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Java基础系列:集合入门


 

 
 
集合框架:
Java中的集合框架大类可分为Collection和Map;两者的区别:
 
Collection是单列集合;Map是双列集合
 
Collection中只有Set系列要求元素唯一;Map中键需要唯一,值可以重复
 
Collection的数据结构是针对元素的;Map的数据结构是针对键的。
 
泛型:
 
在说两大集合体系之前先说说泛型,因为在后面的集合中都会用到;
所谓的泛型就是:类型的参数化
 
泛型是类型的一部分,类名+泛型是一个整体
 
如果有泛型,不使用时,参数的类型会自动提升成Object类型,如果再取出来的话就需要向下强
 
转,就可能发生类型转化异常(ClassCaseException);不加泛型就不能在编译期限定向集合中添
 
加元素的类型,导致后期的处理麻烦。
 
下面就来对比加了泛型和不加泛型的区别:
 
package  java;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 不加泛型,添加和遍历
        List list = new ArrayList<>();
        list.add(1);
        list.add("123");
        list.add("hello");
        Iterator it = list.iterator();
        while(it.hasNext()){
            // 没有添加泛型,这里只能使用Object接收
            Object obj = it.next();
            System.out.println(obj);
        }
    }
}
package  java;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 加泛型,添加和遍历
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("123");
        list.add("hello");
        Iterator<String> it = list.iterator();
        while(it.hasNext()){
            // 因为添加了泛型,就说明集合中装的全部都是String类型的数据
            // 所以这里用String类型接收,就不会发生异常,并且可以使用String的方法
            String str = it.next();
            System.out.println(str.length());
        }
    }
}
自定义带泛型的类:
 
package  java;
public class Test {
    // 自定义一个带有一个参数的泛型类,可以向传入什么类型就传入什么类型
    public static void main(String[] args) {
        // 进行测试, 传入一个String对象
        Person<String> perStr = new Person<String>();
        perStr.setT("我是字符串");
        String str = perStr.getT();
        System.out.println(str);
        // 进行测试,传入一个Integer对象
        Person<Integer> perInt = new Person<Integer>();
        perInt.setT(100);
        Integer intVal = perInt.getT();
        System.out.println(intVal);
    }
}
//自定义一个带有一个参数的泛型类
class Person<T>{
    private T t;
    void setT(T t){
        this.t = t;
    }
    T getT(){
        return t;
    }
}
实现带有泛型的接口类型:
 
实现接口的同时, 指定了接口中的泛型类型. (定义类时确定);
 
public class GenericImpl1 implements GenericInter<String> {}
实现接口时, 没有指定接口中的泛型类型.此时, 需要将该接口的实现类定义为泛型类.接口的类
型需要在创建实现类对象时才能真正确定其类型. (始终不确定类型, 直到创建对象时确定类型);
 
public class GenericImpl2<T> implements GenericInter<T> {}
泛型的通配符(?):
 
上限限定:比如定义方法的时候出现,public void getFunc(List<? extends Animal> an),
 
那么表示这里的参数可以传入Animal,或者 Animal的子类
 
下限限定: 比如定义方法的时候出现,public void getFunc(Set<? super Animal> an ),
 
那么表示这里的参数可以传入Animal,或者Animal的父类
 
使用泛型的注意点:
 
1、泛型不支持基本数据类型
 
2、泛型不支持继承,必须保持前后一致(比如这样是错误的:List<Object> list = new 
 
ArrayList<String>();
 
Collection体系:
 
ollection包括两大体系,List和Set
 
List的特点:
 
存取有序,有索引,可以根据索引来进行取值,元素可以重复
 
Set的特点:
 
存取无序,元素不可以重复
 
List:
 
下面有ArrayList,LinkedList,Vector(已过时)
 
集合的的最大目的就是为了存取;List集合的特点就是存取有序,可以存储重复的元素,可以用
 
下标进行元素的操作
 
ArrayList: 底层是使用数组实现,所以查询速度快,增删速度慢
 
package  java;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class Test {
    // 使用ArrayList进行添加和遍历
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("接口1");
        list.add("接口2");
        list.add("接口3");
        // 第一种遍历方式,使用迭代器
        Iterator<String> it = list.iterator();
        while(it.hasNext()){
            String next = it.next();
            System.out.println(next);
        }
        System.out.println("-------------------");
        // 第二种遍历方式,使用foreach
        for (String str : list){
            System.err.println(str);
        }
    }
}
LinkedList:是基于链表结构实现的,所以查询速度慢,增删速度快,提供了特殊的方法,对头尾
 
的元素操作(进行增删查)。
 
使用LinkedList来实现栈和队列;栈是先进后出,而队列是先进先出
 
package com.sihai.classtest;
import java.util.LinkedList;
/**
 * 利用LinkedList来模拟栈
 * 栈的特点:先进后出
 * @author sihai
 *
 */
public class MyStack {
    private LinkedList<String> linkList = new LinkedList<String>();
    // 压栈
    public void push(String str){
        linkList.addFirst(str);
    }
    // 出栈
    public String pop(){
        return linkList.removeFirst();
    }
    // 查看
    public String peek(){
        return linkList.peek();
    }
    // 判断是否为空
    public boolean isEmpty(){
        return linkList.isEmpty();
    }
}
package  java;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 测试栈
        StackTest stack = new StackTest();
        stack.push("我是第1个进去的");
        stack.push("我是第2个进去的");
        stack.push("我是第3个进去的");
        stack.push("我是第4个进去的");
        stack.push("我是第5个进去的");
        // 取出
        while (!stack.isEmpty()){
            String pop = stack.pop();
            System.out.println(pop);
        }
        // 打印结果
        /*我是第5个进去的
        我是第4个进去的
        我是第3个进去的
        我是第2个进去的
        我是第1个进去的*/
    }
}
LinkedList实现Queue:
 
package  java;
import java.util.LinkedList;
/**
 * 利用linkedList来实现队列
 * 队列: 先进先出
 * @author sihai
 *
 */
public class QueueTest {
    private LinkedList<String> link = new LinkedList<String>();
    // 放入
    public void put(String str){
        link.addFirst(str);
    }
    // 获取
    public String get(){
        return link.removeLast();
    }
    // 判断是否为空
    public boolean isEmpty(){
        return link.isEmpty();
    }
}
package  java;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 测试队列
        QueueTest queue = new QueueTest();
        queue.put("我是第1个进入队列的");
        queue.put("我是第2个进入队列的");
        queue.put("我是第3个进入队列的");
        queue.put("我是第4个进入队列的");
        // 遍历队列
        while (!queue.isEmpty()){
            String str = queue.get();
            System.out.println(str);
        }
        // 打印结果
        /*我是第1个进入队列的
        我是第2个进入队列的
        我是第3个进入队列的
        我是第4个进入队列的*/
    }
}
Vector:因为已经过时,被ArrayList取代了;它还有一种迭代器通过vector.elements()获取,判
 
断是否有元素和取元素的方法为:hasMoreElements(),nextElement()。
 
package  好好学java;
import java.util.Enumeration;
import java.util.Vector;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Vector<String> vector = new Vector<String>();
        vector.add("搜索");
        vector.add("vector");
        vector.add("list");
        Enumeration<String> elements = vector.elements();
        while (elements.hasMoreElements()){
            String nextElement = elements.nextElement();
            System.out.println(nextElement);
        }
    }
}
Set:
 
Set集合的特点:元素不重复,存取无序,无下标
Set集合下面有:HashSet,LinkedHashSet,TreeSet
 
HashSet存储字符串:
 
package  java;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 利用HashSet来存取
        Set<String> set = new HashSet<String>();
        set.add("我的天");
        set.add("我是重复的");
        set.add("我是重复的");
        set.add("welcome");
        // 遍历 第一种方式 迭代器
        Iterator<String> it = set.iterator();
        while(it.hasNext()){
            String str = it.next();
            System.out.println(str);
        }
        System.out.println("--------------");
        for (String str : set){
            System.out.println(str);
        }
        // 打印结果,重复的已经去掉了
        /*我的天
        welcome
        我是重复的
        --------------
        我的天
        welcome
        我是重复的*/
    }
那哈希表是怎么来保证元素的唯一性的呢,哈希表是通过hashCode和equals方法来共同保证的。
 
哈希表的存储数据过程(哈希表底层也维护了一个数组):
 
根据存储的元素计算出hashCode值,然后根据计算得出的hashCode值和数组的长度进行计算出存
 
储的下标;如果下标的位置无元素,那么直接存储;如果有元素,那么使用要存入的元素和该元
 
素进行equals方法,如果结果为真,则已经有相同的元素了,所以直接不存;如果结果假,那么
 
进行存储,以链表的形式存储。
 
演示HashSet来存储自定义对象:
 
package  好好学java;
public class Person {
    // 属性
    private String name;
    private int age;
    // 构造方法
    public Person() {
        super();
    }
    public Person(String name, int age) {
        super();
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    // 要让哈希表存储不重复的元素,就必须重写hasCode和equals方法
    @Override
    public int hashCode() {
        final int prime = 31;
        int result = 1;
        result = prime * result + age;
        result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
        return result;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj)
            return true;
        if (obj == null)
            return false;
        if (getClass() != obj.getClass())
            return false;
        Person other = (Person) obj;
        if (age != other.age)
            return false;
        if (name == null) {
            if (other.name != null)
                return false;
        } else if (!name.equals(other.name))
            return false;
        return true;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    }
    // getter & setter
    ...
}
package  java;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 利用HashSet来存取自定义对象 Person
        Set<Person> set = new HashSet<Person>();
        set.add(new Person("cy", 12));
        set.add(new Person("李四", 13));
        set.add(new Person("王五", 22));
        set.add(new Person("cy", 12));
        // 遍历
        for (Person p : set){
            System.out.println(p);
        }
        // 结果:向集合中存储两个cy对象,但是集合中就成功存储了一个
        /*Person [name=王五, age=22]
        Person [name=李四, age=13]
        Person [name=cy, age=12]*/
    }
}
所以在向HashSet集合中存储自定义对象时,为了保证set集合的唯一性,那么必须重写hashCode
 
和equals方法。
 
LinkedHashSet:
 
是基于链表和哈希表共同实现的,所以具有存取有序,元素唯一
 
package  java;
import java.util.LinkedHashSet;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 利用LinkedHashSet来存取自定义对象 Person
        LinkedHashSet<Person> set = new LinkedHashSet<Person>();
        set.add(new Person("cy", 12));
        set.add(new Person("李四", 13));
        set.add(new Person("王五", 22));
        set.add(new Person("cy", 12));
        // 遍历
        for (Person p : set){
            System.out.println(p);
        }
        // 结果:向集合中存储两个cy对象,但是集合中就成功存储了一个,
        // 并且存进的顺序,和取出来的顺序是一致的
        /*Person [name=cy, age=12]
        Person [name=李四, age=13]
        Person [name=王五, age=22]*/
    }
}
TreeSet:
 
特点:存取无序,元素唯一,可以进行排序(排序是在添加的时候进行排序)。
 
TreeSet是基于二叉树的数据结构,二叉树的:一个节点下不能多余两个节点。
 
二叉树的存储过程:
 
如果是第一个元素,那么直接存入,作为根节点,下一个元素进来是会跟节点比较,如果大于节
 
点放右边的,小于节点放左边;等于节点就不存储。后面的元素进来会依次比较,直到有位置存
 
储为止
 
TreeSet集合存储String对象
 
package  java;
import java.util.TreeSet;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        TreeSet<String> treeSet = new TreeSet<String>();
        treeSet.add("abc");
        treeSet.add("zbc");
        treeSet.add("cbc");
        treeSet.add("xbc");
        for (String str : treeSet){
            System.out.println(str);
        }
        // 结果:取出来的结果是经过排序的
        /*
        abc
        cbc
        xbc
        zbc*/
    }
}
TreeSet保证元素的唯一性是有两种方式:
 
1、自定义对象实现Comparable接口,重写comparaTo方法,该方法返回0表示相等,小于0表示准
 
备存入的元素比被比较的元素小,否则大于0;
 
2、在创建TreeSet的时候向构造器中传入比较器Comparator接口实现类对象,实现Comparator接
 
口重写compara方法。
 
如果向TreeSet存入自定义对象时,自定义类没有实现Comparable接口,或者没有传入Comparator
 
比较器时,会出现ClassCastException异常
 
下面就是演示用两种方式来存储自定义对象
 
package  java;
public class Person implements Comparable<Person>{
    // 属性
    private String name;
    private int age;
    // 构造方法
    public Person() {
        super();
    }
    public Person(String name, int age) {
        super();
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    // 要让哈希表存储不重复的元素,就必须重写hasCode和equals方法
    @Override
    public int hashCode() {
        final int prime = 31;
        int result = 1;
        result = prime * result + age;
        result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
        return result;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj)
            return true;
        if (obj == null)
            return false;
        if (getClass() != obj.getClass())
            return false;
        Person other = (Person) obj;
        if (age != other.age)
            return false;
        if (name == null) {
            if (other.name != null)
                return false;
        } else if (!name.equals(other.name))
            return false;
        return true;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    }
    // getter & setter
   ...
    @Override
    public int compareTo(Person o) {
        int result = this.age - o.age;
        if (result == 0){
            return this.name.compareTo(o.name);
        }
        return result;
    }
}
package  java;
import java.util.TreeSet;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 利用TreeSet来存储自定义类Person对象
        TreeSet<Person> treeSet = new TreeSet<Person>();
        // Person类实现了Comparable接口,并且重写comparaTo方法
        // 比较规则是先按照 年龄排序,年龄相等的情况按照年龄排序
        treeSet.add(new Person("张山1", 20));
        treeSet.add(new Person("张山2", 16));
        treeSet.add(new Person("张山3", 13));
        treeSet.add(new Person("张山4", 17));
        treeSet.add(new Person("张山5", 20));
        for (Person p : treeSet){
            System.out.println(p);
        }
        // 结果:按照comparaTo方法内的逻辑来排序的
        /*
        Person [name=张山3, age=13]
        Person [name=张山2, age=16]
        Person [name=张山4, age=17]
        Person [name=张山1, age=20]
        Person [name=张山5, age=20]
         */
    }
}
另一种方式:使用比较器Comparator
 
package  java;
public class Person{
    // 属性
    private String name;
    private int age;
    // 构造方法
    public Person() {
        super();
    }
    public Person(String name, int age) {
        super();
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    // 要让哈希表存储不重复的元素,就必须重写hasCode和equals方法
    @Override
    public int hashCode() {
        final int prime = 31;
        int result = 1;
        result = prime * result + age;
        result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
        return result;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj)
            return true;
        if (obj == null)
            return false;
        if (getClass() != obj.getClass())
            return false;
        Person other = (Person) obj;
        if (age != other.age)
            return false;
        if (name == null) {
            if (other.name != null)
                return false;
        } else if (!name.equals(other.name))
            return false;
        return true;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    }
    // getter & setter
   ...
}
package  好好学java;
import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 利用TreeSet来存储自定义类Person对象
        // 创建TreeSet对象的时候传入Comparator比较器,使用匿名内部类的方式
        // 比较规则是先按照 年龄排序,年龄相等的情况按照年龄排序
        TreeSet<Person> treeSet = new TreeSet<Person>(new Comparator<Person>() {
            @Override
            public int compare(Person o1, Person o2) {
                if (o1 == o2){
                    return 0;
                }
                int result = o1.getAge() - o2.getAge();
                if (result == 0){
                    return o1.getName().compareTo(o2.getName());
                }
                return result;
            }
        });
        treeSet.add(new Person("张山1", 20));
        treeSet.add(new Person("张山2", 16));
        treeSet.add(new Person("张山3", 13));
        treeSet.add(new Person("张山4", 17));
        treeSet.add(new Person("张山5", 20));
        for (Person p : treeSet){
            System.out.println(p);
        }
        // 结果:按照compara方法内的逻辑来排序的
        /*
        Person [name=张山3, age=13]
        Person [name=张山2, age=16]
        Person [name=张山4, age=17]
        Person [name=张山1, age=20]
        Person [name=张山5, age=20]
         */
    }
}
比较器总结:
 
Collection体系总结:
 
List  : "特点 :" 存取有序,元素有索引,元素可以重复.
 
ArrayList : 数组结构,查询快,增删慢,线程不安全,因此效率高.
 
Vector : 数组结构,查询快,增删慢,线程安全,因此效率低.
 
LinkedList : 链表结构,查询慢,增删快,线程不安全,因此效率高.
 
 addFirst()    removeFirst()    getFirst()
Set   :"特点 :" 存取无序,元素无索引,元素不可以重复.
 
HashSet : 存储无序,元素无索引,元素不可以重复.底层是哈希表.
 
请问 : 哈希表如何保证元素唯一呢 ? 底层是依赖 hashCode 和 equals 方法.
当存储元素的时候,先根据 hashCode + 数组长度 计算出一个索引,判断索引位置是否有元素.
 
如果没有元素,直接存储,如果有元素,先判断 equals 方法,比较两个元素是否相同,不同则存储,
 
相同则舍弃.
 
我们自定义对象存储的元素一定要实现 hashCode 和 equals.
 
LinkedHashSet : 存储有序,元素不可以重复.
 
TreeSet : 存取无序, 但是可以排序 (自然排序), 元素不可以重复.
 
有两种排序方式 :
 
自然排序 :
我们的元素必须实现 Comparable 接口.可比较的.实现     CompareTo 方法.
 
比较器排序 :
我们需要自定义类,实现Comparetor接口,这个类就是比较器实现 compare 方法.
 
然后在创建 TreeSet 的时候,把比较器对象作为参数传递给 TreeSet.
 
Map:
 
Map是一个双列集合,其中保存的是键值对,键要求保持唯一性,值可以重复
 
键值是一一对应的,一个键只能对应一个值
 
Map的特点:是存取无序,键不可重复
 
Map在存储的时候,将键值传入Entry,然后存储Entry对象
 
其中下面有HashMap,LinkedHashMap和TreeMap
 
HashMap:
 
是基于哈希表结构实现的,所以存储自定义对象作为键时,必须重写hasCode和equals方法。存取
 
无序的
 
下面演示HashMap以自定义对象作为键:
 
package  java;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map.Entry;
import java.util.Set;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 利用HashMap存储,自定义对象Person作为键
        // 为了保证键的唯一性,必须重写hashCode和equals方法
        HashMap<Person,String> map = new HashMap<Person,String>();
        map.put(new Person("cy", 12), "JAVA");
        map.put(new Person("李四", 13), "IOS");
        map.put(new Person("小花", 22), "JS");
        map.put(new Person("sihai", 32), "PHP");
        map.put(new Person("cy", 12), "C++");
        Set<Entry<Person, String>> entrySet = map.entrySet();
        Iterator<Entry<Person, String>> it = entrySet.iterator();
        while (it.hasNext()){
            Entry<Person, String> entry = it.next();
            System.out.println(entry.getKey() + "---" + entry.getValue());
        }
        // 结果:存入的时候添加了两个cy,如果Map中键相同的时候,当后面的值会覆盖掉前
 
面的值
        /*
        Person [name=李四, age=13]---IOS
        Person [name=cy, age=12]---C++
        Person [name=sihai, age=32]---PHP
        Person [name=小花, age=22]---JS
        */
    }
}
LinkedHashMap:
 
用法跟HashMap基本一致,它是基于链表和哈希表结构的所以具有存取有序,键不重复的特性
 
下面演示利用LinkedHashMap存储,注意存的顺序和遍历出来的顺序是一致的:
 
package  java;
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map.Entry;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 利用LinkedHashMap存储,自定义对象Person作为键
        // 为了保证键的唯一性,必须重写hashCode和equals方法
        LinkedHashMap<Person,String> map = new LinkedHashMap<Person,String>();
        map.put(new Person("cy", 12), "JAVA");
        map.put(new Person("李四", 13), "IOS");
        map.put(new Person("小花", 22), "JS");
        map.put(new Person("sihai", 32), "PHP");
        map.put(new Person("cy", 12), "C++");
        // foreach遍历
        for (Entry<Person,String> entry : map.entrySet()){
            System.out.println(entry.getKey()+"==="+entry.getValue());
        }
        // 结果:存入的时候添加了两个cy,如果Map中键相同的时候,当后面的值会覆盖掉前
 
面的值
        // 注意:LinkedHashMap的特点就是存取有序,取出来的顺序就是和存入的顺序保持一
 
        /*
        Person [name=cy, age=12]===C++
        Person [name=李四, age=13]===IOS
        Person [name=小花, age=22]===JS
        Person [name=sihai, age=32]===PHP
        */
    }
}
TreeMap:
 
给TreeMap集合中保存自定义对象,自定义对象作为TreeMap集合的key值。由于TreeMap底层使用
 
的二叉树,其中存放进去的所有数据都需要排序,要排序,就要求对象具备比较功能。对象所属
 
的类需要实现Comparable接口。或者给TreeMap集合传递一个Comparator接口对象。
 
利用TreeMap存入自定义对象作为键:
 
package  java;
import java.util.Comparator;
import java.util.Map.Entry;
import java.util.TreeMap;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 利用TreeMap存储,自定义对象Person作为键
        // 自定义对象实现Comparable接口或者传入Comparator比较器
        TreeMap<Person,String> map = new TreeMap<Person,String>(new 
 
Comparator<Person>() {
            @Override
            public int compare(Person o1, Person o2) {
                if (o1 == o2){
                    return 0;
                }
                int result = o1.getAge() - o2.getAge();
                if (result == 0){
                    return o1.getName().compareTo(o2.getName());
                }
                return result;
            }
        });
        map.put(new Person("cy", 12), "JAVA");
        map.put(new Person("李四", 50), "IOS");
        map.put(new Person("小花", 32), "JS");
        map.put(new Person("sihai", 32), "PHP");
        map.put(new Person("cy", 12), "C++");
        // foreach遍历
        for (Entry<Person,String> entry : map.entrySet()){
            System.out.println(entry.getKey()+"==="+entry.getValue());
        }
        // 结果:存入的时候添加了两个cy,如果Map中键相同的时候,当后面的值会覆盖掉前
 
面的值
        // 注意:TreeMap 取出来的顺序是经过排序的,是根据compara方法排序的
        /*
        Person [name=cy, age=12]===C++
        Person [name=小花, age=32]===JS
        Person [name=sihai, age=32]===PHP
        Person [name=李四, age=50]===IOS
        */
    }
}