16.集合类
16.1 为什么使用集合框架
如果想要对定长的数据操作,可以使用数组:
- 例如:存储一个班学员信息,假定一个班容纳20名学员
如果想要对不定长的数据操作,可以使用集合:
- 例如:在购物车中保存用户购买的产品
如果并不知道程序运行时会需要多少对象,或者需要更复杂方式存储对象——可以使用Java集合框架
集合概述
- Java中集合类是用来存放对象的
- 集合相当于一个容器,里面包容着一组对象 —— 容器类
- 其中的每个对象作为集合的一个元素出现
- Java API提供的集合类位于java.util包内
Java中数组与集合的比较
- 数组也是容器,它是定长的,访问较快,但是数组不会自动扩充
- 数组可以包含基本数据类型或引用类型的对象,而集合中只能包含引用类型的对象
Java中集合框架层次结构
16.2 Collection接口
- 一组称为元素的对象
- 一个Collection中可以放不同类型的数据
- 是Set接口和List接口的父类
- 是否有特定的顺序以及是否允许重复,取决于它的实现
- Set - 无序的集合;不允许重复
- HashSet
- List - 有序的集合;允许重复
- ArrayList
- LinkedList
- Set - 无序的集合;不允许重复
Collection接口常用方法
方法 | 含义 |
---|---|
boolean add(Object) | 集合中加入一个对象,成功时返回true |
boolean addAll(Collection) | 集合中加入另外一个集合对象 |
int size() | 集合内容纳的元素数量 |
boolean isEmpty() | 集合是否为空 |
boolean contains(Object) | 集合内是否含有参数对象 |
Iterator iterator() | 产生一个迭代器 |
Object[] toArray() | 返回一个包含所有元素的对象数组 |
方法 | 含义 |
---|---|
boolean remove(Object) | 从集合中删除对象 |
boolean removeAll(Collection) | 清空指定集合 |
boolean containsAll(Collection) | 判断集合内是否包含子集 |
boolean retainAll(Collection) | 仅保留此 collection 中那些也包含在指定 collection 的元素 |
16.3 Set接口
- Set接口
- Collection的子接口
- 用来包含一组 无序无重复 的对象
- 无序 — 是指元素存入顺序和集合内存储的顺序不同;
- 无重复 — 两个对象e1和e2,如果e1.equals(e2)返回true,则认为e1和e2重复,在set中只保留一个。
- Set接口的实现类
- HashSet — HashSet的特性在于其内部对象的散列存取,即采用哈希技术
- TreeSet — TreeSet存入的顺序跟存储的顺序不同,但是存储是按照排序存储的
- 使用foreach方式遍历Set集合
java
package com.neusoft.collets;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
/**
* 项目: javaadvice
* 类名: MySet
* 创建时间: 2020/11/20 8:47
* 描述 :
* 作者 : 张金山
* QQ : 314649444
* Site: https://jshand.gitee.io
*/
public class MySet {
/**
* HashSet
*/
public static void main(String[] args) {
//类的构造
Set set = new HashSet(); //面向接口编程
//add
set.add(50);
set.add(60); //int Integer
set.add(200);
set.add(new Integer(200));
//size() 获取集合长度
System.out.println("set.size()\t"+set.size());
//使用另外一个集合构造set对象
// Set set2 = new HashSet(set);
Set set2 = new HashSet();
set2.addAll(set);
System.out.println("set2.size()\t"+set2.size());
//isEmpty 是否为空
System.out.println("set2.isEmpty()\t"+set2.isEmpty());
System.out.println( "set2.contains(60)\t"+set2.contains(60));
System.out.println( "set2.contains(200)\t"+set2.contains(new Integer(200)));
//迭代器 遍历Set
Iterator it = set2.iterator();
while(it.hasNext()){
Object item = it.next();
System.out.println("item\t"+item);
}
//移除元素, 通过equals 和hashcode 判断是否存在元素
set.remove(50);
System.out.println("remove.size()\t"+set.size());
Set set3 = new HashSet();
set3.add("abc");
set3.add("def");
set3.add("ghi");
Set set4 = new HashSet();
set4.add("abc");
set4.add("def");
System.out.println("set3.size\t"+set3.size());
// set3.removeAll(set4);
// System.out.println("removeAll.size\t"+set3.size());
set3.retainAll(set4);
System.out.println("retainAll.size\t"+set3.size());
for (Object o : set3) {
System.out.println("set3-item\t"+o);
}
set3.clear();
System.out.println(set3.size()); //0
}
}
16.3.1 课堂练习
使用Set集合,生成1-25之内不重复的7个随机整数
给定数组如 [5,6,10,5,20,6,4] 将数组中的元素去重(利用Set)
答案
System.out.println("+====================================================");
//使用Set集合,生成1-25之内不重复的7个随机整数
Random rnd = new Random();
Set rndSet = new HashSet();
while (true){
if(rndSet.size()>=7){
break;
}
rndSet.add( rnd.nextInt(25)+1);
}
// for( Iterator it2 = rndSet.iterator() ; it2.hasNext(); ){
// Object item = it2.next();
// System.out.println(item);
// }
//使用lambda表达式
rndSet.forEach(System.out::println);
System.out.println("+====================================================");
//给定数组如 [5,6,10,5,20,6,4] 将数组中的元素去重(利用Set)
int[] arrs = {5,6,10,5,20,6,4};
Set arrSet = new HashSet();
for (int arr : arrs) {
arrSet.add(arr);
}
16.4 List口
- List接口
- Collection的子接口
- 用来包含一组 有序有重复 的对象
- List中的元素都对应一个整数型的序号,记载其在容器中的位置,可以根据序号存取容器中的元素
- List有两种主要的集合实现类:
- ArrayList
- LinkedList
- 两个实现类的区别:
- ArrayList
- ArrayList是线性顺序存储的,是一种线性表
- 它的特性和数组很接近,数组大小是不变的,而ArrayList的大小是可以动态改变的
- LinkedList
- 是数据结构中链表的java实现
- 相对于List来说,LinkedList最主要的功能方面的增强是可以在List的头部和尾部添加、删除、取得元素,直接提供了这些方法的实现。所以它可以非常方便的实现我们数据结构中的常见的Stack(栈)、queue(队列)等
- ArrayList
16.4.1 List接口常用方法
方法 | 含义 |
---|---|
void add(int index,Object element) | 在列表中的index位置,添加element元素 |
Object get(int index) | 返回列表中指定位置的元素 |
int indexOf(Object o) | 在list中查询元素的索引值,如不存在,返回-1。 |
int lastIndexOf(Object o) | List中如果存在多个重复元素,indexOf()方法返回第一个匹配元素的index。lastIndexOf(o)是返回最后一个匹配元素的index. |
ListIterator listIterator() | 返回列表中元素的列表迭代器 |
Object remove(int index) | 移除列表中指定位置的元素 |
Object set(int index,Object element) | 用指定元素替换列表中指定位置的元素 |
16.4.2 ArrayList
java
package com.neusoft.collets;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
import java.util.ListIterator;
/**
* 项目: javaadvice
* 类名: MyArrayList
* 创建时间: 2020/11/20 10:27
* 描述 :
* 作者 : 张金山
* QQ : 314649444
* Site: https://jshand.gitee.io
*/
public class MyArrayList {
public static void main(String[] args) {
//
List list1 = new ArrayList();
list1.add("张三");
list1.add("李四");
list1.add("李四");
list1.add("王五");
System.out.println("list1.size()\t"+list1.size());
List list2 = new ArrayList(list1);
System.out.println("list2.size()\t"+list2.size());
System.out.println("========================================================");
//通过下标的形式访问每一个元素
// System.out.println("list1.get(0)\t"+list1.get(0));
// System.out.println("list1.get(1)\t"+list1.get(1));
// System.out.println("list1.get(2)\t"+list1.get(2));
for (int i = 0; i < list1.size(); i++) {
System.out.println("list1.get("+i+")\t"+list1.get(i));
}
System.out.println("=======================增强for遍历=================================");
for (Object o : list2) {
System.out.println("item\t"+o);
}
System.out.println("=======================Iterator遍历=================================");
for(Iterator it = list2.iterator() ; it.hasNext() ; ){
System.out.println("iterator Item \t"+it.next());
}
System.out.println("=======================forEach遍历=================================");
// list2.forEach(System.out::println);
list2.forEach(x->System.out.println("forEach item\t"+x));
System.out.println("=======================add(index,Object el)=================================");
List list3 =new ArrayList();
list3.add("abc");
list3.add("def");
list3.add("jqk");
//list3 add(index ,el)
list3.add(1,"insert");
list3.forEach(x->System.out.println("list3 item\t"+x));
System.out.println("=======================add(index,Object el)=================================");
//list3 update(index ,el)
list3.set(1,"update");
list3.forEach(x->System.out.println("list3 item\t"+x));
//indexOf/lastIndexOf ,返回索引位置,如果找不到则返回-1
System.out.println("list3.indexOf(\"def\")\t"+list3.indexOf("def"));
//判断def是否重复
if(list3.indexOf("def") != list3.lastIndexOf("def")){
System.out.println("def重复了");
}
//listIterator
ListIterator listIter = list3.listIterator(list3.size()-1);
while (listIter.hasPrevious()){
System.out.println("listIter.previous()\t"+listIter.previous());
}
}
}
16.4.3 LinkedList
- ArrayList与LinkedList的比较
- 存储结构
- ArrayList是线性顺序存储
- LinkedList对象间彼此串连起来的一个链表
- ArrayList是线性顺序存储
- 操作性能
- ArrayList适合随机查询的场合
- LinkedList元素的插入和删除操作性高
- 从功能上,LinkedList要多一些
- 存储结构
java
package com.neusoft.collets;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
import java.util.ListIterator;
/**
* 项目: javaadvice
* 类名: MyLinkedList
* 创建时间: 2020/11/20 10:27
* 描述 :
* 作者 : 张金山
* QQ : 314649444
* Site: https://jshand.gitee.io
*/
public class MyLinkedList {
public static void main(String[] args) {
//
List list1 = new LinkedList();
list1.add("张三");
list1.add("李四");
list1.add("李四");
list1.add("王五");
System.out.println("list1.size()\t"+list1.size());
List list2 = new LinkedList(list1);
System.out.println("list2.size()\t"+list2.size());
System.out.println("========================================================");
//通过下标的形式访问每一个元素
// System.out.println("list1.get(0)\t"+list1.get(0));
// System.out.println("list1.get(1)\t"+list1.get(1));
// System.out.println("list1.get(2)\t"+list1.get(2));
for (int i = 0; i < list1.size(); i++) {
System.out.println("list1.get("+i+")\t"+list1.get(i));
}
System.out.println("=======================增强for遍历=================================");
for (Object o : list2) {
System.out.println("item\t"+o);
}
System.out.println("=======================Iterator遍历=================================");
for(Iterator it = list2.iterator() ; it.hasNext() ; ){
System.out.println("iterator Item \t"+it.next());
}
System.out.println("=======================forEach遍历=================================");
// list2.forEach(System.out::println);
list2.forEach(x->System.out.println("forEach item\t"+x));
System.out.println("=======================add(index,Object el)=================================");
List list3 =new LinkedList();
list3.add("abc");
list3.add("def");
list3.add("jqk");
//list3 add(index ,el)
list3.add(1,"insert");
list3.forEach(x->System.out.println("list3 item\t"+x));
System.out.println("=======================add(index,Object el)=================================");
//list3 update(index ,el)
list3.set(1,"update");
list3.forEach(x->System.out.println("list3 item\t"+x));
//indexOf/lastIndexOf ,返回索引位置,如果找不到则返回-1
System.out.println("list3.indexOf(\"def\")\t"+list3.indexOf("def"));
//判断def是否重复
if(list3.indexOf("def") != list3.lastIndexOf("def")){
System.out.println("def重复了");
}
System.out.println("================================================");
ListIterator listIter = list3.listIterator();
while (listIter.hasNext()){
System.out.println("listIter.next()\t"+listIter.next());
}
System.out.println("=============================");
//listIterator
// ListIterator listIter2 = list3.listIterator(list3.size());
// while (listIter2.hasPrevious()){
// System.out.println("listIter2.previous()\t"+listIter2.previous());
// }
LinkedList lList = new LinkedList();
lList.addAll(list3);
Object popItem = lList.pop(); //如果没有元素会抛异常
Object pollItem = lList.poll();
System.out.println(pollItem);
}
}
16.5 Iterator迭代器
方法 | 含义 |
---|---|
Object next() | 返回游标右边的元素并将游标移动到下一个位置 |
boolean hasNext() | 判断游标右边是否有元素 |
void remove() | 删除游标左边的元素,在执行完next之后,该操作只能执行一次 |
Iterator实现过程
java
package com.neusoft.collets;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
/**
* 项目: javaadvice
* 类名: MyIterator
* 创建时间: 2020/11/20 11:34
* 描述 :
* 作者 : 张金山
* QQ : 314649444
* Site: https://jshand.gitee.io
*/
public class MyIterator {
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList();
list.add("abc");
list.add("def");
list.add("QQQ");
list.add("aaa");
list.add(2);
//remove(index| Object)
// list.remove(2 );// index
// list.remove("def" ); //Object
System.out.println("list.size()"+list.size());
for (Iterator it = list.iterator(); it.hasNext(); ) {
Object next = it.next();
System.out.println("next\t"+next);
// list.remove(next);
it.remove();
}
System.out.println("list.size\t"+list.size());
}
}
16.6 Collections工具类
Collections类是类似于Arrays类的公用工具类 ,它提供了一些static方法供集合类使用或操作集合类 。
Collections类中的方法
方法 | 含义 |
---|---|
Object max(Collection c,Comparator comp) | max算法采用Comparator比较算法 |
Object max(collection c) | 返回集合中的最大元素,需要考虑比较接口的实现 |
Object min(Collection c) | 返回集合中的最小元素 |
void reverse(Collection c) | 把集合中的元素顺序反转 |
void copy(List dest,List src) | src集合中元素复制到dest集合 |
void fill(List list,Object o) | 填充list集合,填充元素为o |
int binarySearch(List list,Object key) | 对排序后的集合list进行查询元素操作 |
void sort(List list) | 对一种List做排序 |
16.6.1 idea中打jar包
16.6.2 常用方法调用
Student.java
java
package com.neusoft.collets;
/**
* 项目: javaadvice
* 类名: Student
* 创建时间: 2020/11/21 8:48
* 描述 :
* 作者 : 张金山
* QQ : 314649444
* Site: https://jshand.gitee.io
*
* 实体类 --> 表
*
*
*/
public class Student implements Comparable<Student> {
private String name;
private Integer age;
public Student() {
}
public Student(String name, Integer age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public Integer getAge() {
return age;
}
public void setAge(Integer age) {
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
@Override
public int compareTo(Student o) {
return this.getAge()-o.getAge();
}
}
Teacher.java
java
package com.neuedu.entity;
public class Teacher {
private String name;
private Integer age;
public Teacher() {
}
public Teacher(String name, Integer age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return this.name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public Integer getAge() {
return this.age;
}
public void setAge(Integer age) {
this.age = age;
}
public String toString() {
return "Teacher{name='" + this.name + '\'' + ", age=" + this.age + '}';
}
}
Collections的测试类
java
package com.neusoft.collets;
import com.neuedu.entity.Teacher;
import java.util.*;
/**
* 项目: javaadvice
* 类名: MyCollections
* 创建时间: 2020/11/21 8:44
* 描述 : 集合的工具类测试
* 作者 : 张金山
* QQ : 314649444
* Site: https://jshand.gitee.io
*/
public class MyCollections {
public static void main(String[] args) {
Set set = new HashSet();
set.add(10);
set.add(8);
set.add(20);
List<Student> stuList = new ArrayList();
stuList.add(new Student("张飞",50));
stuList.add(new Student("张飞1",36));
stuList.add(new Student("张飞2",20));
stuList.add(new Student("张飞3",58));
//stuList.add(100); //
//数值类型可以直接比较
Comparable maxNum = Collections.max(set);
System.out.println("maxNum\t"+maxNum);
//类如果是Comparable的类型也可以比较
Comparable max = Collections.max(stuList);
System.out.println("max\t"+max);
Comparable min = Collections.min(stuList);
System.out.println("min\t"+min);
System.out.println("++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++");
//Teacher类不是 Comparable 子类型,在比较的时候需要传递比较反感
List<Teacher> teachers = new ArrayList();
teachers.add(new Teacher("张飞",50));
teachers.add(new Teacher("张飞1",36));
teachers.add(new Teacher("张飞2",20));
teachers.add(new Teacher("张飞3",58));
Teacher maxTeacher = Collections.max(teachers, ( o1, o2) -> o1.getAge() - o2.getAge() );
System.out.println(maxTeacher);
//sort排序
System.out.println("+++++++++++++++++++++++++sort+++++++++++++++++++++++++++++++++");
List<Integer> list = Arrays.asList(10,20,30,6,4,20,4);
Collections.sort(list);
list.forEach(System.out::println);
System.out.println("++++++++++++++++++++++++++++sort++++++++++++++++++++++++++++++");
Collections.sort(teachers, ( o1, o2) -> o1.getAge() - o2.getAge() );
teachers.forEach(System.out::println);
System.out.println("++++++++++++++++++++++++++++reverse++++++++++++++++++++++++++++++");
Collections.reverse(teachers);
teachers.forEach(System.out::println);
System.out.println("++++++++++++++++++++++++++++copy++++++++++++++++++++++++++++++");
List<Teacher> dest = new ArrayList();
dest.add(null);
dest.add(null);
dest.add(null);
dest.add(null);
dest.add(null);
Collections.copy(dest,teachers);
dest.forEach(System.out::println);
System.out.println("++++++++++++++++++++++++++++fill++++++++++++++++++++++++++++++");
List initList = new ArrayList();
initList.add(null);
initList.add(null);
initList.add(null);
initList.add(null);
initList.add(null);
Collections.fill(initList,10);
initList.forEach(System.out::println);
System.out.println("++++++++++++++++++++++++++++binarySearch++++++++++++++++++++++++++++++");
List<Integer> numList = new ArrayList();
numList.add(10);
numList.add(12);
numList.add(8);
numList.add(6);
Collections.sort(numList);
int index = Collections.binarySearch(numList, 8); //二分查找法
System.out.println("binarySearch:\t"+index);
}
}
16.6.3 练习
- 从控制台得到一组整数,按照升序打印
- 从控制台得到一组整数,按照降序打印
答案
16.7 Map接口
- Map内存储的是键/值对这样以成对的对象组(可以把一组对象当成一个元素),通过“键”对象来查询“值”对象
- Map是不同于Collection的另外一种集合接口
- Map中,key值是唯一的(不能重复),而key对象是与value对象关联在一起的
- Map接口有两个实现:
- HashMap — key/value对 是按照Hash算法存储的 TreeMap — key/value对是排序 (按key排序)存储的
16.7.1 常用方法
方法 | 含义 |
---|---|
Object put(Object key,Object value) | 将指定的值与此映射中的指定键相关联 |
void putAll(Map t) | 将映射t中所有映射关系复制到此映射中 |
Object get(Object key) | 返回此映射中映射到指定键的值 |
Object remove(Object key) | 若存在此键的映射关系,将其从映射中移除 |
boolean containsKey(Object key) | 若此映射包含指定键的映射关系,返回 true |
boolean containsValue(Object value) | 若此映射为指定值映射一个或多个键,返回 true |
int size() | 返回此映射中的键-值映射对数 |
void clear() | 从此映射中移除所有映射关系 |
boolean isEmpty() | 若此映射未包含键-值映射关系,返回 true |
Set keySet() | 返回此映射中包含的键的 set 视图 |
16.7.2 HashMap类
HashMap类是Map接口的实现类 基于哈希表的 Map 接口的实现
java
package com.neusoft.collets;
import java.util.*;
/**
* 项目: javaadvice
* 类名: MyMap
* 创建时间: 2020/11/21 11:20
* 描述 :
* 作者 : 张金山
* QQ : 314649444
* Site: https://jshand.gitee.io
*/
public class MyMap {
public static void main(String[] args) {
//对象的创建
Map<String,Student> map = new HashMap<>();
List<Student> stuList = new ArrayList();
stuList.add(new Student("张飞",50));
stuList.add(new Student("张飞1",36));
stuList.add(new Student("张飞2",20));
stuList.add(new Student("张飞3",58));
//如果要查找某一个元素的属性,需要遍历集合后查找元素才能获取舒心
for (Student student : stuList) {
if("张飞3".equals(student.getName())){
System.out.println("student.age\t"+student.getAge());
break;
}
}
//put key不可以重复
map.put("张飞",new Student("张飞",50));
map.put("张飞1",new Student("张飞1",36));
map.put("张飞2",new Student("张飞2",20));
map.put("张飞3",new Student("张飞3",58));
//get根据key获取指定的元素,底层使用hash计算索引,快速查找元素
Student stu = (Student) map.get("张飞3");
System.out.println(stu.getAge());
/**
* int size()
* void clear()
* boolean isEmpty()
*/
// map.clear();
System.out.println("map.size\t"+map.size());
System.out.println("map.isEmpty\t"+map.isEmpty());
Map map2 = new HashMap();
map2.put("张飞3",new Student("张飞3",999));
map2.put("张飞4",new Student("张飞4",20));
Student zf5 = new Student("张飞5", 58);
map2.put("张飞5",zf5);
map.putAll(map2);
System.out.println("map.size\t"+map.size());
System.out.println("map.get(\"张飞3\")\t"+map.get("张飞3").getAge());
System.out.println("map.containsKey(\"张飞\")\t"+map.containsKey("张飞"));
System.out.println("map.containsKey(\"张飞99\")\t"+map.containsKey("张飞99"));
System.out.println("map.containsValue(new Student(\"张飞5\",58)\t"+map.containsValue(zf5));
System.out.println("========================size==============================");
System.out.println("map.size\t"+map.size());
map.remove("张飞3");
System.out.println("map.size\t"+map.size());
//HashMap的遍历
Set<String> keySet = map.keySet();
// for (String key : keySet) {
// System.out.printf("key:%s\tvalue:%s\r\n",key,map.get(key).toString());
// }
Set<Map.Entry<String, Student>> entrySet = map.entrySet();
for (Map.Entry<String, Student> stringStudentEntry : entrySet) {
String key = stringStudentEntry.getKey();
Student value = stringStudentEntry.getValue();
System.out.printf("key:%s\tvalue:%s\r\n",key,value.toString());
}
}
}
16.7.3 HashMap与TreeMap的比较
- HashMap基于哈希表实现。
- TreeMap基于树实现。
- HashMap可以通过调优初始容量和负载因子,优化HashMap空间的使用。
- TreeMap没有调优选项,因为该树总处于平衡状态
- HashMap性能优于TreeMap。
16.7.4 HashMap与Hashtable的比较
- Hashtable是基于陈旧的Dictionary类的,HashMap是Java 1.2引进的Map接口的一个实现。
- Hashtable是线程安全的,也就是说是同步的,而HashMap是线程序不安全的,不是同步的。
- HashMap允许将null作为一个entry的key或者value,而Hashtable不允许用null。
16.8 课后作业
- 请使用LinkedList来模拟一个队列(先进先出的特性): [必做题]
- 拥有放入对象的方法void put(Object o)
- 取出对象的方法Object get()
- 判断队列当中是否为空的方法boolean isEmpty();并且,编写测试代码,验证你的队列是否正确。
- 假设顺序列表ArrayList中存储的元素是整型数字1~5,遍历每个元素,将每个元素顺序输出。 [必做题]
- 在一个列表中存储以下元素:apple,grape,banana,pear
- 返回集合中的最大的和最小的元素
- 将集合进行排序,并将排序后的结果打印在控制台上 [必做题]
- 编写一个程序,创建一个 HashMap对象,用于存储银行储户的信息(其中储户的主要信息有储户的ID,姓名和余额)。另外,计算并显示其中某个储户的当前余额。 [选做题]
- 从控制台输入若干个单词(输入回车结束)放入集合中,将这些单词排序后(忽略大小写)打印出来。 [选做题]
