第十一章、集合
第十一章、集合
用于存储一种或者多种引用数据类型，并且长度可变的容器。
集合的外延有：List集合、Set集合、Map集合....
数组和集合的比较
1.数组的特点
a. 数组本质上就是一段连续的内存空间，用于记录多个类型相同的数据
b. 数组一旦声明完毕，则内存空间固定不变。
c. 插入和删除操作的时候不方便，可能会移动大量的元素导致效率太低
d. 支持下标访问，可以实现随机访问。
e. 数组中的元素可以是基本数据类型，也可以是引用数据类型。
2. 集合的特点
a. 内存空间可以不连续，数据类型可以不相同
b. 集合的内容空间可以动态调整
c. 集合的插入删除操作可以不移动大量元素
d. 部分支持下标访问，部分不支持
e. 集合中的元素必须是引用数据类型
1. List集合接口
是用于有序存储可重复元素的集合。
List接口继承了Collection接口，声明有序存储对象(可重复)功能的公共接口。
List集合的实现类有：ArrayList、Vector、LinkedList
集合中只能存储引用数据类型，不能存储基本数据类型
List集合常用方法：
add(E e) - 向列表末尾追加元素
add(int index,E e) - 在指定位置上添加一个对象
addAll(Collection<? extends E> c) - 将集合元素添加到指定集合的末尾
get(int index) 返回指定位置的对象
remove(int index) 删除指定位置的对象
set(int index, E element) - 用指定元素替换列表中指定位置的元素（可选操作）。
indexOf(Object o) - 返回第一个匹配对象的位置
lastIndexOf(Object o) - 返回最后一个匹配对象的索引
size() - 返回此列表中的元素数。
1.1 ArrayList类
数组实现，查找快，增删慢，由于是数组实现，在增加和删除的时候会牵扯到数组扩容以及拷贝元素，所以慢。数组是可以直接按索引查找，所以在查找的时候较为快。
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实例代码
package demo1; import java.util.ArrayList; import java.util.List; // 演示集合常用类 public class TestArrayList { public static void main(String[] args) { // 获取List/Collection集合的应用那个 // List list = new List(); // error 接口不能构造对象 // 接口类型的引用指向实现类的对象，形成了多态 List list1 = new ArrayList(); // 向集合list1中添加元素 boolean b1 = list1.add(new Integer(123)); System.out.println("b1 = "+b1); System.out.println(list1); // [123] // 自动调用toString()，编译器自动添加 // 在编译阶段调用父类的方法，在运行阶段调用子类重写以后的方法，ArrayList类 // toString()默认打印的格式为：[元素1，元素2，...] b1 = list1.add(new String("zhangsan")); System.out.println("b1 = "+b1); System.out.println(list1); // [123, zhangsan] // 添加自定义对象 b1 = list1.add(new Student(1001, "lisi", 18)); System.out.println("b1 = "+b1); System.out.println(list1); System.out.println("-----------------------"); // addAll() 将指定集合中的元素添加到调用该方法的集合中（将集合直接添加到集合中） // 准备另一个集合 List list2 = new ArrayList(); list2.add(456); // 采用了自动装箱技术 int=》Integer System.out.println("list2 = "+list2); list2.add("wangwu"); System.out.println("list2 = "+list2); System.out.println("list1中的元素个数是："+list1.size()); System.out.println("list2中的元素个数是："+list2.size()); System.out.println("-----------------------"); // 将集合list2中所有的元素添加到集合list1中 b1 = list1.addAll(list2); System.out.println("b1 = "+b1); System.out.println("list1 = "+list1); System.out.println("list2 = "+list2); System.out.println("-----------------------"); // contains(Object o) 判断集合中是否包含指定的单个元素 // containsAll(Collection<?> c) 表示判断中是否包含指定元素的整体 // 判断集合list1中是否包含参数指定的单个元素 b1 = list1.contains(1234); System.out.println("b1 = "+b1); b1 = list1.contains(456); System.out.println("b1 = "+b1); b1 = list1.contains(new String("zhangsan")); System.out.println("b1 = "+b1); // contains方法原理：参数对象调用equals()方法与集合中的元素一个一个比较 // 当Student类没有重写equals()方法的时候，则比较的是地址，因此返回结果是false // 当Student类重写equals()方法时，则比较对象的内容，返回结果true b1 = list1.contains(new Student(1001,"lisi",18)); System.out.println("b1 = "+b1); System.out.println("---------------------"); // 将集合list2中的元素一个一个拿出来与list1进行比较 b1 = list1.containsAll(list2); System.out.println("b1 = "+b1); // true // 判断集合list1中是否包含list2这个整体 b1 = list1.contains(list2); System.out.println("b1 = "+b1); // false System.out.println("------------------"); /* * remove(int index) 移除列表中指定位置的元素 * removeAll(Collection<?> c) 从列表中移除指定collection中包含的其所有元素 */ // 实现集合list1中单个元素的删除 b1 = list1.remove(new String("1")); System.out.println("b1 = "+b1); b1 = list1.remove(new String("zhangsan")); System.out.println("b1 = "+b1); System.out.println("list1 = "+list1); System.out.println("------------------"); // 实现集合list1中多个元素的删除 // 表示从集合list1中将结合list2中的元素一个一个删除 b1 = list1.removeAll(list2); System.out.println("b1 = "+b1); System.out.println("list1 = "+list1); b1 = list1.remove(list2); System.out.println("b1 = "+b1); System.out.println("list1 = "+list1); System.out.println("------------------"); // 实现集合list1中所有元素怒的删除 /*list1.clear(); System.out.println("list1 = "+list1); System.out.println(list1.isEmpty()); System.out.println(list1.size()); System.out.println("list1 = "+list1); b1 = list1.retainAll(list2); System.out.println("b1 = "+b1);*/ System.out.println("------------------"); // set(int index,E element) System.out.println("list1 = "+list1); list1.set(0, "你好"); System.out.println("list1 = "+list1); System.out.println("------------------"); // 将集合转换为数组 Object[] array = list1.toArray(); System.out.println("array = "+array); System.out.println("------------------"); System.out.println("list1 = "+list1); // 计算list1和list2的交集并保留到list1中，若list1集合中内容发生改变就返回true b1 = list1.retainAll(list2); System.out.println("b1 = "+b1); System.out.println("list1 = "+list1); System.out.println("list2 = "+list2); System.out.println("-------------------"); System.out.println(list2); // 计算两个集合的交集并保留到当前集合中 // 计算list2和list2的交集并保留到list2中，list2中内容不发生改变，因此返回false b1 = list2.retainAll(list2); System.out.println("b1 = "+b1); // false System.out.println("list2 = "+list2); System.out.println("=========================="); List l1 = new ArrayList(); List l2 = new ArrayList(); l1.add(1); l1.add(2); l1.add(3); l1.add("jason"); l2.add(1); l2.add("jason"); System.out.println("l1 = "+l1); System.out.println("l2 = "+l2); System.out.println("------------------"); boolean b = l1.retainAll(l2); System.out.println("b = "+b); System.out.println("l1 = "+l1); System.out.println("l2 = "+l2); } }
1.2 LinkedList类
链表实现，增删快、查找慢
由于链表实现，增加时候只要让前一个元素记住自己就可以，删除时候让前一个元素记住后一个元素，后一个元素记录前一个元素这样大的增删效率比较高，但查询时需要一个一个的遍历，所以效率较低
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实例代码
package demo2; public class Dog { private String name; private String type; public Dog() { super(); // TODO Auto-generated constructor stub } public Dog(String name, String type) { super(); this.name = name; this.type = type; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public String getType() { return type; } public void setType(String type) { this.type = type; } @Override public String toString() { return "Dog [name=" + name + ", type=" + type + "]"; } }package demo2; import java.util.LinkedList; /* * 存储多条狗狗的信息，获取第一条和最后一条的信息，并打印狗狗信息 * 通过List接口实现类LinkedList是吸纳该需求 * 获取第一个元素 * 获取第二个元素 * 删除狗狗信息 */ public class TestLinkedList { public static void main(String[] args) { LinkedList<Dog> list = new LinkedList<>(); Dog dog1 = new Dog("jason", "田园犬"); Dog dog2 = new Dog("alex", "拉布拉多"); Dog dog3 = new Dog("tank", "藏獒"); list.add(dog1); list.add(dog2); list.add(dog3); for (int i = 0; i < list.size(); i++) { System.out.println(list.get(i)); } Dog dog11 = list.getFirst(); System.out.println("第一只狗："+dog11); Dog dog22 = list.get(1); System.out.println("第二只狗："+dog22); Dog dog33 = list.removeFirst(); System.out.println("被删除的狗是："+dog33); Dog dog44 = list.removeLast(); System.out.println("被删除的最后一条狗是："+dog44); } }
2. Set集合接口
Set集合是用于无序存储不可重复的元素集合。
Set集合的实现类：
HashSet
LinkedHashSet
TreeSet
2.1 HashSet类
HashSet是基于哈希表的Set集合
1.需要使用hashCode算法计算元素的hash值
2.基于哈希表做实现
3.实现了Set接口
HashSet集合存储步骤：
1.使用哈希算法计算元素对应的哈希值，使用此哈希值作为地址存储
2.判断此哈希值对应的位置上是否已经存有元素
3.若没有就将元素存储在该位置上
4.若有则使用equals方法判断两个对象是否相等，相等就不存储，不相等则与上一个元素存在一起
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实例代码
package demo1; import java.util.HashSet; import java.util.Iterator; import java.util.Set; /* * HashSet使用 */ public class HashSetTest { public static void main(String[] args) { // 1.声明一个Set集合 Set<String> set = new HashSet<String>(); // 2.向集合中添加车票信息 set.add("北京------河北"); set.add("云南------贵州"); set.add("江苏------河南"); set.add("云南------贵州"); System.out.println("--------第一种遍历：增强for循环--------"); for (String string : set) { System.out.println(string); } System.out.println("--------第二种遍历：迭代器循环--------"); Iterator<String> iterator = set.iterator(); while(iterator.hasNext()){ String next = iterator.next(); System.out.println(next); } System.out.println("--------第三种遍历：toString遍历--------"); System.out.println(set); System.out.println("--------第四种遍历：普通for循环--------"); // HashSet集合是无序的，因为没有下标，所以不能通过下标取值 for (int i = 0; i < set.size(); i++) { } // 此处是将HashSet集合转换成数组再遍历输出 /*Object[] array = set.toArray(); for (int i = 0; i < array.length; i++) { System.out.println(array[i]); }*/ } }
2.2 LinkedHashSet类
定义：是基于双向链表和哈希表、继承自HashSet的Set集合。
特点：有序、不可重复
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实例代码
package demo1; import java.util.LinkedHashSet; import java.util.Set; /* * 演示LinkedHashSet */ public class LinkedHashSetTest { public static void main(String[] args) { // 1. 创建Set集合限定存储元素的类型为String类型 Set<String> set = new LinkedHashSet<>(); set.add("绝地求生"); set.add("王者荣耀"); set.add("球球大作战"); set.add("绝地求生"); for (String string : set) { System.out.println(string); } } }
2.3 TreeSet类
是基于红黑树，实现了Set集合，具有排序功能的Set集合。
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实例代码
package demo1; import java.util.TreeSet; /* * 实现使用TreeSet集合进行存储数据并遍历 * 创建TreeSet集合对象，次昂其中存储180,169,157,169,185五个学生的身高，遍历输出查询结果 */ public class TestTreeSet { public static void main(String[] args) { // 创建TreeSet集合 TreeSet<Integer> set = new TreeSet<>(); // 添加元素 set.add(180); set.add(169); set.add(157); set.add(169); set.add(185); for (Integer integer : set) { System.out.println(integer); } } }
3. Mp集合接口
思考一个问题：
如何根据地图中位置找到对应公司的信息
键-----映射-----值
Map集合存储元素的特点是以键值对形式存储元素，是一个容器框架
实现类：
HashMap
LinkedHashMap
TreeMap
Hashtable
3.1 HashMap类
定义：基于哈希表试下的，线程不安全的Map容器
特点：
1.基于哈希表实现
2.key不允许重复，值可以重复
3.底层是数组+链表实现的
4.允许null键和null值
5.线程不安全
HashMap常用方法
V put(K key,V value) 添加数据，如果先前包含该键的映射，则替换旧值
V get(Object key) 返回指定键所映射的值
Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() 返回此地址中包含的的映射的Set集合
Set<K> keySet() 返回集合中包含的键的Set集合
Collection<V> values() 返回该集合中包含的值的Collection集合
V remove(Object key) 从该集合中删除指定键的映射
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示例代码
package demo1; import java.util.Collection; import java.util.HashMap; import java.util.Map; import java.util.Map.Entry; import java.util.Set; /* * 测试HashMap方法 */ public class HashMapDemo { public static void main(String[] args) { // 1.创建HashMap对象 Map<String, String> map = new HashMap(); // 2.向HashMap对象中添加元素 map.put("杭州", "阿里"); map.put("深圳", "腾讯"); map.put("北京", "百度"); map.put("深圳", "腾讯新"); map.put(null, null); // HashMap允许null键和null值的 // 3.遍历输出HashMap里面的元素 System.out.println("-----------通过values()方法获取values值-------------"); Collection<String> values = map.values(); for (String string : values) { System.out.println(string); } System.out.println("-----------通过keySet()获取Map集合中所有的key值-------------"); Set<String> set = map.keySet(); for (String string : set) { // Map中提供一个get(key)方法，可以通过制定的key来获取对应的value值 String value = map.get(string); System.out.println(string+" "+value); } System.out.println("-----------通过entrySet()获取Map集合中所有的key和value值-------------"); // entrySet()里面封装了map中的key和value值 Set<Entry<String,String>> entrySet = map.entrySet(); for (Entry<String, String> entry : entrySet) { String key = entry.getKey(); // 获取key String value = entry.getValue(); // 获取value System.out.println(key+" "+value); } } }
3.2 LinkedHashMap类
定义：继承自HashMap，基于双向链表存储有序的Map容器
package demo1;
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
/*
* 演示LinkedHashMap使用
* 存储有序的集合
*/
public class LinkedHashMapDemo {
public static void main(String[] args) {
Map<String, Integer> map = new LinkedHashMap<>();
map.put("jason", 18);
map.put("tank", 32);
map.put("wusir", 12);
Set<String> set = map.keySet();
for (String string : set) {
Integer value = map.get(string);
System.out.println(string+" "+value);
}
}
}
3.3 Hashtable类
定义：基于散列表实现，线程安全的Map容器
特定：
1.不允许null键和null值
2.线程安全
HashMap与Hashtable的区别
1.继承的父类不同
2.线程安全性不同
3.是否允许null值
4.遍历内容实现不同
遍历集合都可以使用Iterator
Hashtable还可以获取Enumberation
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实例代码
package demo1; import java.util.Hashtable; import java.util.Map; import java.util.Set; /* * 演示Hashtable的使用 */ public class HashtableDemo { public static void main(String[] args) { // 1.创建Map集合 Map<String, String> map = new Hashtable<>(); // 2.添加元素 map.put("zhangsan", "java"); map.put("lisi", "android"); map.put("wangwu", "python"); map.put("zhaoliu", "c++"); // Hashtable 的键不能为null，值也不能为null // 3.遍历集合 Set<String> set = map.keySet(); for (String string : set) { System.out.println(string+" "+map.get(string)); } } }
3.4 TreeMap类
定义：基于红黑树实现，具有排序功能的Map容器
特点：
1.底层是红黑数
2.不允许null值和null键
3.针对键排序
4.线程不安全
4. Queue 队列
定义：队列先进先出
add()和remove在失败的时候会抛出异常(不推荐)
常用方法：
1. offer() 添加元素
2. poll（） 返回第一个元素，并在队列中删除
3. element() 返回第一个元素
4. peek（） 返回第一个元素
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实例代码
package demo3; import java.util.LinkedList; import java.util.Queue; public class TestQueue { public static void main(String[] args) { // 创建队列集合 Queue q = new LinkedList<>(); // offer 插入 q.add("你好哇"); q.add("好什么好！"); q.offer("别逼逼，就逼话多"); // 获取头部元素但不删除 Object peek = q.peek(); System.out.println(peek); // 获取头部元素但不删除 Object poll = q.poll(); System.out.println(poll); System.out.println("-----------"); for (Object object : q) { System.out.println(object); } } }
5. 集合工具类
常用方法：
void sort() 对集合中存储的元素进行排序
shuffle() 对集合中存储的元素进行随机排序
reverse() 将集合中存储的元素位置进行反转
max() 获取集合中存储的元素的最大元素
min() 获取集合中存储的元素的最小元素
binarySearch() 二分查找
indexOfSubList() 获取指定字列表在整个列表中第一次出现的位置
lastIndexOfSubList() 获取指定字列表在整个列表中最后一次出现的位置
6. 集合的选择
6.1 List
- 如果需要保留存储顺序和重复元素，推荐使用List集合
- ArrayList：若查询加多，推荐使用
- LinkedList：若存取加多，推荐使用
- Vector：若需要线程安全，推荐使用
6.2 Set
- 若果不需要保留存储顺序并且需要去除重复的元素，推荐使用Set集合
- TreeSet：若需要将元素进行排序，推荐使用
- HashSet：若不需要排序，推荐使用，比TreeSet效率高
- LinkedHashSet：若选择保留存储顺序，有需要去除重复的元素，推荐使用
7. 遍历集合的方法
7.1 迭代器遍历
迭代器(Iterator)
迭代器是一种使用迭代法遍历集合的对象
Iterable集合是java集合框架的顶级集合
Iterator接口中常用的方法:
hasNext() - 判断是否还有其他元素
next() - 获取下一个元素
remove() - 删除最后一次调用next方法返回的元素
遍历步骤：
1. 调用Iterator()得到一个指向集合序列第一个元素的迭代器
2. 用循环调用hasNext()方法，如果有元素，返回true
3. 在循环中，使用next()方法获取集合中的下一个元素
7.2 增强for遍历
语法格式：
for(元素类型 e:数组名/Iterable实例){
}
增强for和普通for有什么区别？
增强for的内部也就是调用iterator实现的，但是增强for循环有一小点缺陷，比如说不能再
增强for循环中动态的删除集合内容，不能获取下标等。
7.3 普通for遍历
语法格式：
for(循环控制器;循环条件;循环控制器变化条件){
循环主体
}
7.4 toString遍历
System.out.println(集合名);
8. 排序接口
Comparable接口
使实现类自身具备某种比较规则以便对其对象进行自然排序的接口。
自然排序：是要求自自定义类实现Comparable接口并重写其compareTo(T o) 方法，在此方法中依据xx属性进行排序的算法。
Comparator比较器
在外部自定义比较规则以便容器对其存储数据进行定制排序的对象。
定制排序：是要求自定义类实现Comparator接口并重写其compare(T o1, T o2) 方法，在此方法中依据xx属性
进行排序的算法，也称为比较器排序。
Comparable接口
实现该接口的类具有排序功能
需要重写compareTo方法，使用当前对象和参数对象进行比较
Comparator接口
不会对集合中存储的元素进行修饰
需要自定义比较器类实现该接口，重写compare方法，比较两个参数对象
需要将比较器对象以参数形式传入集合的构造器中
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实例代码
// 实现类 package demo1; import java.util.Comparator; import java.util.Iterator; import java.util.Map; import java.util.Map.Entry; import java.util.Set; import java.util.TreeMap; /* * 实现TreeMap的排序功能 */ public class TestStudent { public static void main(String[] args) { // 1.创建Map集合 // 添加比较器方式一： Map<Student, String> map = new TreeMap<>(new Sort()); // 添加比较器方式二： /*Map<Student, String> map = new TreeMap<>(new Comparator<Student>() { @Override public int compare(Student o1, Student o2) { return o1.getAge() - o2.getAge(); } });*/ // 2.向Map集合中添加元素 map.put(new Student("jason", 18, "read"), "1001"); map.put(new Student("tank", 20, "dance"), "1002"); map.put(new Student("wusir", 12, "swim"), "1003"); // 3.遍历输出 Set<Entry<Student,String>> entrySet = map.entrySet(); Iterator<Entry<Student, String>> iterator = entrySet.iterator(); while(iterator.hasNext()){ Entry<Student, String> next = iterator.next(); Student key = next.getKey(); String value = next.getValue(); System.out.println(key+" "+value); } } }// 学生类 package demo1; public class Student /*implements Comparable<Student>*/{ private String name; private int age; private String hobby; public Student() { super(); } public Student(String name, int age, String hobby) { super(); this.name = name; this.age = age; this.hobby = hobby; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public int getAge() { return age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } public String getHobby() { return hobby; } public void setHobby(String hobby) { this.hobby = hobby; } @Override public String toString() { return "Student [name=" + name + ", age=" + age + ", hobby=" + hobby + "]"; } /*@Override public int compareTo(Student o) { return this.age - o.age; }*/ }// Comparator比较器 package demo1; import java.util.Comparator; public class Sort implements Comparator<Student>{ @Override public int compare(Student o1, Student o2) { return o1.getAge() - o2.getAge(); } }
