Java上机实验报告(3)

一、任务简要描述

1、集合类的使用举例

Collection接口

   Collection是最基本的集合接口,一个Collection代表一组Object,即Collection的元素(Elements)。一些 Collection允许相同的元素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。Java SDK不提供直接继承自Collection的类,Java SDK提供的类都是继承自Collection的“子接口”如ListSet

   所有实现Collection接口的类都必须提供两个标准的构造函数:无参数的构造函数用于创建一个空的Collection,有一个 Collection参数的构造函数用于创建一个新的Collection,这个新的Collection与传入的Collection有相同的元素。后 一个构造函数允许用户复制一个Collection

   如何遍历Collection中的每一个元素?不论Collection的实际类型如何,它都支持一个iterator()的方法,该方法返回一个迭代子,使用该迭代子即可逐一访问Collection中每一个元素。典型的用法如下:

1  Iterator it = collection.iterator(); // 获得一个迭代子
2      while(it.hasNext()) {
3       Object obj = it.next(); // 得到下一个元素

 

  由Collection接口派生的两个接口是ListSet

 

List接口

   List是有序的Collection,使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置。用户能够使用索引(元素在List中的位置,类似于数组下标)来访问List中的元素,这类似于Java的数组。

 和下面要提到的Set不同,List允许有相同的元素。

   除了具有Collection接口必备的iterator()方法外,List还提供一个listIterator()方法,返回一个 ListIterator接口,和标准的Iterator接口相比,ListIterator多了一些add()之类的方法,允许添加,删除,设定元素, 还能向前或向后遍历。

   实现List接口的常用类有LinkedListArrayListVectorStack

 

LinkedList

   LinkedList实现了List接口,允许null元素。此外LinkedList提供额外的getremoveinsert方法在 LinkedList的首部或尾部。这些操作使LinkedList可被用作堆栈(stack),队列(queue)或双向队列(deque)。

   注意LinkedList没有同步方法。如果多个线程同时访问一个List,则必须自己实现访问同步。一种解决方法是在创建List时构造一个同步的List

     

1 List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));

 

 

 

 

ArrayList

  ArrayList实现了可变大小的数组。它允许所有元素,包括nullArrayList没有同步。

sizeisEmptygetset方法运行时间为常数。但是add方法开销为分摊的常数,添加n个元素需要O(n)的时间。其他的方法运行时间为线性。

   每个ArrayList实例都有一个容量(Capacity),即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加,但是增长算法 并没有定义。当需要插入大量元素时,在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。

   和LinkedList一样,ArrayList也是非同步的(unsynchronized)。

 

Vector

  Vector非常类似ArrayList,但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator,虽然和 ArrayList创建的Iterator是同一接口,但是,因为Vector是同步的,当一个Iterator被创建而且正在被使用,另一个线程改变了 Vector的状态(例如,添加或删除了一些元素),这时调用Iterator的方法时将抛出 ConcurrentModificationException,因此必须捕获该异常。

 

Stack

   Stack继承自Vector,实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。基本的pushpop 方法,还有peek方法得到栈顶的元素,empty方法测试堆栈是否为空,search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。

 

Set接口

  Set是一种不包含重复的元素的Collection,即任意的两个元素e1e2都有e1.equals(e2)=falseSet最多有一个null元素。

   很明显,Set的构造函数有一个约束条件,传入的Collection参数不能包含重复的元素。

   请注意:必须小心操作可变对象(Mutable Object)。如果一个Set中的可变元素改变了自身状态导致Object.equals(Object)=true将导致一些问题。

 

Map接口

   请注意,Map没有继承Collection接口,Map提供keyvalue的映射。一个Map中不能包含相同的key,每个key只能映射一个 valueMap接口提供3种集合的视图,Map的内容可以被当作一组key集合,一组value集合,或者一组key-value映射。

 

Hashtable

   Hashtable继承Map接口,实现一个key-value映射的哈希表。任何非空(non-null)的对象都可作为key或者value

   添加数据使用put(key, value),取出数据使用get(key),这两个基本操作的时间开销为常数。

Hashtable通过initial capacityload factor两个参数调整性能。通常缺省的load factor 0.75较好地实现了时间和空间的均衡。增大load factor可以节省空间但相应的查找时间将增大,这会影响像getput这样的操作。

 使用Hashtable的简单示例如下,将123放到Hashtable中,他们的key分别是”one”,”two”,”three”:

1 Hashtable numbers = new Hashtable();
2     numbers.put(“one”, new Integer(1));
3     numbers.put(“two”, new Integer(2));
4     numbers.put(“three”, new Integer(3));

 

  要取出一个数,比如2,用相应的key

1 Integer n = (Integer)numbers.get(“two”);
2     System.out.println(“two = ” + n);

 

  由于作为key的对象将通过计算其散列函数来确定与之对应的value的位置,因此任何作为key的对象都必须实现hashCodeequals方 法。hashCodeequals方法继承自根类Object,如果你用自定义的类当作key的话,要相当小心,按照散列函数的定义,如果两个对象相 同,即obj1.equals(obj2)=true,则它们的hashCode必须相同,但如果两个对象不同,则它们的hashCode不一定不同,如 果两个不同对象的hashCode相同,这种现象称为冲突,冲突会导致操作哈希表的时间开销增大,所以尽量定义好的hashCode()方法,能加快哈希 表的操作。

   如果相同的对象有不同的hashCode,对哈希表的操作会出现意想不到的结果(期待的get方法返回null),要避免这种问题,只需要牢记一条:要同时复写equals方法和hashCode方法,而不要只写其中一个。

   Hashtable是同步的。

 

HashMap

   HashMapHashtable类似,不同之处在于HashMap是非同步的,并且允许null,即null valuenull key。,但是将HashMap视为Collection时(values()方法可返回Collection),其迭代子操作时间开销和HashMap 的容量成比例。因此,如果迭代操作的性能相当重要的话,不要将HashMap的初始化容量设得过高,或者load factor过低。

 

WeakHashMap

   WeakHashMap是一种改进的HashMap,它对key实行“弱引用”,如果一个key不再被外部所引用,那么该key可以被GC回收。

二、问题及解决

Example_1

 1 class Cat{
 2     private int age;
 3     public Cat(int age)
 4     {
 5         this.age = age;
 6     }
 7     public int getAge()
 8     {
 9         return this.age;
10     }
11 }
12 public class arraylist {
13     public static void main(String[] args)
14     {
15         List <Cat>cats = new ArrayList<Cat>();
16         for(int i=0; i<10; i++)
17         {
18             cats.add(new Cat(i));
19         }
20         Cat cat = null;
21         Iterator ite = cats.iterator();
22         System.out.println("使用迭代器Iterator遍历ArrayList集合元素:");
23         while(ite.hasNext())
24         {
25             cat = (Cat)ite.next();
26             System.out.println(cat.getAge() + " ");
27         }
28         //限定迭代器中元素的类型
29         Iterator <Cat>ite1 = cats.iterator();
30         System.out.println("\n使用迭代器Iterator元素类型的方式遍历ArrayList集合元素:");
31         while(ite1.hasNext())
32         {
33             cat = ite1.next();
34             System.out.println(cat.getAge() + " ");
35         }
36     }
37 }

 

输出结果:

 

Example_2

 1 package collection_3;
 2 
 3 import java.util.*;
 4 
 5 //使用LinkedList模拟栈
 6 public class linklist1 {
 7     private LinkedList list = new LinkedList();
 8     public void push(Object v)
 9     {
10         list.addFirst(v);
11     }
12     public Object top()
13     {
14         return list.getFirst();
15     }
16     public Object pop()
17     {
18         return list.removeFirst();
19     }
20     
21     public static void main(String[] args)
22     {
23         linklist1 stack = new linklist1();
24         for(int i=0; i<10; i++)
25         {
26             stack.push(new Integer(i));
27         }
28         System.out.println(stack.top());
29         System.out.println(stack.pop());
30         System.out.println(stack.pop());
31         System.out.println(stack.top());
32     }
33 }

 

输出结果:

 

Example_3

 1 package collection_3;
 2 
 3 import java.util.*;
 4 
 5 //使用LinkedList模拟队列
 6 public class linklist2 {
 7     private LinkedList list = new LinkedList();
 8     public void put(Object v)
 9     {
10         list.addFirst(v);
11     }
12     public Object get()
13     {
14         return list.removeLast();
15     }
16     public boolean isEmpty()
17     {
18         return list.isEmpty();
19     }
20         
21     public static void main(String[] args)
22     {
23         linklist2 queue = new linklist2();
24         for(int i=0; i<10; i++)
25         {
26             queue.put(new Integer(i));
27         }
28         System.out.println("使用LinkedList模拟队列,队列中的元素如下:");
29         while(!queue.isEmpty())
30         {
31             System.out.println(queue.get() + " ");
32         }
33     }
34 }

 

输出结果:

 

Example_5

 1 package vector;
 2 
 3 public class Cat {
 4     private String name;
 5     private int age;
 6     
 7     public Cat(String name, int age)
 8     {
 9         this.name = name;
10         this.age = age;
11     }
12     
13     public String getName()
14     {
15         return this.name;
16     }
17     public int getAge()
18     {
19         return this.age;
20     }
21     public String toString()
22     {
23         return getName() + "," + getAge();
24     }
25 }
26 
27 public class vector {
28     public static void main(String args[])
29     {
30         Vector <Cat>cats = new Vector<Cat>();
31         cats.add(new Cat("Jetty", 1));
32         cats.add(new Cat("Carr", 3));
33         for(int i=cats.size()-1; i>=0; i--)
34         {
35             System.out.println(cats.get(i));
36         }
37     }
38 }

 

输出结果:

 

 

Example_6

 1 package map;
 2 
 3 class Cat {
 4     private String name;
 5     private int age;
 6     
 7     public Cat(String name, int age)
 8     {
 9         this.name = name;
10         this.age = age;
11     }
12     
13     public String getName()
14     {
15         return this.name;
16     }
17     public int getAge()
18     {
19         return this.age;
20     }
21     public String toString()
22     {
23         return getName() + "," + getAge();
24     }
25 }
26 package map;
27 
28 import java.util.*;
29 
30 public class example_6 {
31     public static void main(String[] args)
32     {
33         Map <String, Cat>cats = new HashMap <String, Cat>();
34         cats.put("Jetty", new Cat("Jetty", 1));
35         cats.put("Carr", new Cat("Carr", 3));
36         Cat cat = cats.get("Carr");
37         System.out.println(cat);
38         
39         Set <String>keys = cats.keySet();
40         Iterator <String>ite = keys.iterator();
41         while(ite.hasNext())
42         {
43             System.out.println(cats.get(ite.next()));
44         }
45     }
46 }

 

输出结果:

 

 

总结:如果涉及到堆栈,队列等操作,应该考虑用List,对于需要快速插入,删除元素,应该使用LinkedList,如果需要快速随机访问元素,应该使用ArrayList
  如果程序在单线程环境中,或者访问仅仅在一个线程中进行,考虑非同步的类,其效率较高,如果多个线程可能同时操作一个类,应该使用同步的类。
  要特别注意对哈希表的操作,作为key的对象要正确复写equalshashCode方法。
  尽量返回接口而非实际的类型,如返回List而非ArrayList,这样如果以后需要将ArrayList换成LinkedList时,客户端代码不用改变。这就是针对抽象编程。

posted @ 2019-06-30 09:35  库妍  阅读(728)  评论(0编辑  收藏  举报