最全的集合笔记（干货）
1.集合基础
1.1集合概述
集合类的特点：提供一种存储空间可变的存储模型，泛型。
ArrayList:
- 可调整大小的数组实现
是一种特殊的数据类型，泛型。
怎么用：
- 在出现E的地方使用引用数据类型替换即可
- 例：ArrayList
,ArrayList
1.2ArrayList构造方法和添加方法
- public ArrayList() 创建一个空的集合对象
- public boolean add(E e) 将指定的元素追加到此集合的末尾
- public void add(int index,E element) 在此集合的指定位置插入指定元素
- Demo01.java
package com.guoba.day1215.arraylist; import java.util.ArrayList; public class Demo01 { public static void main(String[] args) { ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<String>(); //添加元素 arrayList.add("hello");//0 arrayList.add("arraylist");//1 arrayList.add("good happy");//2 //arrayList.remove("hello"); //arrayList.set(2,"javase"); System.out.println(arrayList.get(0)); System.out.println(arrayList.get(1)); System.out.println(arrayList.get(2)); //System.out.println(arrayList.get(3));//IndexOutOfBoundsException //System.out.println(arrayList.size()); System.out.println(arrayList); } }
1.3ArrayList集合常用方法
- public boolean remove(Obiject o) 删除指定元素，返回删除是否成功
- public E remove(int index) 删除指定索引初的元素，返回被删除的元素
- public E set(int index,E element) 修改......
- public E get(int index) 返回指定索引处的元素
- public int size() 返回集合元素的个数（类似length）
- Demo_BianLiStudent.java
package com.guoba.studentinformationmanagement; /* 学生类 */ public class Student { private int id; private String name; private String sex; private int fraction;//分数 public Student() { } public Student(int id, String name, String sex, int fraction) { this.id = id; this.name = name; this.sex = sex; this.fraction = fraction; } public int getId() { return id; } public void setId(int id) { this.id = id; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public String getSex() { return sex; } public void setSex(String sex) { this.sex = sex; } public int getFraction() { return fraction; } public void setFraction(int fraction) { this.fraction = fraction; } @Override public String toString() { return "Student{" + "id=" + id + ", name='" + name + '\'' + ", sex='" + sex + '\'' + ", fraction=" + fraction + '}'; } }
package com.guoba.day1215.arraylist; import com.guoba.studentinformationmanagement.Student; import java.util.ArrayList; public class Demo_BianLiStudent { public static void main(String[] args) { //创建集合对象 ArrayList<Student> as = new ArrayList<>(3); //创建学生对象，并添加学生信息 Student student1 = new Student(1,"刘备","男",90); Student student2 = new Student(2,"张飞","男",89); Student student3 = new Student(3,"关羽","男",96); //为集合添加学生对象 as.add(student1); as.add(student2); as.add(student3); //循环遍历集合对象 for (int i = 0; i < as.size(); i++) { System.out.println(as.get(i).getId()+as.get(i).getName()+as.get(i).getSex()+as.get(i).getFraction()); } } }
1.4Arraylist特点
- （1）底层使用数组，有序可重复
- （2）查询快，增删慢
- （3）线程不安全，运行速度快
1.5使用场景：
- 当需要对数据进行遍历访问的情况下选用Array List
2.集合进阶
2.1Collection（单列）
Collection集合概述和使用
- 集合概述
- 是单列集合的顶层接口，它表示一组对象，这些对象也称为Cellction的元素
- JDK不提供此接口的任何实现，它提供更具体的子接口（如Set和List）实现
- 创建Cellection集合的对象
- 多态的方式
- 具体的实现类ArrayList
- 练习
（1）回顾
- 特点
- 提供一种储存空间可变的储存模型，储存的数据容量可以随时发生改变
（2）体系结构
List
- 元素是有序的、可重复，可以对列表中每个元素的插入位置进行精确地控制。
- 是一个有序容器，保持了每个元素的插入顺序，输出的顺序就是插入的顺序。
- 常用的实现类有 ArrayList、LinkedList 和 Vector。
2.2List
List接口的实现类
ArrayList
用法：
1.添加元素：add（）
2.删除元素：remove（）
3.清空元素：clear（）
4.集合长度：size（）
步骤：
1.List
2.添加元素
3.for循环遍历
for(int i = 0;i<list.size();i++){ System.out.println(list.get(i)); }
特点：
（1）底层使用数组，有序、可重复
（2）查询快，增删慢
（3）线程不安全，运行速度快
使用场景
当需要对数据进行遍历访问的情况下用ArrayList
- ArrayList底层使用了Object的数组作为容器去存储数据
- ArrayList 提供了使用索引的随意访问数据
- ArrayList 是线程非安全的，效率较高，查询速度高
LinkedList
特点：
- LinkedList底层使用了链表的数据结构
- LinkedList随机位置插入、删除数据时比线性表快，遍历比线性表慢。
- 相对于ArrayList，LinkedList 对于经常需要从 List 中添加或删除元素的场合更为合适。
- 和LinkedList一样，ArrayList也是非同步的（unsynchronized）
- 查询慢，增删快
- 线程不安全，运行速度快
用法：
- 起始位置添加元素：addFirst（）；
- 末尾位置添加元素：addLast（）；
- 删除起始位置元素：removeFirst（）；
- 删除末尾位置元素：removeLast（）；
步骤：
1.创建LinkedList集合
2.添加元素add（）
3.foreach遍历/迭代器
使用场景：
对数据进行多次增删和修改时采用LinkedList。
LinkedList和ArrayList集合的区别
- ArrayList：底层原理数组，有序可重复，有索引，长度可变，增删慢，查询快。
- LinkedList：底层是链表，无下标，增删快，查询慢
Vector
- Vector非常类似ArrayList，但是Vector是同步的，效率相对比较低
- Vector的底层结构也是数组，但是它们对数组的扩容方式不同
- 查询快，增删慢，效率低，线程安全
- 当Vector或ArrayList中的元素超过它的初始大小时,Vector会将它的容量翻倍,而ArrayList只增加50%的大小，这样ArrayList就有利于节约内存空间。
即Vector增长原来的一倍，ArrayList增加原来的0.5倍。
Stack栈继承于Vector，栈的存储特点是后进先出，
它基于动态数组实现的一个线程安全的栈，所以栈是线程安全的。
Set
- 元素无序的、不可重复。
- 无序容器，你无法保证每个元素的存储顺序，但是其中的TreeSet是特别的，TreeSet通过 Comparator 或者 Comparable 维护了一个排序顺序。
- 取出元素的方法只有迭代器和增强型for。
- 只允许一个 null 元素
- Set 接口最流行的几个实现类是 HashSet、LinkedHashSet 以及 TreeSet。
- Set和Map的底层联系密切，可以说想要了解Set直接先了解好Map即可
- Set说白了就是对Map的功能的限制
HashSet
用法：
- 是否有下一个：hasNext（）；
- 有下一个：next（）；
- 删除：remove（）；
- hashcode（）；判断哈希码值相等
- equals（）； 判断两个对象
特点：
（1）底层使用hashtable，无序不可重复
（2）无下标，没有get方法，遍历只能iterator
（3）线程不安全，运行速度快
使用场景
快速查找。
概述：
-
HashSet底层实现其实是HashMap(看源码可以知道)
-
HashSet实现了Set接口，它不允许集合中出现重复元素。
-
将对象存储在HashSet之前，要确保重写hashCode（）方法和equals（）方法，这样才能比较对象的值是否相等，确保集合中没有储存相同的对象。
-
HashSet实现Set接口，由哈希表（实际上是一个HashMap实例）支持。
-
在HashSet中，元素都存到HashMap键值对的Key上面，而Value时有一个统一的值private static final Object PRESENT = new Object();
-
当有新值加入时，底层的HashMap会判断Key值是否存在
-
线程非安全的
-
hashSet源码：
public class HashSet<E> extends AbstractSet<E> implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable { static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L; // 底层使用HashMap来保存HashSet中所有元素。 private transient HashMap<E,Object> map; // 定义一个虚拟的Object对象作为HashMap的value，将此对象定义为static final。 private static final Object PRESENT = new Object(); /** * 默认的无参构造器，构造一个空的HashSet。 * * 实际底层会初始化一个空的HashMap，并使用默认初始容量为16和加载因子0.75。 */ public HashSet() { map = new HashMap<E,Object>(); } /** * 构造一个包含指定collection中的元素的新set。 * * 实际底层使用默认的加载因子0.75和足以包含指定 * collection中所有元素的初始容量来创建一个HashMap。 * @param c 其中的元素将存放在此set中的collection。 */ public HashSet(Collection<? extends E> c) { map = new HashMap<E,Object>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16)); addAll(c); } /** * 以指定的initialCapacity和loadFactor构造一个空的HashSet。 * * 实际底层以相应的参数构造一个空的HashMap。 * @param initialCapacity 初始容量。 * @param loadFactor 加载因子。 */ public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) { map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor); } /** * 以指定的initialCapacity构造一个空的HashSet。 * * 实际底层以相应的参数及加载因子loadFactor为0.75构造一个空的HashMap。 * @param initialCapacity 初始容量。 */ public HashSet(int initialCapacity) { map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity); } /** * 以指定的initialCapacity和loadFactor构造一个新的空链接哈希集合。 * 此构造函数为包访问权限，不对外公开，实际只是是对LinkedHashSet的支持。 * * 实际底层会以指定的参数构造一个空LinkedHashMap实例来实现。 * @param initialCapacity 初始容量。 * @param loadFactor 加载因子。 * @param dummy 标记。 */ HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) { map = new LinkedHashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor); } /** * 返回对此set中元素进行迭代的迭代器。返回元素的顺序并不是特定的。 * * 底层实际调用底层HashMap的keySet来返回所有的key。 * 可见HashSet中的元素，只是存放在了底层HashMap的key上， * value使用一个static final的Object对象标识。 * @return 对此set中元素进行迭代的Iterator。 */ public Iterator<E> iterator() { return map.keySet().iterator(); } /** * 返回此set中的元素的数量（set的容量）。 * * 底层实际调用HashMap的size()方法返回Entry的数量，就得到该Set中元素的个数。 * @return 此set中的元素的数量（set的容量）。 */ public int size() { return map.size(); } /** * 如果此set不包含任何元素，则返回true。 * * 底层实际调用HashMap的isEmpty()判断该HashSet是否为空。 * @return 如果此set不包含任何元素，则返回true。 */ public boolean isEmpty() { return map.isEmpty(); } /** * 如果此set包含指定元素，则返回true。 * 更确切地讲，当且仅当此set包含一个满足(o==null ? e==null : o.equals(e)) * 的e元素时，返回true。 * * 底层实际调用HashMap的containsKey判断是否包含指定key。 * @param o 在此set中的存在已得到测试的元素。 * @return 如果此set包含指定元素，则返回true。 */ public boolean contains(Object o) { return map.containsKey(o); } /** * 如果此set中尚未包含指定元素，则添加指定元素。 * 更确切地讲，如果此 set 没有包含满足(e==null ? e2==null : e.equals(e2)) * 的元素e2，则向此set 添加指定的元素e。 * 如果此set已包含该元素，则该调用不更改set并返回false。 * * 底层实际将将该元素作为key放入HashMap。 * 由于HashMap的put()方法添加key-value对时，当新放入HashMap的Entry中key * 与集合中原有Entry的key相同（hashCode()返回值相等，通过equals比较也返回true）， * 新添加的Entry的value会将覆盖原来Entry的value，但key不会有任何改变， * 因此如果向HashSet中添加一个已经存在的元素时，新添加的集合元素将不会被放入HashMap中， * 原来的元素也不会有任何改变，这也就满足了Set中元素不重复的特性。 * @param e 将添加到此set中的元素。 * @return 如果此set尚未包含指定元素，则返回true。 */ public boolean add(E e) { return map.put(e, PRESENT)==null; } /** * 如果指定元素存在于此set中，则将其移除。 * 更确切地讲，如果此set包含一个满足(o==null ? e==null : o.equals(e))的元素e， * 则将其移除。如果此set已包含该元素，则返回true * （或者：如果此set因调用而发生更改，则返回true）。（一旦调用返回，则此set不再包含该元素）。 * * 底层实际调用HashMap的remove方法删除指定Entry。 * @param o 如果存在于此set中则需要将其移除的对象。 * @return 如果set包含指定元素，则返回true。 */ public boolean remove(Object o) { return map.remove(o)==PRESENT; } /** * 从此set中移除所有元素。此调用返回后，该set将为空。 * * 底层实际调用HashMap的clear方法清空Entry中所有元素。 */ public void clear() { map.clear(); } /** * 返回此HashSet实例的浅表副本：并没有复制这些元素本身。 * * 底层实际调用HashMap的clone()方法，获取HashMap的浅表副本，并设置到HashSet中。 */ public Object clone() { try { HashSet<E> newSet = (HashSet<E>) super.clone(); newSet.map = (HashMap<E, Object>) map.clone(); return newSet; } catch (CloneNotSupportedException e) { throw new InternalError(); } } }
TreeSet（二叉树）：
特点：
元素有序，这里的顺序不是值存储和取出的顺序，而是按照一定的规则进行排序，具体排序的方式取决于构造方法。
- TreeSet（）：根据其元素的自然排序进行排序
- TreeSet（Comparator compartor）：根据指定的比较器进行排序。
（1）底层原理：
TreeSet实现了继承于Set接口的SortedSet接口，支持自然排序和定制排序，
（2）无序且可排序（自然排序）、不可重复的，无索引，查询快。
（3）没有带索引，不能使用普通for循环比遍历
使用场景：
需要排序时使用。
HashSet和TreeSet的区别
49.HashSet和TreeSet有什么区别？
相同点：1、单列存储 2、元素不可重复
不同点：1、底层数据结构不同（HashSet=哈希表结构 TreeSet=二叉树结构）
2、数据唯一性依据不同（HashSet通过重写hashcode和equals TreeSet通过compareable接口）
3、有序性不同，HashSet无序，TreeSet有序
LinkedHashSet：E表示集合中存储的元素类型
- 特点：
- （1）底层原理：作为HashSet的子类，比它多了一条链表，这条链用来记录元素顺序。哈希表和链表实现Set接口。
- （2）有序的（按输入的顺序排序由链表保证）、不可重复的（有哈希表保证），无索引、查询快
package com.guoba.day1215.arraylist.Demo; import java.util.HashSet; import java.util.LinkedHashSet; /* 需求： 创建一个储存学生对象的集合，储存三个学生对象， 使用程序实现在控制台遍历集合 要求： 学生对象的成员变量相同，我们就认为是同一个对象 思路： 1.定义学生类 2.创建hashset集合对象 3.创建学生对象 4.把学生添加到集合 5.遍历集合（增强for循环实现） 6.在学生类中重写两个方法equals和hashcode */ public class LinkedHashSetDemo { public static void main(String[] args) { Student student1 = new Student("张三",18); Student student2 = new Student("李四",19); Student student3 = new Student("张三",18); LinkedHashSet<Student> linkedHashSet = new LinkedHashSet<Student>(); linkedHashSet.add(student1); linkedHashSet.add(student2); linkedHashSet.add(student3); for (Student s : linkedHashSet) { System.out.println(s.toString());//需要重写hashcode和equals } } }
package com.guoba.day1215.arraylist.Demo; public class Student { private String name; private int age; public Student() { } public Student(String name, int age) { 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 boolean equals(Object o) { if (this == o) return true; if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false; Student student = (Student) o; if (age != student.age) return false; return name != null ? name.equals(student.name) : student.name == null; } @Override public int hashCode() { int result = name != null ? name.hashCode() : 0; result = 31 * result + age; return result; } @Override public String toString() { return "姓名：" + name + "\t" + "年龄：" + age; } }
并发修改异常
- ConcurrentModfication
- 产生原因
- 迭代器遍历过程中，通过集合对象修改了集合中的元素长度，造成了迭代器元素 中判断预期修改值和实际修改值不一致。
- 解决方案
- 用for循环遍历，然后用集合对象做对应的操作即可
常见数据结构之栈
- 数据进入栈模型的过程称为：压/进栈
- 数据离开栈模型的过程称为：弹/出栈
- 栈是一种数据先进后出的模型
常见的数据结构之队列
- 数据从后端进入队列的模型称为：入队列
- 数据从前端离开队列模型的过程称为：出队列
常见的数据结构之数组
- 查询数据通过索引定位
- 查询任意数据耗时相同
- 查询效率高
- 删除数据时，要将原始数据删除，
- 同时后面每个数据迁移，
- 删除效率低
- 添加数据时，添加位置后的每个数据前移，
- 添加效率极低
双向链表
2.4泛型
2.5Map
HashMap
键值对形式存数据。
用法：
（1）存值：put(key,value)；
（2）获取所有键：keySet（）；
（3）通过键获取值get（key）；
（4）移除整行数据：remove（）；
（5）集合长度：size（）；
（6）清空：clear（）；
步骤：
1.创建Map集合
2.存值map.put();
3.Set keys = map.keySet（）；//获取所有键
4.Iterator
Set<Map.Entry<Key,Value>> entrySet();//Map接口方法
特点：
1.用于存储映射关系数据
2.键值对（key，value）形式存储
3.key值不重复，value可重复，且可为null；
4.不保存基本类型数据，存对象。
5.是顶级接口，与Collection是不同体系
使用场景：
适用于Map中插入，删除和定位元素
hashTable
- key不可重复，value可重复
- 底层哈希表
- key和value均不能为null
hashMap和hashTable的区别
- 1.hashmap允许出现空值
- 2.线程异步，效率较高
- 继承自AbstarctMap
- 1.hashtable不允许出现空值，空键
- 2.线程同步，效率低
TreeMap
特点
（1）key不可重复，value可重复
（2）底层二叉树
使用场景：
- 适用于按自然是内需或自定义顺序遍历键（key）
哈希表
哈希表
- 底层采用数组+链表实现，可以说视一个元素为链表的数组。
- 原理：先将要存的数据计算哈希值，若哈希表为初始化，则先初始化，
- 然后用哈希值对数组长度取余，取余得到的值就是要存储的数组的位置。
- 然后判断此位置是否存在元素，若存在则比较哈希值，
- 哈希值不同则存储，若不存在元素，则直接存储。
- 若哈希值不同则用equals判断，若字符串内容相同，
- 则不存储，若不同则存储。
- 从而确保了存储元素的唯一性。
案例：hashset集合储存学生对象并遍历
package com.guoba.day1215.arraylist.Demo; import java.util.HashSet; /* 需求： 创建一个储存学生对象的集合，储存三个学生对象， 使用程序实现在控制台遍历集合 要求： 学生对象的成员变量相同，我们就认为是同一个对象 思路： 1.定义学生类 2.创建hashset集合对象 3.创建学生对象 4.把学生添加到集合 5.遍历集合（增强for循环实现） 6.在学生类中重写两个方法equals和hashcode */ public class HashSetDemo { public static void main(String[] args) { HashSet<Student> hashSet = new HashSet<Student>(); Student student1 = new Student("张三",18); Student student2 = new Student("李四",19); Student student3 = new Student("张三",18); hashSet.add(student1); hashSet.add(student2); hashSet.add(student3); for (Student s : hashSet) { System.out.println(s.getName()+s.getAge());//需要重写hashcode和equals // System.out.println(s); } } }
package com.guoba.day1215.arraylist.Demo; /* 学生类 */ public class Student { private String name; private int age; public Student() { } public Student(String name, int age) { 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 boolean equals(Object o) { if (this == o) return true; if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false; Student student = (Student) o; if (age != student.age) return false; return name != null ? name.equals(student.name) : student.name == null; } @Override public int hashCode() { int result = name != null ? name.hashCode() : 0; result = 31 * result + age; return result; } }
总结：
- 所有Java集合类都位于java.utils包中，，与Java数组不同，Java集合不能存放基本数据类型，而只能存放对象
- Java集合类主要由两个接口派生而出，即Collection和Map接口。Collection和Map都是Java集合最顶层的父接口，这两个接口包含其他的子接口和实现类。
- List集合代表一个元素是有序的、且可以重复的、可以为null的集合。可以通过get（int index）取出下标为index的元素。
- List最常见的实现类是ArrayList和LinkedList。
- 当对集合元素进行频繁的读取操作时，使用ArrayList效率比较高
- 当对集合元素进行频繁增删操作时，用LinkedList效率比较高
- Set集合不允许包含相同的元素，Set的排列顺序可能与添加顺序不同，set元素值可以为NUll，
- hashSet是Set接口的常用实现类，可以通过重写equals和hashcode方法定义对象相等逻辑。
- Iterator迭代器提供了遍历集合Collection元素的统一接口。
- Map用于保存具有映射关系的数据。Map集合中保留着两组值，一组值用于保存Map里的Key，另外一组值保存Map的Value。且Key和Value可以为Null；
- Map接口的put用于添加一对键值对，用get返回键值对。
