Java（十四）——集合

集合

目录

• 一、集合分类及关系
• 二、集合的特点
• 三、List接口
  • 1、接口方法
  • 2、实现类区别
  • 3、遍历List
  • 4、比较List中的元素是否相等
• 四、Set接口
  • 1、接口方法
  • 2、实现类
  • 3、遍历
• 五、Map接口
  • 1、存键值对——put(key, value)
  • 2、取数据——get(key)
  • 3、其他方法
  • 4、遍历Map
  • 5、获取value原理
  • 6、注意点

一、集合分类及关系

Java的java.util包主要提供了以下三种类型的集合：

• List：一种有序元素可重复列表的集合，例如，按索引排列的Student的List；
• Set：一种无序元素不能重复的集合，例如，所有无重复名称的Student的Set；
• Map：一种通过键值（key-value）查找的映射表集合，例如，根据Student的name查找对应Student的Map。

Java标准库自带的java.util包提供了集合类：Collection，它是除Map外所有其他集合类的根接口

二、集合的特点

• 一是实现了接口和实现类相分离，例如，有序表的接口是List，具体的实现类有ArrayList，LinkedList等

• 二是支持泛型，我们可以限制在一个集合中只能放入同一种数据类型的元素

  ArrayList<String> al = new ArrayList<String>();
  

• 三是访问集合总是通过统一的方式——迭代器（Iterator）来实现

三、List接口

1、接口方法

List接口有两个实现类：ArrayList类和LinkedList类

// List接口的接口方法
void add(E e)			// 在末尾添加一个元素
void add(int index, E e)       // 在指定索引添加一个元素
int remove(int index)			// 删除指定索引的元素
int remove(Object e)		// 删除某个元素
E get(int index)			// 获取指定索引的元素
int size()			// 获取链表大小（包含元素的个数）

2、实现类区别

• ArrayList类
  添加元素，但是数组已满，没有空闲位置的时候，ArrayList先创建一个更大的新数组，然后把旧数组的所有元素复制到新数组，紧接着用新数组取代旧数组

• LinkedList类

  它的内部每个元素都指向下一个元素

	ArrayList	LinkedList
获取指定元素	速度很快	需要从头开始查找元素
添加元素到末尾	速度很快	速度很快
在指定位置添加/删除	需要移动元素	不需要移动元素
内存占用	少	较大

所以，优先使用ArrayList

3、遍历List

• 使用list.size()进行for循环，只能应用于ArrayList，不能应用于LinkedList

• 使用迭代器Iterator来访问List，Iterator是由List的实例调用iterator()方法的时候创建的

Iterator对象有两个方法：boolean hasNext()判断是否有下一个元素，E next()返回下一个元素

import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = List.of("apple", "pear", "banana");
        for (Iterator<String> it = list.iterator(); it.hasNext(); ) {
            String s = it.next();
            System.out.println(s);
        }
    }
}

for each循环遍历集合

// for each循环本身就可以帮我们使用Iterator遍历

import java.util.List;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = List.of("apple", "pear", "banana");
        for (String s : list) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}

4、比较List中的元素是否相等

• 在List中查找元素时，List的实现类通过元素的equals()方法比较两个元素是否相等，因此，放入的元素必须正确覆写equals()方法，Java标准库提供的String、Integer等已经覆写了equals()方法

• 如果不调用List的contains()、indexOf()这些方法，那么放入的元素就不需要实现equals()方法。

元素对象重写equals()方法：

1. 先确定实例“相等”的逻辑，即哪些字段相等，就认为实例相等；

2. 用instanceof判断传入的待比较的Object是不是当前类型，如果是，继续比较，否则，返回false；

3. 对引用类型用Objects.equals(a, b)比较，对基本类型直接用==比较。

public boolean equals(Object o) {
    if (o instanceof Person) {
        Person p = (Person) o;
        boolean nameEquals = false;
        if (this.name == null && p.name == null) {
            nameEquals = true;
        }
        if (this.name != null) {
            nameEquals = this.name.equals(p.name);
        }
        return nameEquals && this.age == p.age;
    }
    return false;
}

// 重写equals()方法，简写版
public boolean equals(Object o) {
    if (o instanceof Person) {
        Person p = (Person) o;
        return Objects.equals(this.name, p.name) && this.age == p.age;
    }
    return false;
}

四、Set接口

放入Set的元素，要正确实现equals()和hashCode()方法，否则该元素无法正确地放入Set

1、接口方法

boolean add(E e)		// 将元素添加进Set<E>
boolean remove(Object e)		// 将元素从Set<E>删除
boolean contains(Object e)   //	判断是否包含元素

2、实现类

• HashSet是无序的，因为它实现了Set接口，并没有实现SortedSet接口
• TreeSet是有序的，因为它实现了SortedSet接口

3、遍历

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new HashSet<>();
        set.add("apple");
        set.add("banana");
        set.add("pear");
        set.add("orange");
        for (String s : set) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}

五、Map接口

Map也是一个接口，最常用的实现类是HashMap

Map是一种 键-值 映射表，当我们调用put(K key, V value)方法时，就把key和value做了映射并放入Map。当我们调用V get(K key)时，就可以通过key获取到对应的value。如果key不存在，则返回null。

1、存键值对——put(key, value)

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Student s = new Student("Xiao Ming", 99);
        Map<String, Student> map = new HashMap<>();
        map.put("Xiao Ming", s); // 将"Xiao Ming"和Student实例映射并关联

    }
}

2、取数据——get(key)

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Student s = new Student("Xiao Ming", 99);
        Map<String, Student> map = new HashMap<>();
        map.put("Xiao Ming", s); // 将"Xiao Ming"和Student实例映射并关联
		Student target = map.get("Xiao Ming"); // 通过key查找并返回映射的Student实例

    }
}

3、其他方法

boolean containsKey(K key)    // 查询某个key是否存在
boolean	isEmpty()  // 判断是否为空
Set<K>	keySet()    //  获取map中所有key，一个Set集合
V	remove(Object key)   //  更具key删除数据
int	size()    // 获取 key-value的数量

4、遍历Map

（1）遍历 key来获取所有value

通过for each遍历keySet()

// 遍历 key来获取所有value
public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
        map.put("apple", 123);
        map.put("pear", 456);
        map.put("banana", 789);
        for (String key : map.keySet()) {
            Integer value = map.get(key);
            System.out.println(key + " = " + value);
        }
    }

（2）同时遍历key和value

for each遍历entrySet()，直接获取key-value

public static void main(String[] args) {
    Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
    map.put("apple", 123);
    map.put("pear", 456);
    map.put("banana", 789);
    // 利用entrySet()将映射关系存到Set中
    for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {
        // 通过Entry对象的getKey，getValue获取 key和value
        String key = entry.getKey();
        Integer value = entry.getValue();
        System.out.println(key + " = " + value);
    }
}

5、获取value原理

• 它内部通过空间换时间的方法，用一个大数组存储所有value，并根据key直接计算出value应该存储在哪个索引

• 计算索引是调用key对象的hashCode()方法

6、注意点

当key 是自定义类型的时候，必须重写hashCode()，equals()