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浅入深出之Java集合框架


 

 
Java中的集合框架(上)
由于Java中的集合框架的内容比较多,在这里分为三个部分介绍Java的集合框架,内容是从浅到深,如果已经有java基础的小伙伴可以直接跳到<浅入深出之Java集合框架(下)>。
 
目录:
 
浅入深出之Java集合框架(上)
 
浅入深出之Java集合框架(中)   努力赶制中。。关注后更新会提醒哦!
 
浅入深出之Java集合框架(下) 努力赶制中。。关注后更新会提醒哦!
 
一、集合概述
 
1)集合的概念
 
现实生活中的集合:很多事物凑在一起。
 
数学中的集合:具有共同属性的事物的总体。
 
Java中的集合类:是一种工具类,就像是容器,储存任意数量的具有共同属性的对象。
 
2)集合的作用
 
如果一个类的内部有多相同类型的属性,并且它们的作用和意义是一样的。比如说,一个学生可以选多个课程,对于一个学生类来说,XX课程就是他的一个属性,而xx课程通常不只有一个。对于像这种情况,如果把每一个课程都定一个属性就太繁琐了,这里我们就要用到集合的概念。
 
     
 
综上所述,集合的作用有以下几点:
 
在类的内部,对数据进行组织。
简单而快速的搜索大数量的条目。
有的集合接口,提供了一系列排列有序的元素,并且可以在序列中间快速的插入或者删除有关元素。
有的集合接口,提供了映射关系,可以通过关键字(key)去快速查找到对应的唯一对象,而这个关键字可以是任意类型。
3)集合和数组的对比
 
可以看出集合和数组的功能类似,都是把一系列的数据放入到一个容器中,但是在类的内部我们为什么要用集合而不是数组呢?
 
数组的长度固定,集合长度可变。集合的优势就在于,集合的长度是随着里面的内容而扩充的,而数组的长度是已经定义好的。
数组只能通过下标访问元素,类型固定(数组下标只能是整形的),而有的集合可以通过任意类型查找所映射的具体对象(key关键字可以是任意类型)。
二、Java集合框架体系结构
 
我们来简单看一下java集合框架:(还有很多接口和类没有列出,这里只列出常用的接口和类)
 
 
 
如图所示,JAVA集合框架体系结构:Collection与Map是两个根接口。
 
Collection接口:内部存储的是一个个独立的对象。包含:
 
1、List接口:序列,存储元素排列有序且可重复。实现类:ArrayList,数组序列;实现类:LinkedList,链表。
 
2、Queue接口:队列,存储元素排列有序且可重复。实现类:LinkedList,链表。
 
3、Set接口:集,存储元素无序且不可重复。实现类:HashSet,哈希集。
 
Map接口:内部以<Key,Value>(任意类型)的一个映射去存储数据,这一个映射就是Entry类(Map的内部类)的实例。包括:实现类:HashMap,哈希表。
 
Collection接口是List、Set、Queue接口的父接口,Collection接口定义了可用于操作List、Set和Queue的方法--增删改查。(具体的Collection接口的方法可以通过查API,这里就不列举了。)
 
其中,ArrayList、HashSet和HashMap是使用最多的三个实现类,这里我们将逐个介绍这三个实现类。
 
在这篇文章中将先介绍ArrayList的用法。
 
三、ArrayList实现类
 
List接口及其实现类--ArrayList
 
List可以精确的控制每个元素的插入位置,或删除某个位置元素;
 
List有add()插入方法和get()获取方法;
 
ArrayList--数组序列,是List的一个重要实现类
 
ArrayList底层是由数组实现的,这也是其名字的由来。
 
那么如何使用这些集合呢?我们来通过一个小例子,写一个小程序来更直观的学习集合的使用方法。(之后的文章的例子也是基于此的)
 
>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
 
程序功能——模拟学生选课功能
 
选择课程(往集合添加课程)
删除所选的某门课程(删除集合中的元素)
查看所选课程
修改所选课程
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以下是该程序的代码片段,因为是用于测试来介绍集合的使用,所以请不要在意细节,代码会一步步改进的。
 
 1)创建学生类和课程类
 
复制代码
 1 /**
 2  * 学生类
 3  * @author hysum
 4  *
 5  */
 6 public class Student implements {
 7     private String name;//学生姓名
 8     private String id;//学生id
 9     private Set courses;//所选课程的set集合
10     
11     public Student(){}
12     public Student(String id,String name){
13         this.id=id;
14         this.name=name;
15         this.courses=new HashSet();//初始化集合
16     }
17     public String getName() {
18         return name;
19     }
20     public void setName(String name) {
21         this.name = name;
22     }
23     public String getId() {
24         return id;
25     }
26     public void setId(String id) {
27         this.id = id;
28     }
29     public Set getCourses() {
30         return courses;
31     }
32     public void setCourses(Set courses) {
33         this.courses = courses;
34     }
复制代码
复制代码
 1 /**
 2  * 课程类
 4  *
 5  */
 6 public class Course {
 7 private String id;//课程id
 8     private String name;//课程名称
 9     
10     public Course(){
11         
12     }
13     public Course(String name){
14         this.name=name;
15     }
16     public String getId() {
17         return id;
18     }
19     public void setId(String id) {
20         this.id = id;
21     }
22     public String getName() {
23         return name;
24     }
25     public void setName(String name) {
26         this.name = name;
27     }
28     public Course(String id,String name){
29         this.id=id;
30         this.name=name;
31     }
32 }
复制代码
2)创建备选课程类
 
复制代码
 1 /**
 2  * 备选课程类
 3  * 
 4  * @author hysum
 5  *
 6  */
 7 public class ListCourse {
 8 private List CoresesToSelect;// 备选课程
 9     private Student stu;
10     private static Scanner in;
11     {
12         in = new Scanner(System.in);
13     }
14     public ListCourse() {
15         this.CoresesToSelect = new ArrayList();// 初始化List集合
16     }
17        public List getCoresesToSelect() {
18         return CoresesToSelect;
19     }
20 
21     public void setCoresesToSelect(List coresesToSelect) {
22         CoresesToSelect = coresesToSelect;
23     }   26 }
复制代码
注意:
 
List是接口,所以在构造方法中不能直接实例化,而通过ArrayList()实例化!!!
 
例:public List coursesToSelect = new ArrayList();
 
Set、Map都类似,不可以直接对他实例化,要借助相应的实例化类如HashSet(),HashMap();
 
3)在备选课程里添加课程
 
(添加元素)List下总共有4个为List插入元素的方法 :
 
1.add(element);
 
2.add(index,element);
 
3.addAll(Arrays.asList(对象数组名));
 
4.addAll(index,Arrays.asList(对象数组名));
 
以下用代码示例:
 
复制代码
 1 /*
 2  * 添加备选课程
 3  */
 4 public void AddCourse() {
 5         Course cr1=new Course("1","数据结构");//创建课程对象
 6     this.CoresesToSelect.add(cr1);//用add(element)添加 
 7         Course temp=(Course)this.CoresesToSelect.get(0);//用get方法取出,注意类型转换
 8     System.out.println("添加了课程:"+temp.getId()+" "+temp.getName());
 9         
10         Course cr2=new Course("2","C语言");//创建课程对象
11     this.CoresesToSelect.add(0,cr2);//用add(index,element)添加 
12     temp=(Course)this.CoresesToSelect.get(0);
13         System.out.println("添加了课程:"+temp.getId()+" "+temp.getName());  
14 }      
复制代码
1 Course[] course = { new Course("1", "数据结构"), new Course("2", "C语言"), new Course("3", "汇编语言"),
2                 new Course("4", "离散数学") };
3         this.CoresesToSelect.addAll(Arrays.asList(course));//用addAll(Arrays.asList(对象数组名))添加
注意:
 
1.对象被存入集合都变成object类型了 取出时需要类型强转。(之后会用泛型来解决这个问题)
 
例:Course temp = (Course)coursesToSelect.get(0);
 
2.添加进list中的位置(index)介于[0,length]之间;0代表插到队头,length代表插到队尾。
 
3.如果添加到List中的长度大于他目前的长度,则系统会出现异常,即数组下表越界异常,如:
 
1 Course cr2=new Course("2","C语言");//创建课程对象
2 this.CoresesToSelect.add(2,cr2);//用add方法添加,超出集合现有长度 temp=(Course)
 
 
4)备选课程取出打印
 
以下三种方法都是用来取出List中元素的方法:
 
 -----for循环-----
 
复制代码
1 public void testGet(){
2 int size=CoursesToSelect.size();
3 for(int i=0;i<size;i++){
4 Course cr=(Course) CoursesToSelect.get(i);
5 System.out.println("取出的课程:"+cr.getId()+":"+cr.getName());
6 }
7 }
复制代码
-----迭代器-----
 
Iterator是一个接口,依赖于集合存在的。
 
1 Iterator it=CourseToSelect.iterator();
2 while(it.hasNext()){
3 Course cr=(Course) it.next();
4 System.out.println("课程:" + cr.id + ":" + cr.name);
5 }
-----for each(推荐使用)-----
 
1 for(Object obj:CoursesToSelect){//遍历集合中的每一个元素,作为每一个Object变量
2 Course cr=(Course) obj;
3 System.out.println("课程:" + cr.id + ":" + cr.name);
4 }
5)备选课程修改
 
使用set(index,Object element)修改元素,index表示索引位置,element表示新对象。
 
复制代码
1     /*
2      * 修改备选课程
3      */
4     public void Modify(int index, Course c) {// 传入要修改的参数
5         this.CoresesToSelect.set(index, c);
6     }
复制代码
6)删除备选课程元素
 
List中有remove(index),remove(对象值)和removeAll(Arrays.asList(对象数组名))方法来删除容器中元素的值(用法和add类似)。
 
Course是信息课程类,有id和name属性;courseToSelect是list的序列容器对象。
 
复制代码
 1     /*
 2      * 删除备选课程,跟添加方法类似
 3      */
 4     public void Remove(int index) {// 通过索引位置删除
 5         this.CoresesToSelect.remove(index);
 6     }
 7 
 8     public void Remove(Course c) {// 通过课程对象删除
 9         this.CoresesToSelect.remove(c);
10 
11     }
12 
13     public void Remove(Course[] c) {// 通过集合对象删除
14         this.CoresesToSelect.removeAll(Arrays.asList(c));
15 
16     }
复制代码
注意:
 
1.remove(index);删除位置要大于0并且小于List(序列容器)的长度。如果要删除全部可以用for循环嵌套此方法。
 
2.remove(object);先要获得删除的值,用法是先定义一个信息变量通过get()来存放要删除的值,然后用remove(删除的对象值);
 
3.removeAll(Arrays.asList());要删除指定的多个位置  Arrays.asLIst(对象数组名);作用是把数组转换为集合。用法是先创建信息对象数组存放删除元素的值,然后再用removeAll(Arrays.asList(对象数组名))方法,删除集合数组的元素。
 
四、应用泛型管理课程
 
在上面的几个例子中,小伙伴是否发现对于集合的取出和遍历都要将Object对象进行强制转换后才能使用,每次这样做不仅增加了编程难度还使代码特别繁琐,这里我们可以利用泛型来帮助我们更加方便地使用java集合。
 
首先,我们要知道没有使用泛型的话,集合中的元素,可以是任意类型的对象(对象的引用),如果把某个对象放入集合,则会忽略他的类型把他当做Object处理。
 
那么我们就在刚才的例子里往备选课程类里的CoresesToSelect的List集合添加一些奇怪的东西会发什么有趣的事呢?
 
复制代码
1    /*
2      * 往List中添加一些奇怪的东西
3      */
4      public void testType(){
5      System.out.println("能否往List中添加一些奇怪的东西呢?");
6      this.CoresesToSelect.add("我不是课程,我是字符串!");
7      }
复制代码
当调用取出课程方法取出该元素时,运行时出错:
 
 
 
这是因为取出该元素时String类型不能强制转换为Course类型,那有什么办法来避免集合中被添加不希望添加的类型呢?
 
泛型则是规定了某个集合只可以存放特定类型的对象,会在编译期间进行类型检查,可以直接指定类型获取的集合元素。
 
泛型:指规定了某个集合只能存放特定类型的对象。
 
语法:ArrayList<String> array=new ArrayList<String>();  //规定array中只能存放String类型的对象
那么,了解了泛型之后,上面的例子里都可以加上泛型了,修改如下(只列出修改的部分):(自行对比)
 
复制代码
1 private Set<Course> courses;//所选课程的set集合
2 this.courses=new HashSet<Course>();//初始化集合
3 public Set<Course> getCourses() {
4         return courses;
5     }
6     public void setCourses(Set<Course> courses) {
7         this.courses = courses;
8     }
复制代码
复制代码
 1 private List<Course> CoresesToSelect;// 备选课程
 2 public ListCourse() {
 3         this.CoresesToSelect = new ArrayList<Course>();// 初始化List集合
 4     }
 5 public List<Course> getCoresesToSelect() {
 6         return CoresesToSelect;
 7     }
 8 
 9     public void setCoresesToSelect(List<Course> coresesToSelect) {
10         CoresesToSelect = coresesToSelect;
11     }
复制代码
foreach循环的修改:
 
1 for (Course obj : CoresesToSelect) {        
2     System.out.println("添加了课程:" + obj.getId() + " " + obj.getName());
4 }
运用了泛型的话,用foreach语句时 存储变量应该为泛型的类型。for(Course a:courseToSelect),不必再用Object取出再强转,因为已经规定容器里装的都是Course类型。
 
使用泛型要注意:
 
1.泛型集合中,不能添加泛型规定的类型和其子类以外的对象,否则会报错!
 
2.泛型中可以添加规定的类型的子类型的对象。如:
 
复制代码
1 public void testChild() {
2         ChildCourse ccr = new ChildCourse();
3         ccr.id = "3";
4         ccr.name = "我是子类型的课程对象实例~~";
5         courses.add(ccr);
6 }
复制代码
3.不能直接添加基本类型(int,float等)的对象,如果要添加,需要使用其包装类。如:
 
1 public void testBasicType() {
2 List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
3 list.add(1);
4 System.out.println("基本类型必须使用包装类作为泛型!" + list.get(0));
5 }
五、通过Set集合管理课程
 
Set集合和List一样是Collection接口的子接口。它的方法跟List类似,但有稍许不同,因为Set集合是无序且不重复的。
 
1)添加学生选课的课程
 
add方法跟ArrayList一样
 
复制代码
 1 li.stu=new Student("1","小明");
 2         System.out.println("欢迎"+li.stu.getName()+"同学选择课程");
 3         for(int i=0;i<3;i++){//循环三次添加选课
 4             System.out.println("请选第"+(i+1)+"门课程:");
 5             String Id=in.next();
 6             for(Course c:li.getCoresesToSelect()){
 7                 if(c.getId().equals(Id)){
 8                     li.stu.getCourses().add(c);
 9                 }
10             }
11             
12         }
复制代码
注意:Set 中添加某个对象,无论添加多少次,最终只会保留一个该对象(的引用)。同时,保留的是第一次添加的那一个。Set集合是无序的不可重复的。
 
2)打印输出学生选的课程
 
1 //输出学生选的课程
2         for(Course c:li.stu.getCourses()){
3             System.out.println(c.getId()+" "+c.getName());
5         }
注意:循环遍历Set中的每一个元素只能用foreach或iterator,不能像List一样用get()方法。因为是无序的每次的输出结果都有些差别。
 
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总结:
 
1、Set没有像List中set()方法一样就修改,因为List是有序的,可以指定位置,而Set是无序的,可以用循环遍历方式修改。
 
2、查询遍历时,Set不能用get()方法去获取,因为无序没有指定索引ID,但可以使用foreach和iterator来遍历,但是每次遍历出来可能顺序都不一样,还是因为无序造成的。
 
3、Set中的size(),add(),addAll(),remove(),removeAll()与List类似。
 
4、Set还可以添加null(但只能添加一个null,因为不重复);
 
本篇主要讲述了List和Set的基本操作:增删改查,下一篇我将介绍Map接口的基本操作,有兴趣的小伙伴可以加一下方的"关注"哦!博主正在努力加载中。。。。。。