day16_02集合

## 1.Set集合

### 1.1Set集合概述和特点【应用】

+ 不可以存储重复元素

+ 没有索引,不能使用普通for循环遍历

### 1.2Set集合的使用【应用】

存储字符串并遍历

```java

public class MySet1 {

public static void main(String[] args) {

//创建集合对象

Set<String> set = new TreeSet<>();

//添加元素

set.add("ccc");

set.add("aaa");

set.add("aaa");

set.add("bbb");

// for (int i = 0; i < set.size(); i++) {

// //Set集合是没有索引的，所以不能使用通过索引获取元素的方法

// }

 

//遍历集合

Iterator<String> it = set.iterator();

while (it.hasNext()){

String s = it.next();

System.out.println(s);

}

System.out.println("-----------------------------------");

for (String s : set) {

System.out.println(s);

}

}

}

```

## 2.TreeSet集合

### 2.1TreeSet集合概述和特点【应用】

+ 不可以存储重复元素

+ 没有索引

+ 可以将元素按照规则进行排序

+ TreeSet()：根据其元素的自然排序进行排序

+ TreeSet(Comparator comparator) ：根据指定的比较器进行排序

### 2.2TreeSet集合基本使用【应用】

存储Integer类型的整数并遍历

```java

public class TreeSetDemo01 {

public static void main(String[] args) {

//创建集合对象

TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<Integer>();

//添加元素

ts.add(10);

ts.add(40);

ts.add(30);

ts.add(50);

ts.add(20);

ts.add(30);

//遍历集合

for(Integer i : ts) {

System.out.println(i);

}

}

}

```

### 2.3自然排序Comparable的使用【应用】

- 案例需求

- 存储学生对象并遍历，创建TreeSet集合使用无参构造方法

- 要求：按照年龄从小到大排序，年龄相同时，按照姓名的字母顺序排序

- 实现步骤

1. 使用空参构造创建TreeSet集合

+ 用TreeSet集合存储自定义对象，无参构造方法使用的是自然排序对元素进行排序的

2. 自定义的Student类实现Comparable接口

+ 自然排序，就是让元素所属的类实现Comparable接口，重写compareTo(T o)方法

3. 重写接口中的compareTo方法

+ 重写方法时，一定要注意排序规则必须按照要求的主要条件和次要条件来写

- 代码实现

学生类

```java

public class Student implements Comparable<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 String toString() {

return "Student{" +

"name='" + name + '\'' +

", age=" + age +

'}';

}

@Override

public int compareTo(Student o) {

//按照对象的年龄进行排序

//主要判断条件: 按照年龄从小到大排序

int result = this.age - o.age;

//次要判断条件: 年龄相同时，按照姓名的字母顺序排序

result = result == 0 ? this.name.compareTo(o.getName()) : result;

return result;

}

}

```

测试类

```java

public class MyTreeSet2 {

public static void main(String[] args) {

//创建集合对象

TreeSet<Student> ts = new TreeSet<>();

//创建学生对象

Student s1 = new Student("zhangsan",28);

Student s2 = new Student("lisi",27);

Student s3 = new Student("wangwu",29);

Student s4 = new Student("zhaoliu",28);

Student s5 = new Student("qianqi",30);

//把学生添加到集合

ts.add(s1);

ts.add(s2);

ts.add(s3);

ts.add(s4);

ts.add(s5);

//遍历集合

for (Student student : ts) {

System.out.println(student);

}

}

}

```

### 2.4比较器排序Comparator的使用【应用】

- 案例需求

- 存储老师对象并遍历，创建TreeSet集合使用带参构造方法

- 要求：按照年龄从小到大排序，年龄相同时，按照姓名的字母顺序排序

- 实现步骤

- 用TreeSet集合存储自定义对象，带参构造方法使用的是比较器排序对元素进行排序的

- 比较器排序，就是让集合构造方法接收Comparator的实现类对象，重写compare(T o1,T o2)方法

- 重写方法时，一定要注意排序规则必须按照要求的主要条件和次要条件来写

- 代码实现

老师类

```java

public class Teacher {

private String name;

private int age;

public Teacher() {

}

public Teacher(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 String toString() {

return "Teacher{" +

"name='" + name + '\'' +

", age=" + age +

'}';

}

}

```

测试类

```java

public class MyTreeSet4 {

public static void main(String[] args) {

//创建集合对象

TreeSet<Teacher> ts = new TreeSet<>(new Comparator<Teacher>() {

@Override

public int compare(Teacher o1, Teacher o2) {

//o1表示现在要存入的那个元素

//o2表示已经存入到集合中的元素

 

//主要条件

int result = o1.getAge() - o2.getAge();

//次要条件

result = result == 0 ? o1.getName().compareTo(o2.getName()) : result;

return result;

}

});

//创建老师对象

Teacher t1 = new Teacher("zhangsan",23);

Teacher t2 = new Teacher("lisi",22);

Teacher t3 = new Teacher("wangwu",24);

Teacher t4 = new Teacher("zhaoliu",24);

//把老师添加到集合

ts.add(t1);

ts.add(t2);

ts.add(t3);

ts.add(t4);

//遍历集合

for (Teacher teacher : ts) {

System.out.println(teacher);

}

}

}

```

### 2.4两种比较方式总结【理解】

+ 两种比较方式小结

+ 自然排序: 自定义类实现Comparable接口,重写compareTo方法,根据返回值进行排序

+ 比较器排序: 创建TreeSet对象的时候传递Comparator的实现类对象,重写compare方法,根据返回值进行排序

+ 在使用的时候,默认使用自然排序,当自然排序不满足现在的需求时,必须使用比较器排序

+ 两种方式中关于返回值的规则

+ 如果返回值为负数，表示当前存入的元素是较小值，存左边

+ 如果返回值为0，表示当前存入的元素跟集合中元素重复了，不存

+ 如果返回值为正数，表示当前存入的元素是较大值，存右边

## 3.数据结构

### 3.1二叉树【理解】

+ 二叉树的特点

+ 二叉树中,任意一个节点的度要小于等于2

+ 节点: 在树结构中,每一个元素称之为节点

+ 度: 每一个节点的子节点数量称之为度

+ 二叉树结构图


### 3.2二叉查找树【理解】

+ 二叉查找树的特点

+ 二叉查找树,又称二叉排序树或者二叉搜索树

+ 每一个节点上最多有两个子节点

+ 左子树上所有节点的值都小于根节点的值

+ 右子树上所有节点的值都大于根节点的值

+ 二叉查找树结构图


+ 二叉查找树和二叉树对比结构图


+ 二叉查找树添加节点规则

+ 小的存左边

+ 大的存右边

+ 一样的不存


### 3.3平衡二叉树【理解】

+ 平衡二叉树的特点

+ 二叉树左右两个子树的高度差不超过1

+ 任意节点的左右两个子树都是一颗平衡二叉树

+ 平衡二叉树旋转

+ 旋转触发时机

+ 当添加一个节点之后,该树不再是一颗平衡二叉树

+ 左旋

+ 就是将根节点的右侧往左拉,原先的右子节点变成新的父节点,并把多余的左子节点出让,给已经降级的根节点当右子节点



+ 右旋

+ 就是将根节点的左侧往右拉,左子节点变成了新的父节点,并把多余的右子节点出让,给已经降级根节点当左子节点



+ 平衡二叉树和二叉查找树对比结构图


+ 平衡二叉树旋转的四种情况

+ 左左

+ 左左: 当根节点左子树的左子树有节点插入,导致二叉树不平衡

+ 如何旋转: 直接对整体进行右旋即可


+ 左右

+ 左右: 当根节点左子树的右子树有节点插入,导致二叉树不平衡

+ 如何旋转: 先在左子树对应的节点位置进行左旋,在对整体进行右旋


+ 右右

+ 右右: 当根节点右子树的右子树有节点插入,导致二叉树不平衡

+ 如何旋转: 直接对整体进行左旋即可


+ 右左

+ 右左:当根节点右子树的左子树有节点插入,导致二叉树不平衡

+ 如何旋转: 先在右子树对应的节点位置进行右旋,在对整体进行左旋


### 3.4红黑树【理解】

+ 红黑树的特点

+ 平衡二叉B树

+ 每一个节点可以是红或者黑

+ 红黑树不是高度平衡的,它的平衡是通过"自己的红黑规则"进行实现的

+ 红黑树的红黑规则有哪些

1. 每一个节点或是红色的,或者是黑色的

2. 根节点必须是黑色

3. 如果一个节点没有子节点或者父节点,则该节点相应的指针属性值为Nil,这些Nil视为叶节点,每个叶节点(Nil)是黑色的

1. 如果某一个节点是红色,那么它的子节点必须是黑色(不能出现两个红色节点相连 的情况)

5. 对每一个节点,从该节点到其所有后代叶节点的简单路径上,均包含相同数目的黑色节点


+ 红黑树添加节点的默认颜色

+ 添加节点时,默认为红色,效率高


+ 红黑树添加节点后如何保持红黑规则

+ 根节点位置

+ 直接变为黑色

+ 非根节点位置

+ 父节点为黑色

+ 不需要任何操作,默认红色即可

+ 父节点为红色

+ 叔叔节点为红色

1. 将"父节点"设为黑色,将"叔叔节点"设为黑色

2. 将"祖父节点"设为红色

3. 如果"祖父节点"为根节点,则将根节点再次变成黑色

+ 叔叔节点为黑色

1. 将"父节点"设为黑色

2. 将"祖父节点"设为红色

3. 以"祖父节点"为支点进行旋转

### 3.5成绩排序案例【应用】

- 案例需求

- 用TreeSet集合存储多个学生信息(姓名,语文成绩,数学成绩,英语成绩),并遍历该集合

- 要求: 按照总分从高到低出现

- 代码实现

学生类

```java

public class Student implements Comparable<Student> {

private String name;

private int chinese;

private int math;

private int english;

public Student() {

}

public Student(String name, int chinese, int math, int english) {

this.name = name;

this.chinese = chinese;

this.math = math;

this.english = english;

}

public String getName() {

return name;

}

public void setName(String name) {

this.name = name;

}

public int getChinese() {

return chinese;

}

public void setChinese(int chinese) {

this.chinese = chinese;

}

public int getMath() {

return math;

}

public void setMath(int math) {

this.math = math;

}

public int getEnglish() {

return english;

}

public void setEnglish(int english) {

this.english = english;

}

public int getSum() {

return this.chinese + this.math + this.english;

}

@Override

public int compareTo(Student o) {

// 主要条件: 按照总分进行排序

int result = o.getSum() - this.getSum();

// 次要条件: 如果总分一样,就按照语文成绩排序

result = result == 0 ? o.getChinese() - this.getChinese() : result;

// 如果语文成绩也一样,就按照数学成绩排序

result = result == 0 ? o.getMath() - this.getMath() : result;

// 如果总分一样,各科成绩也都一样,就按照姓名排序

result = result == 0 ? o.getName().compareTo(this.getName()) : result;

return result;

}

}

```

测试类

```java

public class TreeSetDemo {

public static void main(String[] args) {

//创建TreeSet集合对象，通过比较器排序进行排序

TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>();

//创建学生对象

Student s1 = new Student("jack", 98, 100, 95);

Student s2 = new Student("rose", 95, 95, 95);

Student s3 = new Student("sam", 100, 93, 98);

//把学生对象添加到集合

ts.add(s1);

ts.add(s2);

ts.add(s3);

//遍历集合

for (Student s : ts) {

System.out.println(s.getName() + "," + s.getChinese() + "," + s.getMath() + "," + s.getEnglish() + "," + s.getSum());

}

}

}

```

## 4.HashSet集合

### 4.1HashSet集合概述和特点【应用】

+ 底层数据结构是哈希表

+ 存取无序

+ 不可以存储重复元素

+ 没有索引,不能使用普通for循环遍历

### 4.2HashSet集合的基本应用【应用】

存储字符串并遍历

```java

public class HashSetDemo {

public static void main(String[] args) {

//创建集合对象

HashSet<String> set = new HashSet<String>();

//添加元素

set.add("hello");

set.add("world");

set.add("java");

//不包含重复元素的集合

set.add("world");

//遍历

for(String s : set) {

System.out.println(s);

}

}

}

```

### 4.3哈希值【理解】

- 哈希值简介

​ 是JDK根据对象的地址或者字符串或者数字算出来的int类型的数值

- 如何获取哈希值

​ Object类中的public int hashCode()：返回对象的哈希码值

- 哈希值的特点

- 同一个对象多次调用hashCode()方法返回的哈希值是相同的

- 默认情况下，不同对象的哈希值是不同的。而重写hashCode()方法，可以实现让不同对象的哈希值相同

### 4.4哈希表结构【理解】

+ JDK1.8以前

​ 数组 + 链表


+ JDK1.8以后

+ 节点个数少于等于8个

​ 数组 + 链表

+ 节点个数多于8个

​ 数组 + 红黑树


### 4.5HashSet集合存储学生对象并遍历【应用】

- 案例需求

- 创建一个存储学生对象的集合，存储多个学生对象，使用程序实现在控制台遍历该集合

- 要求：学生对象的成员变量值相同，我们就认为是同一个对象

- 代码实现

学生类

```java

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;

}

}

```

测试类

```java

public class HashSetDemo02 {

public static void main(String[] args) {

//创建HashSet集合对象

HashSet<Student> hs = new HashSet<Student>();

//创建学生对象

Student s1 = new Student("林青霞", 30);

Student s2 = new Student("张曼玉", 35);

Student s3 = new Student("王祖贤", 33);

Student s4 = new Student("王祖贤", 33);

//把学生添加到集合

hs.add(s1);

hs.add(s2);

hs.add(s3);

hs.add(s4);

//遍历集合(增强for)

for (Student s : hs) {

System.out.println(s.getName() + "," + s.getAge());

}

}

}

```

- 总结

​ HashSet集合存储自定义类型元素,要想实现元素的唯一,要求必须重写hashCode方法和equals方法