java学习笔记 --- 集合
1、定义：集合是一种容器，专门用来存储对象
数组和集合的区别?
A:长度区别
数组的长度固定
集合长度可变
B:内容不同
数组存储的是同一种类型的元素
而集合可以存储不同类型的元素
C:元素的数据类型问题
数组可以存储基本数据类型，也可以存储引用数据类型
集合只能存储引用类型
2、集合的继承体系结构
由于需求不同，Java就提供了不同的集合类。这多个集合类的数据结构不同，但是它们都是要提供存储和遍历功能的，
我们把它们的共性不断的向上提取，最终就形成了集合的继承体系结构图。
Collection
|--List
|--ArrayList
|--Vector
|--LinkedList
|--Set
|--HashSet
|--TreeSet
3、Collection集合：集合体系的顶层接口
3.1 Collection的功能概述：
1：添加功能
boolean add(Object obj):添加一个元素
boolean addAll(Collection c):添加一个集合的元素
2:删除功能
void clear():移除所有元素
boolean remove(Object o):移除一个元素
boolean removeAll(Collection c):移除一个集合的元素(是一个还是所有)
3:判断功能
boolean contains(Object o)：判断集合中是否包含指定的元素
boolean containsAll(Collection c)：判断集合中是否包含指定的集合元素(是一个还是所有)
boolean isEmpty()：判断集合是否为空
4:长度功能
int size():元素的个数
5:交集功能
boolean retainAll(Collection c):两个集合都有的元素
6：把集合转换为数组，可以实现集合的遍历
Object[] toArray()
public class CollectionDemo { public static void main(String[] args) { // 测试不带All的方法 // 创建集合对象 // Collection c = new Collection(); //错误，因为接口不能实例化 Collection c = new ArrayList(); // boolean add(Object obj):添加一个元素 // System.out.println("add:"+c.add("hello")); c.add("hello"); c.add("world"); c.add("java"); // void clear():移除所有元素 // c.clear(); // boolean remove(Object o):移除一个元素 // System.out.println("remove:" + c.remove("hello")); // System.out.println("remove:" + c.remove("javaee")); // boolean contains(Object o)：判断集合中是否包含指定的元素 // System.out.println("contains:"+c.contains("hello")); // System.out.println("contains:"+c.contains("android")); // boolean isEmpty()：判断集合是否为空 // System.out.println("isEmpty:"+c.isEmpty()); //int size():元素的个数 System.out.println("size:"+c.size()); System.out.println("c:" + c); } }
public class CollectionDemo2 { public static void main(String[] args) { // 创建集合1 Collection c1 = new ArrayList(); c1.add("abc1"); c1.add("abc2"); c1.add("abc3"); c1.add("abc4"); // 创建集合2 Collection c2 = new ArrayList(); // c2.add("abc1"); // c2.add("abc2"); // c2.add("abc3"); // c2.add("abc4"); c2.add("abc5"); c2.add("abc6"); c2.add("abc7"); // boolean addAll(Collection c):添加一个集合的元素 // System.out.println("addAll:" + c1.addAll(c2)); //boolean removeAll(Collection c):移除一个集合的元素(是一个还是所有) //只要有一个元素被移除了，就返回true。 //System.out.println("removeAll:"+c1.removeAll(c2)); //boolean containsAll(Collection c)：判断集合中是否包含指定的集合元素(是一个还是所有) //只有包含所有的元素，才叫包含 // System.out.println("containsAll:"+c1.containsAll(c2)); //boolean retainAll(Collection c):两个集合都有的元素?思考元素去哪了，返回的boolean又是什么意思呢? //假设有两个集合A，B。 //A对B做交集，最终的结果保存在A中，B不变。 //返回值表示的是A是否发生过改变。 System.out.println("retainAll:"+c1.retainAll(c2)); System.out.println("c1:" + c1); System.out.println("c2:" + c2); } }
/* * 集合的遍历。其实就是依次获取集合中的每一个元素。 * * Object[] toArray():把集合转成数组，可以实现集合的遍历 */ public class CollectionDemo3 { public static void main(String[] args) { // 创建集合对象 Collection c = new ArrayList(); // 添加元素 c.add("hello"); // Object obj = "hello"; 向上转型 c.add("world"); c.add("java"); // 遍历 // Object[] toArray():把集合转成数组，可以实现集合的遍历 Object[] objs = c.toArray(); for (int x = 0; x < objs.length; x++) { // System.out.println(objs[x]); // 我知道元素是字符串，我在获取到元素的的同时，还想知道元素的长度。 // System.out.println(objs[x] + "---" + objs[x].length()); // 上面的实现不了，原因是Object中没有length()方法 // 我们要想使用字符串的方法，就必须把元素还原成字符串 // 向下转型 String s = (String) objs[x]; System.out.println(s + "---" + s.length()); } } }
3.2、Iterator iterator():迭代器，集合的专用遍历方式
Object next():获取元素,并移动到下一个位置。
NoSuchElementException：没有这样的元素，因为你已经找到最后了。
boolean hasNext():如果仍有元素可以迭代，则返回 true。
public class IteratorDemo { public static void main(String[] args) { // 创建集合对象 Collection c = new ArrayList(); // 创建并添加元素 // String s = "hello"; // c.add(s); c.add("hello"); c.add("world"); c.add("java"); // Iterator iterator():迭代器，集合的专用遍历方式 Iterator it = c.iterator(); // 实际返回的肯定是子类对象，这里是多态 while (it.hasNext()) { // System.out.println(it.next()); String s = (String) it.next(); System.out.println(s); } } }
3.3、在使用集合时需要注意一下几点：
1、集合中存储其实都是对象的地址。
2、集合中可以存储基本数值吗？不行，但是jdk1.5以后可以这么写，但是存储的还是对象(基本数据类型包装类对象)。
3、存储时提升了Object。取出时要使用元素的特有内容，必须向下转型。
4、List集合：存储的元素是有序的（存储和取出的元素一致），带索引的，可重复的。
4.1、List集合的特有功能：
A:添加功能
void add(int index,Object element):在指定位置添加元素
B:获取功能
Object get(int index):获取指定位置的元素
C:列表迭代器
ListIterator listIterator()：List集合特有的迭代器
D:删除功能
Object remove(int index)：根据索引删除元素,返回被删除的元素
E:修改功能
Object set(int index,Object element):根据索引修改元素，返回被修饰的元素
public class ListDemo { public static void main(String[] args) { // 创建集合对象 List list = new ArrayList(); // 添加元素 list.add("hello"); list.add("world"); list.add("java"); // void add(int index,Object element):在指定位置添加元素 // list.add(1, "android");//没有问题 // IndexOutOfBoundsException // list.add(11, "javaee");//有问题 // list.add(3, "javaee"); //没有问题 // list.add(4, "javaee"); //有问题 // Object get(int index):获取指定位置的元素 // System.out.println("get:" + list.get(1)); // IndexOutOfBoundsException // System.out.println("get:" + list.get(11)); // Object remove(int index)：根据索引删除元素,返回被删除的元素 // System.out.println("remove:" + list.remove(1)); // IndexOutOfBoundsException // System.out.println("remove:" + list.remove(11)); // Object set(int index,Object element):根据索引修改元素，返回被修饰的元素 System.out.println("set:" + list.set(1, "javaee")); System.out.println("list:" + list); } }
/* * List集合的特有遍历功能： * size()和get()方法结合使用 */ public class ListDemo2 { public static void main(String[] args) { // 创建集合对象 List list = new ArrayList(); // 添加元素 list.add("hello"); list.add("world"); list.add("java"); // Object get(int index):获取指定位置的元素 // System.out.println(list.get(0)); // System.out.println(list.get(1)); // System.out.println(list.get(2)); // IndexOutOfBoundsException // System.out.println(list.get(3)); // 用循环改进 // for (int x = 0; x < 3; x++) { // System.out.println(list.get(x)); // } // 如果元素过多，数起来就比较麻烦，所以我们使用集合的一个长度功能：size() // 最终的遍历方式就是：size()和get() for (int x = 0; x < list.size(); x++) { // System.out.println(list.get(x)); String s = (String) list.get(x); System.out.println(s); } } }
/* * 列表迭代器： * ListIterator listIterator()：List集合特有的迭代器 * 该迭代器继承了Iterator迭代器，所以，就可以直接使用hasNext()和next()方法。 * * 特有功能： * Object previous():获取上一个元素 * boolean hasPrevious():判断是否有元素 * * 注意：ListIterator可以实现逆向遍历，但是必须先正向遍历，才能逆向遍历，所以一般无意义，不使用。 */ public class ListIteratorDemo { public static void main(String[] args) { // 创建List集合对象 List list = new ArrayList(); list.add("hello"); list.add("world"); list.add("java"); // ListIterator listIterator() ListIterator lit = list.listIterator(); // 子类对象 // while (lit.hasNext()) { // String s = (String) lit.next(); // System.out.println(s); // } // System.out.println("-----------------"); // System.out.println(lit.previous()); // System.out.println(lit.previous()); // System.out.println(lit.previous()); // NoSuchElementException // System.out.println(lit.previous()); while (lit.hasPrevious()) { String s = (String) lit.previous(); System.out.println(s); } System.out.println("-----------------"); // 迭代器 Iterator it = list.iterator(); while (it.hasNext()) { String s = (String) it.next(); System.out.println(s); } System.out.println("-----------------"); } }
4.2、List的子类特点
ArrayList:
底层数据结构是数组，查询快，增删慢。
线程不安全，效率高。
Vector:
底层数据结构是数组，查询快，增删慢。
线程安全，效率低。
LinkedList:
底层数据结构是链表，查询慢，增删快。
线程不安全，效率高。
List有三个儿子，我们到底使用谁呢?
看需求(情况)。
要安全吗?
要：Vector(即使要安全，也不用这个了，后面有替代的)
不要：ArrayList或者LinkedList
查询多：ArrayList
增删多：LinkedList
如果你什么都不懂，就用ArrayList。
4.3、ArrayList集合
public class ArrayListDemo { public static void main(String[] args) { // 创建集合对象 ArrayList array = new ArrayList(); // 创建元素对象，并添加元素 array.add("hello"); array.add("world"); array.add("java"); // 遍历 Iterator it = array.iterator(); while (it.hasNext()) { String s = (String) it.next(); System.out.println(s); } System.out.println("-----------"); for (int x = 0; x < array.size(); x++) { String s = (String) array.get(x); System.out.println(s); } } }
4.4、Vector集合
/* * Vector的特有功能： * 1：添加功能 * public void addElement(Object obj) 相当于add() * 2：获取功能 * public Object elementAt(int index) 相当于get() * public Enumeration elements() 相当于Iterator iterator() * boolean hasMoreElements() hasNext() * Object nextElement() next() * * JDK升级的原因： * A:安全 * B:效率 * C:简化书写 */ public class VectorDemo { public static void main(String[] args) { // 创建集合对象 Vector v = new Vector(); // 添加功能 v.addElement("hello"); v.addElement("world"); v.addElement("java"); // 遍历 for (int x = 0; x < v.size(); x++) { String s = (String) v.elementAt(x); System.out.println(s); } System.out.println("------------------"); Enumeration en = v.elements(); // 返回的是实现类的对象 while (en.hasMoreElements()) { String s = (String) en.nextElement(); System.out.println(s); } } }
4.5、LinkedList集合
/* * LinkedList的特有功能： * A:添加功能 * public void addFirst(Object e)给头部添加元素 * public void addLast(Object e)给尾部添加元素 * B:获取功能 * public Object getFirst()获取头部元素 * public Obejct getLast()获取尾部元素 * C:删除功能 * public Object removeFirst()获取头部元素，并删除头部元素 * public Object removeLast()获取尾部元素，并删除尾部元素 */ public class LinkedListDemo { public static void main(String[] args) { // 创建集合对象 LinkedList link = new LinkedList(); // 添加元素 link.add("hello"); link.add("world"); link.add("java"); // public void addFirst(Object e) // link.addFirst("javaee"); // public void addLast(Object e) // link.addLast("android"); // public Object getFirst() // System.out.println("getFirst:" + link.getFirst()); // public Obejct getLast() // System.out.println("getLast:" + link.getLast()); // public Object removeFirst() System.out.println("removeFirst:" + link.removeFirst()); // public Object removeLast() System.out.println("removeLast:" + link.removeLast()); // 输出对象名 System.out.println("link:" + link); } }
5、set集合：存储的元素唯一，无序，方法和Collection一致。
/* * Collection * |--List * 有序(存储顺序和取出顺序一致),可重复 * |--Set * 无序(存储顺序和取出顺序不一致),唯一 * * HashSet：它不保证 set 的迭代顺序；特别是它不保证该顺序恒久不变。 * 注意：虽然Set集合的元素无序，但是，作为集合来说，它肯定有它自己的存储顺序， * 而你的顺序恰好和它的存储顺序一致，这代表不了有序，你可以多存储一些数据，就能看到效果。 */ public class SetDemo { public static void main(String[] args) { // 创建集合对象 Set<String> set = new HashSet<String>(); // 创建并添加元素 set.add("hello"); set.add("java"); set.add("world"); set.add("java"); set.add("world"); // 增强for for (String s : set) { System.out.println(s); } } }
5.1、HashSet集合：哈希表结构，不同步，保证元素唯一性的方式依赖于：hashCode(),equals()方法。查询速度快。
注意： 1、什么是哈希表呢？
哈希表底层使用的也是数组机制，数组中也存放对象，而这些对象往数组中存放时的位置比较特殊，当需要把这些对象给数组中存放时，那么会根据这些对象的特有数据结合相应的算法，算法这个对象在数组中的位置，然后把这个对象存放在数组中。而这样的数组就称为哈希数组，即就是哈希表。
2、保证元素唯一的原理
当给哈希表中存放元素时，需要根据元素的特有数据结合相应的算法，这个算法其实就是Object中的hashCode方法。由于任何对象都是Object类的子类，所以任何对象有拥有这个方法。即就是在给哈希表中存放对象时，会调用对象的hashCode方法，算出对象在表中的存放位置，这里需要注意，如果两个对象hashCode方法算出结果一样，这样现象称为哈希冲突，这时会调用对象的equals方法，比较这两个对象是不是同一个对象，如果equals方法返回的是true，那么就不会把第二个对象存放在哈希表中，如果返回的是false，就会把这个值存放在哈希表中。
总结：保证元素的唯一，其实就是根据对象的hashCode和equals方法来决定的。如果我们往集合中存放自定义的对象，那么保证其唯一，就必须复写hashCode和equals方法建立属于当前对象的比较方式。
/* * HashSet:保证元素唯一的原理 * A:底层数据结构是哈希表(是一个元素为链表的数组) * B:哈希表底层依赖两个方法：hashCode()和equals() * 步骤： * 首先比较哈希值 * 如果相同，继续走，比较地址值或者走equals() * 如果不同,就直接添加到集合中 * 按照方法的步骤来说： * 先看hashCode()值是否相同 * 相同:继续走equals()方法 * 返回true：说明元素重复，就不添加 * 返回false：说明元素不重复，就添加到集合 * 不同：就直接把元素添加到集合 * 如果类没有重写这两个方法，默认使用的Object()。一般来说不同相同。 * 而String类重写了hashCode()和equals()方法，所以，它就可以把内容相同的字符串去掉。只留下一个。 */ public class HashSetDemo { public static void main(String[] args) { // 创建集合对象 HashSet<String> hs = new HashSet<String>(); // 创建并添加元素 hs.add("hello"); hs.add("world"); hs.add("java"); hs.add("world"); // 遍历集合 for (String s : hs) { System.out.println(s); } } }
5.2、TreeSet集合：保证元素唯一，并能够对元素按照某种规则（自然排序和比较器排序）进行排序。
注意： 1、如何保证元素唯一性的呢？
使用的对象比较方法的结果是否为0，是0，视为相同元素不存。
2、排序原理
A:自然排序(元素具备比较性)
让元素所属的类实现自然排序接口 Comparable
B:比较器排序(集合具备比较性)
让集合的构造方法接收一个比较器接口的子类对象 Comparator
自然排序：
/* * 如果一个类的元素要想能够进行自然排序，就必须实现自然排序接口 */ public class Student implements Comparable<Student> { private String name; private int age; public Student() { super(); } public Student(String name, int age) { super(); this.name = name; this.age = age; } 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; } @Override public int compareTo(Student s) { // 主要条件 姓名的长度 int num = this.name.length() - s.name.length(); // 姓名的长度相同，不代表姓名的内容相同 int num2 = num == 0 ? this.name.compareTo(s.name) : num; // 姓名的长度和内容相同，不代表年龄相同，所以还得继续判断年龄 int num3 = num2 == 0 ? this.age - s.age : num2; return num3; } } /* * TreeSet：能够对元素按照某种规则进行排序。 * 排序有两种方式 * A:自然排序 * B:比较器排序 * * TreeSet集合的特点：排序和唯一 * * 通过观察TreeSet的add()方法，我们知道最终要看TreeMap的put()方法。 */ public class TreeSetDemo { public static void main(String[] args) { // 创建集合对象 // 自然顺序进行排序 TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<Integer>(); // 创建元素并添加 // 20,18,23,22,17,24,19,18,24 ts.add(20); ts.add(18); ts.add(23); ts.add(22); ts.add(17); ts.add(24); ts.add(19); ts.add(18); ts.add(24); // 遍历 for (Integer i : ts) { System.out.println(i); } } }
比较器排序
public class Student { private String name; private int age; public Student() { super(); } public Student(String name, int age) { super(); this.name = name; this.age = age; } 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; } } /* * 需求：请按照姓名的长度排序 * * TreeSet集合保证元素排序和唯一性的原理 * 唯一性：是根据比较的返回是否是0来决定。 * 排序： * A:自然排序(元素具备比较性) * 让元素所属的类实现自然排序接口 Comparable * B:比较器排序(集合具备比较性) * 让集合的构造方法接收一个比较器接口的子类对象 Comparator */ public class TreeSetDemo { public static void main(String[] args) { // 创建集合对象 // TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>(); //自然排序 // public TreeSet(Comparator comparator) //比较器排序 // TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>(new MyComparator()); // 如果一个方法的参数是接口，那么真正要的是接口的实现类的对象 // 而匿名内部类就可以实现这个东西，匿名内部类和下面的MyComparator效果一样 TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>(new Comparator<Student>() { @Override public int compare(Student s1, Student s2) { // 姓名长度 int num = s1.getName().length() - s2.getName().length(); // 姓名内容 int num2 = num == 0 ? s1.getName().compareTo(s2.getName()) : num; // 年龄 int num3 = num2 == 0 ? s1.getAge() - s2.getAge() : num2; return num3; } }); // 创建元素 Student s1 = new Student("linqingxia", 27); Student s2 = new Student("zhangguorong", 29); Student s3 = new Student("wanglihong", 23); Student s4 = new Student("linqingxia", 27); Student s5 = new Student("liushishi", 22); Student s6 = new Student("wuqilong", 40); Student s7 = new Student("fengqingy", 22); Student s8 = new Student("linqingxia", 29); // 添加元素 ts.add(s1); ts.add(s2); ts.add(s3); ts.add(s4); ts.add(s5); ts.add(s6); ts.add(s7); ts.add(s8); // 遍历 for (Student s : ts) { System.out.println(s.getName() + "---" + s.getAge()); } } }
//或者去掉匿名内部类。增加一个MyComparator类
public class MyComparator implements Comparator<Student> {
@Override
public int compare(Student s1, Student s2) {
// int num = this.name.length() - s.name.length();
// this -- s1
// s -- s2
// 姓名长度
int num = s1.getName().length() - s2.getName().length();
// 姓名内容
int num2 = num == 0 ? s1.getName().compareTo(s2.getName()) : num;
// 年龄
int num3 = num2 == 0 ? s1.getAge() - s2.getAge() : num2;
return num3;
}
}
5.3、LinkedHashSet:HashSet的一个子类，底层数据结构由哈希表和链表组成保证元素的唯一和有序。
哈希表保证元素的唯一性。
链表保证元素有序。(存储和取出是一致)
/* * LinkedHashSet:底层数据结构由哈希表和链表组成。 * 哈希表保证元素的唯一性。 * 链表保证元素有序。(存储和取出是一致) */ public class LinkedHashSetDemo { public static void main(String[] args) { // 创建集合对象 LinkedHashSet<String> hs = new LinkedHashSet<String>(); // 创建并添加元素 hs.add("hello"); hs.add("world"); hs.add("java"); hs.add("world"); hs.add("java"); // 遍历 for (String s : hs) { System.out.println(s); } } }
6、集合总结
Collection
|--List 有序,可重复
|--ArrayList
底层数据结构是数组，查询快，增删慢。
线程不安全，效率高
|--Vector
底层数据结构是数组，查询快，增删慢。
线程安全，效率低
|--LinkedList
底层数据结构是链表，查询慢，增删快。
线程不安全，效率高
|--Set 无序,唯一
|--HashSet
底层数据结构是哈希表。
如何保证元素唯一性的呢?
依赖两个方法：hashCode()和equals()
开发中自动生成这两个方法即可
|--LinkedHashSet
底层数据结构是链表和哈希表
由链表保证元素有序
由哈希表保证元素唯一
|--TreeSet
底层数据结构是红黑树。
如何保证元素排序的呢?
自然排序
比较器排序
如何保证元素唯一性的呢?
根据比较的返回值是否是0来决定
7、针对Collection集合我们到底使用谁呢
唯一吗?
是：Set
排序吗?
是：TreeSet
否：HashSet
如果你知道是Set，但是不知道是哪个Set，就用HashSet。
否：List
要安全吗?
是：Vector
否：ArrayList或者LinkedList
查询多：ArrayList
增删多：LinkedList
如果你知道是List，但是不知道是哪个List，就用ArrayList。
如果你知道是Collection集合，但是不知道使用谁，就用ArrayList。
如果你知道用集合，就用ArrayList。
8、在集合中常见的数据结构
ArrayXxx:底层数据结构是数组，查询快，增删慢
LinkedXxx:底层数据结构是链表，查询慢，增删快
HashXxx:底层数据结构是哈希表。依赖两个方法：hashCode()和equals()
TreeXxx:底层数据结构是二叉树。两种方式排序：自然排序和比较器排序
