們只需提供像這樣的流提供者就可以創建無限集：

ImmutableStreamSet<Long> setOfAllLong= LongStream.rangeClosed(Long.MIN_VALUE, Long.MAX_VALUE)::boxed;

這將創建一Set所有Long值（例如，具有2 ^ 64個元素）。 提供流提供程序時，必須確保遵守元素唯一性的Set屬性。 考慮以下非法集：

final ImmutableStreamSet<Long> illegalSet = () -> Stream.of(1l, 2l, 1l);

顯然，集合中發生11次兩次，這使該對象違反了集合要求。

正如我們將看到的，最好創建我們正在考慮的無限集的具體類。 上面的默認實現的一個特殊問題是contains()方法可能非常慢。 閱讀下一章，找出原因以及如何解決。

正長集

讓我們假設我們要創建一個包含所有正長值的Set ，并且希望能夠與其他Set和Object有效地使用Set 。 我們可以這樣去做：

public final class PositiveLongSet implements ImmutableStreamSet<Long> {public static final PositiveLongSet INSTANCE = new PositiveLongSet();private PositiveLongSet() {}@Overridepublic Stream<Long> stream() {return LongStream.rangeClosed(1, Long.MAX_VALUE).boxed();}@Overridepublic int size() {return Integer.MAX_VALUE;}@Overridepublic boolean contains(Object o) {return SetUtil.contains(this, Long.class, other -> other > 0, o);}@Overridepublic boolean isEmpty() {return false;}@Overridepublic String toString() {return SetUtil.toString(this);}}

請注意，即使Set很大，我們如何遵守方法size()的形式要求，在該方法中我們返回Integer.MAX_VALUE 。 如果Set已在今天定義，則size()可能會返回long而不是int 。 但是在90年代初，內部RAM通常小于1 GB。 我們在類中使用了兩種實用程序方法：

SetUtil.toString()采用Set ，對前八個元素進行迭代，并返回這些元素的String表示形式。

SetUtil.contains()方法采用Set ，Element類型類（此處為Long.class ）和Predicate ，如果我們Long.class比較的對象屬于給定Element類型類（如果我們要比較的對象是null或其他類型，則該Set不包含該對象）。

這是SetUtil樣子：

final class SetUtil {private static final int TO_STRING_MAX_ELEMENTS = 8;static <E> String toString(Set<E> set) {final List<String> first = set.stream().limit(TO_STRING_MAX_ELEMENTS + 1).map(Object::toString).collect(toList());final String endMarker = first.size() > TO_STRING_MAX_ELEMENTS ? ", ...]" : "]";return first.stream().limit(TO_STRING_MAX_ELEMENTS).collect(joining(", ", "[", endMarker));}static <E> boolean contains(final Set<E> set,final Class<E> clazz,final Predicate<E> predicate,final Object o) {if (o == null) {return false;}if (!(clazz.isAssignableFrom(o.getClass()))) {return false;}final E other = clazz.cast(o);return predicate.test(other);}}

有了類ImmutableStreamSet和SetUtil我們現在可以輕松地創建其他無限集，例如PostitiveEvenLongSet （以下未顯示，請PrimeLongSet編寫）， PrimeLongSet （包含可以用Long表示的所有素數）甚至FibonacciLongSet （包含所有fibonacci數字）可以用Long表示）。 這些類如下所示：

PrimeLongSet

public final class PrimeLongSet implements ImmutableStreamSet<Long> {public static final PrimeLongSet INSTANCE = new PrimeLongSet();private PrimeLongSet() {}private static final LongPredicate IS_PRIME =x -> LongStream.rangeClosed(2, (long) Math.sqrt(x)).allMatch(n -> x % n != 0);@Overridepublic Stream<Long> stream() {return LongStream.rangeClosed(2, Long.MAX_VALUE).filter(IS_PRIME).boxed();}@Overridepublic int size() {return Integer.MAX_VALUE; }@Overridepublic boolean contains(Object o) {return SetUtil.contains(this, Long.class, IS_PRIME::test, o);}@Overridepublic boolean isEmpty() {return false;}@Overridepublic String toString() {return SetUtil.toString(this);}}

斐波那契長集

public final class FibonacciLongSet implements ImmutableStreamSet<Long> {public static final FibonacciLongSet INSTANCE = new FibonacciLongSet();private FibonacciLongSet() {}@Overridepublic Stream<Long> stream() {return Stream.concat(Stream.of(0l),Stream.iterate(new Fibonacci(0, 1), Fibonacci::next).mapToLong(Fibonacci::getAsLong).takeWhile(fib -> fib > 0).boxed());}@Overridepublic int size() {return 92;}@Overridepublic boolean contains(Object o) {return SetUtil.contains(this,Long.class,other -> stream().anyMatch(fib -> Objects.equals(fib, other)),o);}@Overridepublic boolean isEmpty() {return false;}@Overridepublic String toString() {return SetUtil.toString(this);}private static class Fibonacci {final long beforeLast;final long last;public Fibonacci(long beforeLast, long last) {this.beforeLast = beforeLast;this.last = last;}public Fibonacci next() {return new Fibonacci(last, last + beforeLast);}public long getAsLong() {return beforeLast + last;}}}

注意當長回繞為負值時，我們如何使用Stream::takeWhile中斷流。 可以說，當我們進行預計算并提供92的大小時，我們正在“作弊”，但否則size()會慢一些。

縫合全部

通過為這些類的實例提供帶有靜態提供程序的接口，我們可以封裝我們的預定義集，并確保在JVM中只有這樣的一個實例，如下所示：

public interface Sets {static Set<Long> positiveLongSet() {return PositiveLongSet.INSTANCE;}static Set<Long> positiveEvenLongSet() {return PositiveEvenLongSet.INSTANCE;}static Set<Long> primeLongSet() {return PrimeLongSet.INSTANCE;}static Set<Long> fibonacciLongSet() {return FibonacciLongSet.INSTANCE;}}

我們還可以將代碼封裝在Java 9模塊中，通過將Sets和ImmutableStreamSet類暴露在項目的最頂層包中，并將所有其他類放在名為“ internal”的包中（不公開），以確保僅可見Sets和ImmutableStreamSet類。 ）。

這是我們如何module-info.java可能看起來像規定，兩個外露類在com.speedment.infinite_sets在包等，并且實現類com.speedment.infinite_sets.internal ：

module-info.java

module com.speedment.infinite_sets {exports com.speedment.infinite_sets; }

嘗試一下

現在，我們可以通過首先聲明現有模塊的用法來創建另一個使用無限集的模塊，如下所示：

module-info.java

module Infinite_sets_app {requires com.speedment.infinite_sets; }

然后，我們可以訪問模塊的裸露部分。 這是嘗試無限集的一種方法：

import static com.speedment.infinite_sets.Sets.*; public class Main {public static void main(String[] args) {Stream.of(Set.of(1, 2, 3),positiveLongSet(),positiveEvenLongSet(),primeLongSet(),fibonacciLongSet()).forEachOrdered(System.out::println);// This actually completes fast due to identity equalitypositiveLongSet().containsAll(positiveLongSet());}}

這可能會產生以下輸出：

[3, 2, 1] [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, ...] [2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, ...] [2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, ...] [0, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, ...]

參與GitHub

這篇文章中的源代碼可以在GitHub上找到 。
游戲，設定和比賽…

翻譯自: https://www.javacodegeeks.com/2018/06/infinite-sets-java.html

java中無限大

總結

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