集合类库（上）

1、集合的概述（重点）

（1）集合的由来

• 当需要在Java程序中记录单个数据内容时，则声明一个变量。
• 当需要在Java程序中记录多个类型相同的数据内容时，声明一个一维数组。
• 当需要在Java程序中记录多个类型不同的数据内容时，则创建一个对象。
• 当需要在Java程序中记录多个类型相同的对象数据时，创建一个对象数组。
• 当需要在Java程序中记录多个类型不同的对象数据时，则准备一个集合。

（2）集合的框架结构

• Java中集合框架顶层框架是：java.util.Collection集合 和 java.util.Map集合。
• 其中Collection集合中存取元素的基本单位是：单个元素。
• 其中Map集合中存取元素的基本单位是：单对元素。

2、Collection集合

（1）基本概念

• java.util.Collection接口是List接口、Queue 接口以及Set接口的父接口，因此该接口里定义的方法既可用于操作List集合，也可用于操作Queue集合和Set集合。

（2）常用的方法

方法声明                                            功能介绍
boolean add(E e);                                向集合中添加对象
boolean addAll(Collection<? extends E> c)        用于将参数指定集合c中的所有元素添加到当前集合中
boolean contains(Object o);                      判断是否包含指定对象
boolean containsAll(Collection<?> c)             判断是否包含参数指定的所有对象
boolean retainAll(Collection<?> c)               保留当前集合中存在且参数集合中存在的所有对象
boolean remove(Object o);                        从集合中删除对象
boolean removeAll(Collection<?> c)               从集合中删除参数指定的所有对象
void clear();                                    清空集合
int size();                                      返回包含对象的个数
boolean isEmpty();                               判断是否为空
boolean equals(Object o)                         判断是否相等
int hashCode()                                   获取当前集合的哈希码值
Object[] toArray()                               将集合转换为数组
Iterator iterator()                              获取当前集合的迭代器

package com.FirstStage.ThridModule.Four;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collection;
import java.util.List;

public class CollectionTest {

    public static void main(String[] args) {

        // 准备一个Collection集合并打印
        //Collection c1 = new Collection(); // 接口不能实例化，不能直接创建对象
        // 接口类型的引用指向实现类的对象，形成多态，其他的场合：通过方法的参数传递形成多态；通过方法的返回值类型形成多态
        Collection c1 = new ArrayList();
        // 自动调用toString方法，调用ArrayList方法中toString方法，默认打印格式为：[元素值1，元素值2，。。。]
        System.out.println("集合中的元素有：" + c1); // 输出：[]

        System.out.println("----------------------------------");
        // 向集合中添加单个元素并打印
        boolean b1 = c1.add(new String("one"));
        System.out.println("b1 = " + b1); // true
        System.out.println("集合中的元素有：" + c1); // 输出：[one]

        b1 = c1.add(Integer.valueOf(2));
        System.out.println("b1 = " + b1); // true
        System.out.println("集合中的元素有：" + c1); // 输出：[one, 2]

        b1 = c1.add(new Person("赵云", 30));
        System.out.println("b1 = " + b1); // true
        // 打印集合所有元素的时，本质上就是打印集合中的每个对象，也就是让每个对象调用对应类的toString方法
        System.out.println("集合中的元素有：" + c1); // 输出：[one, 2, Person{name='赵云', age=30}]

        System.out.println("-----------------------------------------------");
        // 向集合中添加多个元素并打印
        Collection c2 = new ArrayList();
        c2.add("three");
        c2.add(4);
        System.out.println("c2 = " + c2); // [three, 4]
        // 把c2中的所有元素全部添加到c1中，也就是将集合c2的元素一个一个一次添加到集合c1中
        b1 = c1.addAll(c2);
        // 把集合c2整体看成一个元素添加到集合c1中，输出：[one, 2, Person{name='赵云', age=30}, [three, 4]]
        //b1 = c1.add(c2);
        System.out.println("b1 = " + b1); // true
        System.out.println("c1 = " + c1); // [one, 2, Person{name='赵云', age=30}, three, 4]

        System.out.println("----------------------------------");
        // 判断集合中是否包含参数指定的单个元素
        b1 = c1.contains(new String("one"));
        System.out.println("b1 = " + b1); // true

        b1 = c1.contains(new String("two"));
        System.out.println("b1 = " + b1); // false

        b1 = c1.contains(Integer.valueOf(2));
        System.out.println("b1 = " + b1); // true

        b1 = c1.contains(Integer.valueOf(3));
        System.out.println("b1 = " + b1); // false

        // contains方法的工作原理：Objects.equals(o, e), 其中o代表contains方法的形式参数，e代表集合中的每个元素
        //也就是contains的工作原理就是：拿着参数对象与集合中已有的元素依次进行比较，比较的方式调用Objects中的equals方法
        // 而该方法的工作原理如下：
        /*
        public static boolean equals(Object a, Object b) {  其中a代表Person对象，b代表集合中已有的对象
            return (a == b) || (a != null && a.equals(b));
            元素包含的第一种方式就是：Person对象与集合中已有对象的地址相同
                      第二种方式就是：Person对象不为空，则Person对象调用的equals方法与集合中已有元素相等
        }
         */
        // 当Person类中没有重写equals方法时，则调用从Object类中继承下来的equals方法，比较两个对象的地址 false
        // 当Person类中重写equals方法红藕，则调用重写以后的版本，两个对象比较的是内容 true
        b1 = c1.contains(new Person("赵云", 30));
        System.out.println("b1 = " + b1); // false true

        System.out.println("--------------------------------");
        System.out.println("c1 = " + c1); // [one, 2, Person{name='赵云', age=30}, three, 4]
        // 判断当前集合中是否包含参数指定集合的所有元素
        Collection c3 = new ArrayList();
        c3.add(4);
        System.out.println("c3 = " + c3); // [4]

        b1 = c1.containsAll(c3);
        System.out.println("b1 = " + b1); // true

        c3.add("five");
        System.out.println("c3 = " + c3); // [4, five]
        // 判断集合c1中是否包含集合c3中所有元素，只有集合c3中的所有元素都在c1中出现才会返回true，否则都是false
        b1 = c1.containsAll(c3);
        System.out.println("b1 = " + b1); // false

        // 笔试考点
        System.out.println("c2 = " + c2); // [three, 4]
        b1 = c1.containsAll(c2);
        System.out.println("b1 = " + b1); // true
        // 判断集合c1中是否拥有集合c2这个整体为单位的元素，与add对应
        b1 = c1.contains(c2);
        System.out.println("b1 = " + b1); // false

        System.out.println("----------------------------");
        // 计算两个集合的交集并保留到当前集合中
        System.out.println("c2 = " + c2);
        System.out.println("c3 = " + c3);
        // 也就是让集合自己和自己取交集，还是自己，也就是当前集合中的元素没有发生改变
        b1 = c2.retainAll(c2);
        System.out.println("b1 = " + b1); // false表示当前集合元素没有发生改变
        // 计算集合c2和c3的交集并保留到集合c2中，取代集合c2中原有的数值
        b1 = c2.retainAll(c3);
        System.out.println("c2 = " + c2); // [4]
        System.out.println("c3 = " + c3); // [4, five]
        System.out.println("b1 = " + b1); // true

        System.out.println("-----------------------------------");
        // 实现集合中单个元素的删除
        System.out.println("c1 = " + c1); // [one, 2, Person{name='赵云', age=30}, three, 4]
        b1 = c1.remove(1);
        System.out.println("b1 = " + b1); // false
        System.out.println("c1 = " + c1); // [one, 2, Person{name='赵云', age=30}, three, 4]
        b1 = c1.remove("one");
        System.out.println("b1 = " + b1); // true
        System.out.println("c1 = " + c1); // [2, Person{name='赵云', age=30}, three, 4]
        //remove方法的工作原理：Object.equals(o, e)
        b1 = c1.remove(new Person("赵云", 30));
        System.out.println("b1 = " + b1); // true
        System.out.println("c1 = " + c1); // [2, three, 4]

        System.out.println("-----------------------------------");
        // 实现集合中单个元素和所有元素的删除
        System.out.println("c3 = " + c3); // [4, five]
        //从集合c1中删除集合c3中的所有元素，本质上就是一个一个元素进行删除，有元素则删除，否则不删除
        b1 = c1.removeAll(c3);
        System.out.println("b1 = " + b1); // true
        System.out.println("c1 = " + c1); // [2, three]

        // 笔试考点
        b1 = c1.remove(c3);
        System.out.println("b1 = " + b1); // false
        System.out.println("c1 = " + c1); // [2, three]

        System.out.println("----------------------------");
        // 实现集合中其他方法的测试，ctrl+n可以直接搜索并打开类的源码 使用ctrl+f12可以搜索类中的方法
        System.out.println("集合中元素的个数为：" + c1.size()); // 2
        System.out.println(0 == c1.size() ? "集合已经空了" : "集合还没空"); // 集合还没空
        System.out.println(c1.isEmpty()? "集合已经空了" : "集合还没空"); // 集合还没空
        // 清空集合中的所有元素
        c1.clear();
        System.out.println("集合中元素的个数为：" + c1.size()); // 0
        System.out.println(0 == c1.size() ? "集合已经空了" : "集合还没空"); // 集合已经空了
        System.out.println(c1.isEmpty()? "集合已经空了" : "集合还没空"); // 集合已经空了

        //准备两个集合判断是否相等
        Collection c4 = new ArrayList();
        c4.add(1);
        c4.add(2);
        System.out.println("c4 = " + c4); // [1, 2]
        Collection c5 = new ArrayList();
        c5.add(1);
        c5.add(2);
        System.out.println("c5 = " + c5); // [1, 2]
        //判断是否相等
        b1 = c4.equals(c5);
        System.out.println("b1 = " + b1); // true

        System.out.println("---------------------------------");
        // 实现集合到数组的转换   通常认为：集合是用于取代数组的结构
        Object[] objects = c5.toArray();
        //打印数组中的所有元素
        System.out.println("数组中的所有元素有：" + Arrays.toString(objects)); // [1, 2]
        Collection objects1 = Arrays.asList(objects);
        System.out.println("集合中的元素有：" + objects1); // [1, 2]
    }
}

3、Iterator接口（重点）

（1）基本概念

• java.util.Iterator接口主要用于描述迭代器对象，可以遍历Collection集合中的所有元素。
• java.util.Collection接口继承Iterable接口，因此所有实现Collection接口的实现类都可以使用该迭代器对象。

（2）常用的方法

方法声明                        功能介绍
boolean hasNext()    判断集合中是否有可以迭代/访问的元素
E next()             用于取出一个元素并指向下一个元素
void remove()        用于删除访问到的最后一个元素

案例题目：

• 如何使用迭代器实现toString方法的打印效

 // 由于上个循环已经使得迭代器走到了最后，因此需要重置迭代器 重新获取迭代器
        iterator = c1.iterator();
        // 使用迭代器模拟toString的方法打印效果
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
        stringBuilder.append("[");
        while (iterator.hasNext()) {

            //当获取到的元素是最后一个元素时，则拼接的元素加中括号
            Object object = iterator.next();
            if (!iterator.hasNext()) {

                stringBuilder.append(object).append("]");
            } else{

                //否者拼接元素加逗号加空格
                stringBuilder.append(object).append(",").append(" ");
            }
        }
        System.out.println("c1 = " + stringBuilder); // [one, 2, Person{name='赵云', age=30}]

4、for each循环（重点）

（1）基本概念

• Java5推出了增强型for循环语句，可以应用数组和集合的遍历。
• 是经典迭代的“简化版”。

（2）语法格式

for（元素类型 变量名：数组/集合名称） {

​ 循环体；

}

（3）执行流程

• 不断的从数组/集合中取出一个元素赋值给变量名并执行循环体，知道取完所有元素为止。

// 使用for each结构实现集合和数组中元素的遍历  代码简单且方法灵活
        for (Object object : c1) {

            System.out.println("取出来的元素是：" + object);
        }

        int[] arr = new int[] {11, 22, 33, 44, 55};
        for (int i : arr) {

            System.out.println("i = " + i);
            i = 66; // 只是修改了变量i的数值，并没有修改数组内容
        }
        System.out.println("数组的内容是:" + Arrays.toString(arr));

5、List集合（重中之重）

（1）基本概念

• java.util.List集合是Collection集合的子集合，该集合中允许有重复的元素并且有先后放入次序。
• 该集合的主要实现类有：ArrayList类、LinkedList类、Stack类、Vector类。
• 其中ArrayList类的底层是采用动态数组进行数据管理的，支持下标访问，访问方便，增删元素不方便。
• 其中LinkedList类的底层是采用双向链表进行数据管理的，访问不方便，增删元素方便。
• 可以认为ArrayList和LinkedList的方法在逻辑上完全一样，只是在性能上有一定的差别，ArrayList更适合于随机访问而LinkedList更适合于插入和删除；在性能要求不是特别苛刻的情形下可以忽略这个差别。
• 其中Stack类的底层是采用动态数组进行数据管理的，该类主要用于描述一种具有后进先出特征的数据结构，叫做栈(last in first out LIFO)。
• 其中Vector类的底层是采用动态数组进行数据管理的，该类与ArrayList类相比属于线程安全的类，效率比较低，以后开发中基本不用。一般扩大为2倍。

（2）常用的方法

方法声明                                                                 功能介绍
void add(int index, E element)                                 向集合中指定位置添加元素
boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c)           向集合中添加所有元素
E get(int index)                                               从集合中获取指定位置元素
int indexOf(Object o)                                          查找参数指定的对象
int lastIndexOf(Object o)                                      反向查找参数指定的对象
E set(int index, E element)                                    修改指定位置的元素
E remove(int index)                                            删除指定位置的元素
List subList(int fromIndex, int toIndex)                       用于获取子List

案例题目：

• 准备一个Stack集合，将数据11、22、33、44、55依次入栈并打印，然后查看栈顶元素并打印，然后将栈中所有数据依次出栈并打印。
• 再准备一个Stack对象，将数据从第一个栈中取出来放入第二个栈中，然后再从第二个栈中取出并打印。

package com.FirstStage.ThridModule.Four;

import java.util.Stack;

public class StackTest {

    public static void main(String[] args) {

        // 准备一个stack类型的对象并打印
        Stack s1 = new Stack();
        Stack s2 = new Stack();
        System.out.println("s1 = " + s1); // []

        System.out.println("------------------------------");
        // 将数据11, 22, 33, 44, 55一次入栈
      for (int i = 1; i <=5; i++) {

          Object object = s1.push(i*11);
          System.out.println("入栈的元素是：" + object);
          System.out.println("栈中的元素有：" + s1); // [11, 22, 33, 44, 55]
      }

        System.out.println("------------------------------");
        // 查看栈顶元素值并打印
        Object object2 = s1.peek();
        System.out.println("栈顶的元素是：" + object2); // 5

        System.out.println("------------------------------");
        // 对栈中所有元素一次出栈并打印
        int len = s1.size();
        for (int i = 1; i <= len; i++) {

            Object object3 = s1.pop();
            System.out.println("出栈的元素是：" + object3);
            s2.push(object3);
        }

        System.out.println("------------------------------");
        // 最终打印栈中所有元素
        System.out.println("s1 = " + s1);

        System.out.println("------------------------------");
        // 对栈中所有元素一次出栈并打印
        len = s2.size();
        for (int i = 1; i <= len; i++) {

            Object object4 = s2.pop();
            System.out.println("出栈的元素是：" + object4); // 11 22 33 44 55
        }
    }
}

输出：
s1 = []
------------------------------
入栈的元素是：11
栈中的元素有：[11]
入栈的元素是：22
栈中的元素有：[11, 22]
入栈的元素是：33
栈中的元素有：[11, 22, 33]
入栈的元素是：44
栈中的元素有：[11, 22, 33, 44]
入栈的元素是：55
栈中的元素有：[11, 22, 33, 44, 55]
------------------------------
栈顶的元素是：55
------------------------------
出栈的元素是：55
出栈的元素是：44
出栈的元素是：33
出栈的元素是：22
出栈的元素是：11
------------------------------
s1 = []
------------------------------
出栈的元素是：11
出栈的元素是：22
出栈的元素是：33
出栈的元素是：44
出栈的元素是：55

Process finished with exit code 0

6、Queue集合（重点）

（1）基本概念

• java.util.Queue集合是Collection集合的子集合，与List集合属于平级关系。
• 该集合的主要用于描述具有先进先出特征的数据结构，叫做队列(first in first out FIFO)。
• 该集合的主要实现类是LinkedList类，因为该类在增删方面比较有优势。

（2）常用的方法

方法声明                         功能介绍
boolean offer(E e)          将一个对象添加至队尾，若添加成功则返回true
E poll()                    从队首删除并返回一个元素
E peek()                    返回队首的元素（但并不删除）

案例题目：

• 准备一个Queue集合，将数据11、22、33、44、55依次入队并打印，然后查看队首元素并打印，然后将队列中所有数据依次出队并打印。

package com.FirstStage.ThridModule.Four;

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class QueueTest {

    public static void main(String[] args) {

        // 准备一个Queue集合并打印
        Queue queue = new LinkedList();
        System.out.println("队列中元素有：" + queue);

        System.out.println("-----------------------------");
        // 将数据11,22,33,44,55依次入队并打印
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {

            boolean offer = queue.offer(i * 11);
            System.out.println("offer = " + offer);
            System.out.println("队列中元素有：" + queue);
        }

        System.out.println("------------------------------------");
        // 查看队首元素并打印
        Object peek = queue.peek();
        System.out.println("队首的元素是：" + peek);

        System.out.println("---------------------------------------");
        // 将队列中的所有元素依次出队并打印
        int len = queue.size();
        for (int i = 0; i < len; i++) {

            Object poll = queue.poll();
            System.out.println("出队的元素是：" + poll);
            System.out.println("队列中的元素是：" + queue);
        }

        System.out.println("-----------------------------------------");
        // 查看队列中的最终元素
        System.out.println("queue = " + queue);
    }
}

输出：
队列中元素有：[]
-----------------------------
offer = true
队列中元素有：[11]
offer = true
队列中元素有：[11, 22]
offer = true
队列中元素有：[11, 22, 33]
offer = true
队列中元素有：[11, 22, 33, 44]
offer = true
队列中元素有：[11, 22, 33, 44, 55]
------------------------------------
队首的元素是：11
---------------------------------------
出队的元素是：11
队列中的元素是：[22, 33, 44, 55]
出队的元素是：22
队列中的元素是：[33, 44, 55]
出队的元素是：33
队列中的元素是：[44, 55]
出队的元素是：44
队列中的元素是：[55]
出队的元素是：55
队列中的元素是：[]
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queue = []

Process finished with exit code 0