今日内容
- Collection集合------------------>必须掌握
- 单列集合继承体系
- Collection常用方法
- 迭代器------------------>必须掌握
- 迭代器的使用
- 迭代器的原理
- 增强for循环
- 泛型------------------>掌握使用泛型-----相对难点
- 定义和使用含有泛型的类
- 定义和使用含有泛型的方法
- 定义和使用含有泛型的接口
- 泛型通配符
- 数据结构--------->了解
- 常见数据结构的特点
- List集合------------------>必须掌握
- List常用方法
- List实现类的使用
第一章 Collection集合
1.1 集合概述
- 概述: 集合是java中提供的一种容器，可以用来存储多个引用数据类型的数据
- 分类:
- 单列集合: 以单个单个元素进行存储
- 双列集合: 以键值对的形式进行存储
- 集合与数组的区别:
- 长度:
- 数组长度是固定的
- 集合长度是不固定的
- 存储范围:
- 数组可以存储基本类型+引用类型 eg; int[],String[]
- 集合只能存储引用类型,如果要存储基本类型,需要存储基本类型对应的包装类类型 eg; ArrayList
,ArrayList
- 长度:
1.2 单列集合常用类的继承体系[重点]
-
单列集合: 以单个单个元素进行存储
-
单列集合继承体系:
-
Collection接口: 是所有单列集合的顶层父接口,所以Collection中定义了所有单列集合共有的方法
- List接口: 继承Collection接口,特
- 特点: 元素有索引,元素可重复,元素存取有序
- ArrayList类: 底层采用的是数组结构,查询快,增删慢
- LinkedList类: 底层采用的是链表结构,查询慢,增删快
- ...
- Set接口: 继承Collection接口,特点: 元素无索引,元素唯一(不可重复)
- HashSet类: 底层采用的是哈希表结构,由哈希表结构保证元素唯一,元素存取无序
- LinkedHashSet类:底层采用的是哈希表+链表结构,由哈希表结构保证元素唯一,由链表保证元素存取有序
- TreeSet类:底层采用的是红黑树结构,可以对元素进行排序
- ....
-
1.3 Collection 常用功能
-
Collection是接口，只能通过其子类创建对象
-
Collection是所有单列集合的顶层父接口,所以所有单列集合都拥有Collection中的方法
-
常用方法:
public boolean add(E e)： 把给定的对象添加到当前集合中 。public void clear():清空集合中所有的元素。public boolean remove(E e): 把给定的对象在当前集合中删除。public boolean contains(Object obj): 判断当前集合中是否包含给定的对象。public boolean isEmpty(): 判断当前集合是否为空。public int size(): 返回集合中元素的个数。public Object[] toArray(): 把集合中的元素，存储到数组中
/** * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 9:34 */ public class Test { public static void main(String[] args) { // 创建Collection集合对象,限制集合元素的类型为String类型 Collection<String> col = new ArrayList<>(); //- `public boolean add(E e)`： 把给定的对象添加到当前集合中 。 col.add("谢霆锋"); col.add("王宝强"); col.add("贾乃亮"); col.add("陈羽凡"); // col:[谢霆锋, 王宝强, 贾乃亮, 陈羽凡] System.out.println("col:" + col); //- `public void clear()` :清空集合中所有的元素。 //col.clear(); //System.out.println("col:" + col);// col:[] //- `public boolean remove(E e)`: 把给定的对象在当前集合中删除。 // 删除王宝强 boolean res1 = col.remove("王宝强"); System.out.println("res1:"+res1);// res1:true System.out.println("col:" + col);// col:[谢霆锋, 贾乃亮, 陈羽凡] // 删除潘粤明 boolean res2 = col.remove("潘粤明"); System.out.println("res2:"+res2);// res2:false System.out.println("col:" + col);// col:[谢霆锋, 贾乃亮, 陈羽凡] //- `public boolean contains(Object obj)`: 判断当前集合中是否包含给定的对象。 // 判断是否包含王宝强这个元素 boolean res3 = col.contains("王宝强"); System.out.println("res3:"+res3);// res3: false // 判断是否包含贾乃亮这个元素 boolean res4 = col.contains("贾乃亮"); System.out.println("res4:"+res4);// res4: true //- `public boolean isEmpty()`: 判断当前集合是否为空。 boolean res5 = col.isEmpty(); System.out.println("col是否为空:"+res5);// false //- `public int size()`: 返回集合中元素的个数。 int size = col.size(); System.out.println("元素个数:"+size);// 3 //- `public Object[] toArray()`: 把集合中的元素，存储到数组中 Object[] arr = col.toArray(); System.out.println("arr:"+ Arrays.toString(arr));// arr:[谢霆锋, 贾乃亮, 陈羽凡] } }
第二章 Iterator迭代器
2.1 Iterator接口
迭代的概念
- 概述：迭代即Collection集合元素的通用获取方式。在取元素之前先要判断集合中有没有元素，如果有，就把这个元素取出来，继续再判断，如果还有就再取出来。一直把集合中的所有元素全部取出。这种取出方式专业术语称为迭代。
- 迭代的步骤:
- 获取迭代器对象
- 使用迭代器对象判断集合中是否有元素可以取出
- 如果有元素可以取出,就直接取出来该元素,如果没有元素可以取出,就结束迭代
获取迭代器对象
Collection集合提供了一个获取迭代器的方法：
public Iterator iterator(): 获取集合对应的迭代器，用来遍历集合中的元素的。
Iterator迭代器对象的常用方法
-
public boolean hasNext():如果仍有元素可以迭代，则返回 true。 -
public E next():返回迭代的下一个元素。 -
void remove()删除当前迭代出来的元素 -
案例:
import java.util.ArrayList; import java.util.Collection; import java.util.Iterator; /** * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 9:51 */ public class Test { public static void main(String[] args) { // 创建Collection集合对象,限制集合元素的类型为String类型 Collection<String> col = new ArrayList<>(); // 往集合中添加元素 col.add("谢霆锋"); col.add("王宝强"); col.add("贾乃亮"); col.add("陈羽凡"); // 获取迭代器 Iterator<String> it = col.iterator(); // 循环判断是否有元素可以取出来 while (it.hasNext()) { // 说明有元素可以取出来,取出来 String e = it.next(); System.out.println("取出来的元素:" + e); // 删除当前迭代出来的元素 it.remove(); } System.out.println("col:"+col);// col:[] } }
2.2 迭代器的实现原理
- 迭代器的实现原理
我们在之前案例已经完成了Iterator遍历集合的整个过程。当遍历集合时，首先通过调用集合的iterator()方法获得迭代器对象，然后使用hashNext()方法判断集合中是否存在下一个元素，如果存在，则调用next()方法将元素取出，否则说明已到达了集合末尾，停止遍历元素。
Iterator迭代器对象在遍历集合时，内部采用指针的方式来跟踪集合中的元素。在调用Iterator的next方法之前，迭代器的索引位于第一个元素之前，不指向任何元素，当第一次调用迭代器的next方法后，迭代器的索引会向后移动一位，指向第一个元素并将该元素返回，当再次调用next方法时，迭代器的索引会指向第二个元素并将该元素返回，依此类推，直到hasNext方法返回false，表示到达了集合的末尾，终止对元素的遍历。
2.3 迭代器的常见问题
常见问题一
-
在进行集合元素获取时，如果集合中已经没有元素可以迭代了，还继续使用迭代器的next方法，将会抛出java.util.NoSuchElementException没有集合元素异常。
/** * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 10:02 */ public class Test1 { public static void main(String[] args) { // 创建Collection集合对象,限制集合元素的类型为String类型 Collection<String> col = new ArrayList<>(); // 往集合中添加元素 col.add("谢霆锋"); col.add("王宝强"); col.add("贾乃亮"); col.add("陈羽凡"); // 获取迭代器 Iterator<String> it = col.iterator(); // 循环判断是否有元素可以取出来 while (it.hasNext()) { // 说明有元素可以取出来,取出来 String e = it.next(); System.out.println("取出来的元素:" + e); } System.out.println("col:" + col); // 在进行集合元素获取时，如果集合中已经没有元素可以迭代了， // 还继续使用迭代器的next方法，将会抛出java.util.NoSuchElementException没有集合元素异常。 //String e = it.next();// 报NoSuchElementException没有集合元素异常。 // 解决办法: 重新获取迭代器 // 获取迭代器 Iterator<String> it1 = col.iterator(); // 循环判断是否有元素可以取出来 while (it1.hasNext()) { // 说明有元素可以取出来,取出来 String e = it1.next(); System.out.println("取出来的元素:" + e); } System.out.println("col:" + col); } } -
解决方式: 使用集合从新获取一个新的迭代器对象来使用
常见问题二
-
在进行集合元素迭代时，如果添加或移除集合中的元素 , 将无法继续迭代 , 将会抛出ConcurrentModificationException并发修改异常.
/** * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 10:02 */ public class Test2 { public static void main(String[] args) { // 创建Collection集合对象,限制集合元素的类型为String类型 Collection<String> col = new ArrayList<>(); //Collection<String> col = new CopyOnWriteArrayList<>(); // 往集合中添加元素 col.add("谢霆锋"); col.add("王宝强"); col.add("贾乃亮"); col.add("陈羽凡"); // 获取迭代器 Iterator<String> it = col.iterator(); // 循环判断是否有元素可以取出来 while (it.hasNext()) { // 说明有元素可以取出来,取出来 String e = it.next(); System.out.println("取出来的元素:" + e); // 迭代的同时,往集合中,添加或者删除元素---->不可以的,会报ConcurrentModificationException并发修改异常 col.add("潘粤明");// 解决方式:使用CopyOnWriteArrayList集合 //col.remove(e);// --->解决方式:使用迭代器的删除方法 // 迭代器自己删除----可以的 //it.remove(); } System.out.println("col:" + col); } } -
解决办法:
- 使用CopyOnWriteArrayList集合,就可以迭代的时候,往集合中添加或删除元素
- 使用迭代器的remove方法实现一边迭代,一边删除
2.4
-
概述: 增强for循环(foreach循环)，是JDK1.5以后出来的一个高级for循环，专门用来遍历数组和Collection集合
-
原理: 内部基于Iterator迭代器实现，所以在遍历的过程中，不能对集合中的元素进行增删操作，否则抛出ConcurrentModificationException并发修改异常
-
格式:
for(数据类型 变量名 : 数组名\集合名){ } -
案例:
/** * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 10:16 */ public class Test { public static void main(String[] args) { // 创建Collection集合对象,限制集合元素的类型为String类型 Collection<String> col = new ArrayList<>(); // 往集合中添加元素 col.add("谢霆锋"); col.add("王宝强"); col.add("贾乃亮"); col.add("陈羽凡"); // 增强for循环 for (String name : col) { System.out.println("name:" + name); //col.add("潘粤明");// 报并发修改异常 //col.remove(name);// 报并发修改异常 } System.out.println("--------------------"); // 创建String类型的数组,并存储元素 String[] arr = {"陈冠希", "罗志祥", "吴签", "林俊杰"}; // 增强for循环 for (String name : arr) { System.out.println("name:" + name); } } }
第三章 泛型
3.1 泛型的概述
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概述: JDK5之后，新增了泛型(Generic)语法，可以在类、接口或方法中预支地使用未知的类型
-
简而言之: 泛型其实就是表示一种未知的数据类型,在使用的时候确定其具体数据类型
-
表示方式: <泛型变量> 泛型变量任意字母
-
泛型的好处:
- 将运行时期的ClassCastException，转移到了编译时期变成了编译失败
- 避免了类型转换的麻烦
-
案例:
-
集合不使用泛型
-
可能会发生类型转换异常
-
避免类型转换异常,就需要先做类型判断,再转型--->比较麻烦
/** * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 10:44 */ public class Test { public static void main(String[] args) { // 创建Collection集合,不使用泛型 Collection col = new ArrayList(); // 往集合中添加元素 col.add("张三"); col.add(18); col.add("中国北京"); col.add(3.14); System.out.println("col:" + col); // 循环遍历 for (Object obj : col) { // 获取字符串元素的长度,打印输出 //String str = (String)obj; //System.out.println("字符串元素的长度:"+str.length()); // 避免类型转换异常 if (obj instanceof String){ String str = (String)obj; System.out.println("字符串元素的长度:"+str.length()); } } } }
-
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集合使用泛型
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概述:指定泛型的具体数据类型----->(只能是引用数据类型)
/** * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 10:44 */ public class Test { public static void main(String[] args) { // 创建Collection集合,使用泛型 Collection<String> col = new ArrayList(); // 往集合中添加元素 col.add("张三"); //col.add(18);// 编译报错 col.add("中国北京"); //col.add(3.14);// 编译报错 System.out.println("col:" + col); // 循环遍历 /* for (Object obj : col) { // 获取字符串元素的长度,打印输出 //String str = (String)obj; //System.out.println("字符串元素的长度:"+str.length()); // 避免类型转换异常 if (obj instanceof String){ String str = (String)obj; System.out.println("字符串元素的长度:"+str.length()); } }*/ for (String str : col) { System.out.println("字符串元素的长度:"+str.length()); } } }
-
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3.2 定义和使用含有泛型的类
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定义含有泛型的类
-
格式:
public class 类名<泛型变量>{ } 泛型变量: 可以是任意字母,eg: A,B,E,...a,b,....;一般写E -
案例
/** * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 10:54 */ public class MyGenericClass<E> { // 成员变量 E e;// 未知类型的成员变量 // 成员方法 public E method(E e){ return e; } }
-
-
使用含有泛型的类
-
创建含有泛型的类的对象的时候,指定泛型的具体数据类型(只能是引用数据类型)
-
案例
/** * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 11:02 */ public class Test { public static void main(String[] args) { // 创建含有泛型的类的对象的时候,指定泛型的具体数据类型(只能是引用数据类型) // 创建MyGenericClass对象,指定泛型的具体数据类型为String MyGenericClass<String> mc1 = new MyGenericClass<>(); // 访问MyGenericClass类的成员变量 mc1.e = "itheima"; System.out.println("e:" + mc1.e); // 访问MyGenericClass类的成员方法 String res1 = mc1.method("itcast"); System.out.println("res1:"+res1); System.out.println("---------------"); // 创建MyGenericClass对象,指定泛型的具体数据类型为Integer MyGenericClass<Integer> mc2 = new MyGenericClass<>(); // 访问MyGenericClass类的成员变量 mc2.e = 100; System.out.println("e:" + mc2.e); // 访问MyGenericClass类的成员方法 Integer res2 = mc2.method(200); System.out.println("res2:"+res2); } }
-
3.3 定义和使用含有泛型的接口
-
定义含有泛型的接口
-
格式:
public interface 接口名<泛型变量>{ } // 泛型变量:可以是任意字母,一般写E -
案例:
/** * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 11:08 */ public interface MyGenericInterface<E>{ E method1(E e); }
-
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使用含有泛型的接口
-
方式一: 实现类实现接口的时候,确定接口泛型的具体数据类型
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格式:
public class 类名 implements 接口名<具体的引用数据类型>{} -
案例:
/** * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 11:11 */ public class MyImp1 implements MyGenericInterface<String> { @Override public String method1(String s) { return "String字符串"; } }
-
-
方式二:实现类实现接口的时候,不确定接口泛型的具体数据类型,而是创建实现类对象的时候确定泛型的具体数据类型
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格式:
public class 类名<泛型变量> implements 接口名<泛型变量>{} -
案例:
/** * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 11:13 */ // 实现类实现接口的时候不指定接口泛型的具体数据类型 public class MyImp2<E> implements MyGenericInterface<E>{ @Override public E method1(E e) { return e; } }public class Test { public static void main(String[] args) { // 创建MyImp1对象 MyImp1 imp1 = new MyImp1(); String res1 = imp1.method1("itheima"); System.out.println("res1:"+res1); // 创建MyImp2对象,指定泛型的具体数据类型为String MyImp2<String> imp2 = new MyImp2<>(); String res2 = imp2.method1("itcast"); System.out.println("res2:"+res2); // 创建MyImp2对象,指定泛型的具体数据类型为Integer MyImp2<Integer> imp3 = new MyImp2<>(); Integer res3 = imp3.method1(100); System.out.println("res3:"+res3); } } -
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3.4 定义和使用含有泛型的方法
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定义含有泛型的方法
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格式:
修饰符 <泛型变量> 返回值类型 方法名(形参列名){ 方法体 } // 泛型变量:可以写任意字母,一般写T -
案例:
/** * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 11:22 */ public class MyGenericMethod { public <T> T method(T t){ return t; } }
-
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使用含有泛型的方法
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调用含有泛型方法的时候,确定泛型的具体数据类型
-
案例:
/** * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 11:23 */ public class Test { public static void main(String[] args) { // 调用含有泛型方法的时候,确定泛型的具体数据类型 Integer res1 = MyGenericMethod.method(100); System.out.println("res1:"+res1); String res2 = MyGenericMethod.method("itheima"); System.out.println("res2:"+res2); } }
-
3.5 泛型通配符
-
概述: 泛型通配符用问号表示(?）
-
为什么需要泛型通配符:
-
泛型本身不存在继承关系，不可以给已指定泛型的变量接收有其他泛型类型的对象
- 翻译: 左边变量泛型指定什么类型,右边对象的泛型就是什么类型,如果不一致就会报错(无论是否有父子关系,都报错)
- eg: Collection
col = new ArrayList ();// 正确的 - eg: Collection
col = new ArrayList ();// 错误的 - ...
-
如果想要使变量在未来接收有泛型定义的对象，又不确定泛型要定义的类型可以使用泛型通配符
- Collection<?> col3 = new ArrayList
();// 正确的 - Collection<?> col4 = new ArrayList
();//正确的 - Collection<?> col5 = new ArrayList
- Collection<?> col3 = new ArrayList
-
-
通配符基本使用
-
格式:
数据类型<?> 变量 -
案例:
Collection<?> col3 = new ArrayList<String>();// 正确的 Collection<?> col4 = new ArrayList<Integer>();//正确的 Collection<?> col5 = new ArrayList<Object>();// 正确的 ... -
注意:
- 如果使用了泛型通配符,那么该集合变量元素类型默认是Object类型
- 如果使用了泛型通配符,那么该集合变量只能取元素,无法增删元素
-
案例：
/** * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 11:46 */ public class Test { public static void main(String[] args) { // 泛型本身不存在继承关系，不可以给已指定泛型的变量接收有其他泛型类型的对象 //Collection<Object> col1 = new ArrayList<Object>();// 正确的 //Collection<Object> col2 = new ArrayList<String>();// 错误的 // 如果想要使变量在未来接收有泛型定义的对象，又不确定泛型要定义的类型可以使用泛型通配符 //Collection<?> col3 = new ArrayList<String>();// 正确的 //Collection<?> col4 = new ArrayList<Integer>();//正确的 //Collection<?> col5 = new ArrayList<Object>();// 正确的 //- 如果使用了泛型通配符,那么该集合变量元素类型默认是Object类型 //- 如果使用了泛型通配符,那么该集合变量只能取元素,无法增加元素 //Collection<?> col3 = new ArrayList<String>(); // 添加元素 //col3.add("abc");// 编译报错 /*for (Object obj : col3) { System.out.println(obj); }*/ // 创建ArrayList集合,限制集合元素的类型为Object ArrayList<Object> list1 = new ArrayList<>(); // 创建ArrayList集合,限制集合元素的类型为String ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>(); // 创建ArrayList集合,限制集合元素的类型为Number ArrayList<Number> list3 = new ArrayList<>(); // 创建ArrayList集合,限制集合元素的类型为Integer ArrayList<Integer> list4 = new ArrayList<>(); list4.add(100); list4.add(200); list4.add(300); //method1(list1); //method1(list2); //method1(list3); method1(list4); System.out.println(list4); } // 需求:定义一个方法,可以接收main方法中所有的ArrayList集合 public static void method1(ArrayList<?> list){ // 循环取元素---集合元素是Object类型 // 如果使用了泛型通配符,那么该集合变量元素类型默认是Object类型 /*for (Object obj : list) { System.out.println(obj); }*/ //- 如果使用了泛型通配符,那么该集合变量只能取元素,无法增加元素 // 往list集合中添加元素 //list.add(400);// 编译报错 } }
-
-
通配符高级使用----受限泛型
-
上限:
- 格式:
<? extends 类名> - 表示: 只接受泛型是该类类型或者该类的子类类型
- 格式:
-
下限:
- 格式:
<? super 类名> - 表示: 只接受泛型是该类类型或者该类的父类类型
- 案例:
- 格式:
-
案例:
/** * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 12:02 */ public class Test { public static void main(String[] args) { // 创建ArrayList集合,限制集合元素的类型为Object ArrayList<Object> list1 = new ArrayList<>(); // 创建ArrayList集合,限制集合元素的类型为String ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>(); // 创建ArrayList集合,限制集合元素的类型为Number ArrayList<Number> list3 = new ArrayList<>(); // 创建ArrayList集合,限制集合元素的类型为Integer ArrayList<Integer> list4 = new ArrayList<>(); //method1(list1);// 编译报错 //method1(list2);// 编译报错 method1(list3); method1(list4); System.out.println("---------------"); method2(list1); //method2(list2);// 编译报错 method2(list3); //method2(list4);// 编译报错 } // 定义一个方法,接收泛型为Number类型或者其子类类型的ArrayList集合 public static void method1(ArrayList<? extends Number> list){ } // 定义一个方法,接收泛型为Number类型或者其父类类型的ArrayList集合 public static void method2(ArrayList<? super Number> list){ } }
-
第四章 数据结构
4.1 数据结构介绍
- 数据结构 :其实就是存储数据和表示数据的方式
- 常见的数据结构：栈、队列、数组、链表和树
4.2 常见数据结构
栈
- 栈：stack,又称堆栈，它是运算受限的线性表，其限制是仅允许在表的一端进行插入和删除操作，不允许在其他任何位置进行添加、查找、删除等操作。
简单的说：采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点
-
先进后出（即，存进去的元素，要在后它后面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，子弹压进弹夹，先压进去的子弹在下面，后压进去的子弹在上面，当开枪时，先弹出上面的子弹，然后才能弹出下面的子弹。
-
栈的入口、出口的都是栈的顶端位置。
这里两个名词需要注意：
- 压栈：就是存元素。即，把元素存储到栈的顶端位置，栈中已有元素依次向栈底方向移动一个位置。
- 弹栈：就是取元素。即，把栈的顶端位置元素取出，栈中已有元素依次向栈顶方向移动一个位置。
队列
-
队列：queue,简称队，它同堆栈一样，也是一种运算受限的线性表，其限制是仅允许在表的一端进行插入，而在表的另一端进行取出并删除。
简单的说，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：
- 先进先出（即，存进去的元素，要在后它前面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，小火车过山洞，车头先进去，车尾后进去；车头先出来，车尾后出来。
- 队列的入口和出口在两侧。例如，下图中的左侧为入口，右侧为出口。
数组
- 数组:Array,是有序的元素序列，数组是在内存中开辟一段连续的空间，并在此空间存放元素。就像是一排出租屋，有100个房间，从001到100每个房间都有固定编号，通过编号就可以快速找到租房子的人。
简单的说,采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：
-
查找元素快：通过索引，可以快速访问指定位置的元素
-
增删元素慢
-
指定索引位置增加元素：需要创建一个新数组，将指定新元素存储在指定索引位置，再把原数组元素根据索引，复制到新数组对应索引的位置。如下图
-
指定索引位置删除元素：需要创建一个新数组，把原数组元素根据索引，复制到新数组对应索引的位置，原数组中指定索引位置元素不复制到新数组中。如下图
链表
-
链表:linked list,由一系列结点node（链表中每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时动态生成。每个结点包括两个部分：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域。我们常说的链表结构有单向链表与双向链表，那么这里给大家介绍的是单向链表\双向链表。
简单的说，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：
-
多个结点之间，通过地址进行连接。例如，多个人手拉手，每个人使用自己的右手拉住下个人的左手，依次类推，这样多个人就连在一起了。
-
查找元素慢：想查找某个元素，需要通过连接的节点，依次向后查找指定元素。
-
增删元素快：只需要修改链接下一个元素的地址值即可
-
4.3 树基本结构介绍
树具有的特点
- 每一个节点有零个或者多个子节点
- 没有父节点的节点称之为根节点，一个树最多有一个根节点。
- 每一个非根节点有且只有一个父节点
| 名词 | 含义 |
|---|---|
| 节点 | 指树中的一个元素 |
| 节点的度 | 节点拥有的子树的个数，二叉树的度不大于2 |
| 叶子节点 | 度为0的节点，也称之为终端结点 |
| 高度 | 叶子结点的高度为1，叶子结点的父节点高度为2，以此类推，根节点的高度最高 |
| 层 | 根节点在第一层，以此类推 |
| 父节点 | 若一个节点含有子节点，则这个节点称之为其子节点的父节点 |
| 子节点 | 子节点是父节点的下一层节点 |
| 兄弟节点 | 拥有共同父节点的节点互称为兄弟节点 |
二叉树
如果树中的每个节点的子节点的个数不超过2，那么该树就是一个二叉树。
二叉查找树
二叉查找树的特点：
- 左子树上所有的节点的值均小于等于他的根节点的值
- 右子树上所有的节点值均大于或者等于他的根节点的值
- 每一个子节点最多有两个子树
案例演示(20,18,23,22,17,24,19)数据的存储过程；
遍历获取元素的时候可以按照"左中右"的顺序进行遍历: 17 , 18, 19,20,22,23,24
注意：二叉查找树存在的问题：会出现"瘸子"的现象，影响查询效率
平衡二叉树
概述
为了避免出现"瘸子"的现象，减少树的高度，提高我们的搜素效率，又存在一种树的结构："平衡二叉树"
规则：它的左右两个子树的高度差的绝对值不超过1，并且左右两个子树都是一棵平衡二叉树
如下图所示：
如下图所示，左图是一棵平衡二叉树，根节点10，左右两子树的高度差是1，而右图，虽然根节点左右两子树高度差是0，但是右子树15的左右子树高度差为2，不符合定义，
所以右图不是一棵平衡二叉树。
旋转
在构建一棵平衡二叉树的过程中，当有新的节点要插入时，检查是否因插入后而破坏了树的平衡，如果是，则需要做旋转去改变树的结构。
左旋：
左旋就是将节点的右支往左拉，右子节点变成父节点，并把晋升之后多余的左子节点出让给降级节点的右子节点；
右旋：
将节点的左支往右拉，左子节点变成了父节点，并把晋升之后多余的右子节点出让给降级节点的左子节点
举个例子，像上图是否平衡二叉树的图里面，左图在没插入前"19"节点前，该树还是平衡二叉树，但是在插入"19"后，导致了"15"的左右子树失去了"平衡"，
所以此时可以将"15"节点进行左旋，让"15"自身把节点出让给"17"作为"17"的左树，使得"17"节点左右子树平衡，而"15"节点没有子树，左右也平衡了。如下图，
由于在构建平衡二叉树的时候，当有新节点插入时，都会判断插入后时候平衡，这说明了插入新节点前，都是平衡的，也即高度差绝对值不会超过1。当新节点插入后，
有可能会有导致树不平衡，这时候就需要进行调整，而可能出现的情况就有4种，分别称作左左，左右，右左，右右。
左左：只需要做一次右旋就变成了平衡二叉树。
右右：只需要做一次左旋就变成了平衡二叉树。
左右：先做一次分支的左旋，再做一次树的右旋，才能变成平衡二叉树。
右左：先做一次分支的右旋，再做一次数的左旋，才能变成平衡二叉树。
课上只讲解“左左”的情况
左左
左左：只需要做一次右旋就变成了平衡二叉树。
左左即为在原来平衡的二叉树上，在节点的左子树的左子树下，有新节点插入，导致节点的左右子树的高度差为2，如下即为"10"节点的左子树"7"，的左子树"4"，插入了节点"5"或"3"导致失衡。
左左调整其实比较简单，只需要对节点进行右旋即可，如下图，对节点"10"进行右旋，
左右
左右：先做一次分支的左旋，再做一次树的右旋，才能变成平衡二叉树。
左右即为在原来平衡的二叉树上，在节点的左子树的右子树下，有新节点插入，导致节点的左右子树的高度差为2，如上即为"11"节点的左子树"7"，的右子树"9"，
插入了节点"10"或"8"导致失衡。
左右的调整就不能像左左一样，进行一次旋转就完成调整。我们不妨先试着让左右像左左一样对"11"节点进行右旋，结果图如下，右图的二叉树依然不平衡，而右图就是接下来要
讲的右左，即左右跟右左互为镜像，左左跟右右也互为镜像。
左右这种情况，进行一次旋转是不能满足我们的条件的，正确的调整方式是，将左右进行第一次旋转，将左右先调整成左左，然后再对左左进行调整，从而使得二叉树平衡。
即先对上图的节点"7"进行左旋，使得二叉树变成了左左，之后再对"11"节点进行右旋，此时二叉树就调整完成，如下图:
右左
右左：先做一次分支的右旋，再做一次树的左旋，才能变成平衡二叉树。
右左即为在原来平衡的二叉树上，在节点的右子树的左子树下，有新节点插入，导致节点的左右子树的高度差为2，如上即为"11"节点的右子树"15"，的左子树"13"，
插入了节点"12"或"14"导致失衡。
前面也说了，右左跟左右其实互为镜像，所以调整过程就反过来，先对节点"15"进行右旋，使得二叉树变成右右，之后再对"11"节点进行左旋，此时二叉树就调整完成，如下图:
右右
右右：只需要做一次左旋就变成了平衡二叉树。
右右即为在原来平衡的二叉树上，在节点的右子树的右子树下，有新节点插入，导致节点的左右子树的高度差为2，如下即为"11"节点的右子树"13"，的左子树"15"，插入了节点
"14"或"19"导致失衡。
右右只需对节点进行一次左旋即可调整平衡，如下图，对"11"节点进行左旋。
红黑树
红黑树是一种自平衡的二叉查找树，是计算机科学中用到的一种数据结构，它是在1972年由Rudolf Bayer发明的，当时被称之为平衡二叉B树，后来，在1978年被
Leoj.Guibas和Robert Sedgewick修改为如今的"红黑树"。它是一种特殊的二叉查找树，红黑树的每一个节点上都有存储位表示节点的颜色，可以是红或者黑；
红黑树不是高度平衡的，它的平衡是通过"红黑树的特性"进行实现的；
红黑树的特性：
- 每一个节点或是红色的，或者是黑色的。
- 根节点必须是黑色
- 每个叶节点(Nil)是黑色的；（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）
- 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)
- 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；
如下图所示就是一个
在进行元素插入的时候，和之前一样； 每一次插入完毕以后，使用黑色规则进行校验，如果不满足红黑规则，就需要通过变色，左旋和右旋来调整树，使其满足红黑规则；
4.4 小结
- 栈结构: 先进后出
- 队列结构:先进先出
- 数组: 查询快,增删慢
- 链表; 查询慢,增删快
- 二叉查找树: 提高搜索效率
第五章 List接口
5.1 List接口介绍
- List接口的概述
- java.util.List接口继承自Collection接口，是单列集合的一个重要分支
- List接口的特点
- 它是一个元素存取有序的集合
- 它是一个带有索引的集合，通过索引就可以精确的操作集合中的元素
- 集合中可以有重复的元素
5.2 List接口中常用方法
List接口新增常用方法
List作为Collection集合的子接口，不但继承了Collection接口中的全部方法，而且还增加了一些根据元素索引来操作集合的特有方法，如下：
public void add(int index, E element): 将指定的元素，添加到该集合中的指定位置上。public E get(int index):返回集合中指定位置的元素。public E remove(int index): 移除列表中指定位置的元素, 返回的是被移除的元素。public E set(int index, E element):用指定元素替换集合中指定位置的元素,返回值的更新前的元素。
List集合特有的方法都是跟索引相关，我们在基础班都学习过。
List接口新增常用方法的使用
/**
* Created by PengZhiLin on 2021/8/3 15:41
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 创建List集合,限制集合元素的类型为String类型
List<String> list = new ArrayList<>();
// 往集合中添加元素
list.add("林青霞");
list.add("张曼玉");
list.add("王祖贤");
list.add("张敏");
//list:[林青霞, 张曼玉, 王祖贤, 张敏]
System.out.println("list:" + list);
// - `public void add(int index, E element)`: 将指定的元素，添加到该集合中的指定位置上。
// 往索引为1的位置添加一个元素:温碧霞
list.add(1, "温碧霞");
//list:[林青霞, 温碧霞, 张曼玉, 王祖贤, 张敏]
System.out.println("list:" + list);
//- `public E get(int index)`:返回集合中指定位置的元素。
// 获取索引为3的元素
System.out.println("索引为3的元素:"+list.get(3));// 王祖贤
//- `public E remove(int index)`: 移除列表中指定位置的元素, 返回的是被移除的元素。
// 删除索引为1的元素
String removeE = list.remove(1);
System.out.println("被删除的元素:"+removeE);// 温碧霞
// list:[林青霞, 张曼玉, 王祖贤, 张敏]
System.out.println("list:" + list);
//- `public E set(int index, E element)`:用指定元素替换集合中指定位置的元素,返回值的更新前的元素。
// 把张曼玉换成邱淑贞
String setE = list.set(1, "邱淑贞");
System.out.println("被替换的元素:"+setE);// 张曼玉
// list:[林青霞, 邱淑贞, 王祖贤, 张敏]
System.out.println("list:" + list);
}
}
-
注意: 如果集合元素为Integer类型,那么删除的时候优先根据索引删除
/** * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 15:48 */ public class Test2 { public static void main(String[] args) { // 创建List集合,限制集合中元素的类型为Integer类型 List<Integer> list = new ArrayList<>(); // 添加元素 list.add(1); list.add(2); list.add(3); list.add(4); //删除之前:[1, 2, 3, 4] System.out.println("删除之前:" + list); // 删除索引为2的元素----如果集合元素为Integer类型,那么删除的时候优先根据索引删除 list.remove(2); //删除之后:[1, 2, 4] System.out.println("删除之后:" + list); // 删除2这个元素 //list.remove(1);// 根据索引删除 remove(int index) Integer i = 2; list.remove(i);// 2 remove(Object obj) //删除之后:[1, 4] System.out.println("删除之后:" + list); } }
5.3 List的子类
-
ArrayList集合: 底层采用的是数组结构,查询快,增删慢
- 方法: 来自Collection,List
-
LinkedList集合; 底层采用的是链表结构,查询慢,增删快
-
方法: 来自Collection,List,LinkedList特有的方法
-
特有的方法:
public void addFirst(E e):将指定元素插入此列表的开头 public void addLast(E e):将指定元素添加到此列表的结尾 public E getFirst():返回此列表的第一个元素 public E getLast():返回此列表的最后一个元素 public E removeFirst():移除并返回此列表的第一个元素 public E removeLast():移除并返回此列表的最后一个元素 public E pop():从此列表所表示的堆栈处弹出一个元素 public void push(E e):将元素推入此列表所表示的堆栈 -
案例:
/** * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 15:56 */ public class Test { public static void main(String[] args) { // 创建LinkedList集合,限制集合元素的类型为String LinkedList<String> list = new LinkedList<>(); // 往集合中添加元素 list.add("林青霞"); list.add("张曼玉"); list.add("王祖贤"); list.add("张敏"); System.out.println("list:" + list); //public void addFirst(E e):将指定元素插入此列表的开头 //public void addLast(E e):将指定元素添加到此列表的结尾 list.addFirst("温碧霞"); list.addLast("邱淑贞"); System.out.println("list:" + list); //public E getFirst():返回此列表的第一个元素 //public E getLast():返回此列表的最后一个元素 String firstE = list.getFirst(); String lastE = list.getLast(); System.out.println("第一个元素:"+firstE);// 温碧霞 System.out.println("最后一个元素:"+lastE);// 邱淑贞 //public E removeFirst():移除并返回此列表的第一个元素 //public E removeLast():移除并返回此列表的最后一个元素 String removeFirst = list.removeFirst(); String removeLast = list.removeLast(); System.out.println("被删除的第一个元素:"+removeFirst);// 温碧霞 System.out.println("被删除的最后一个元素:"+removeLast);// 邱淑贞 System.out.println("list:" + list);// [林青霞, 张曼玉, 王祖贤, 张敏] //public E pop():从此列表所表示的堆栈处弹出一个元素====>removeFirst() //public void push(E e):将元素推入此列表所表示的堆栈==>addFirst() String popE = list.pop(); System.out.println("弹出的第一个元素:" + popE);// 林青霞 list.push("李嘉欣"); System.out.println("list:" + list);// [李嘉欣, 张曼玉, 王祖贤, 张敏] } }
-
5.4 集合综合案例
需求:
-
按照斗地主的规则，完成造牌洗牌发牌的动作。
具体规则：使用54张牌打乱顺序,三个玩家参与游戏，三人交替摸牌，每人17张牌，最后三张留作底牌。
分析:
//1.造牌
//1.1 创建扑克盒单列集合,用来存储54张扑克牌
//1.2 创建花色单列集合,用来存储4个花色
//1.3 创建牌面值单列集合,用来存储13个牌面值
//1.4 往扑克盒单列集合中添加大小王
//1.5 花色和牌面值单列集合循环嵌套,拼接52张牌,添加到扑克盒集合中
//2.洗牌
//使用Collections的静态方法shuffle(List<?> list)
//3.发牌
//3.1 创建玩家1,玩家2,玩家3,底牌的集合,用来存储各自的牌
//3.2 循环遍历扑克盒中的牌
//3.3 在循环中,根据索引获取遍历出来的牌
//3.4 在循环中,判断遍历出来的牌的索引:
//3.5 如果索引>=51,牌就给底牌
//3.5 如果索引%3==0,牌就给玩家1
//3.5 如果索引%3==1,牌就给玩家2
//3.5 如果索引%3==2,牌就给玩家3
//3.6 展示牌
实现:
/**
* Created by PengZhiLin on 2021/8/3 16:14
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//1.造牌
//1.1 创建扑克盒单列集合,用来存储54张扑克牌
ArrayList<String> pokerBox = new ArrayList<>();
//1.2 创建花色单列集合,用来存储4个花色
ArrayList<String> colors = new ArrayList<>();
colors.add("♠");
colors.add("♥");
colors.add("♣");
colors.add("♦");
//1.3 创建牌面值单列集合,用来存储13个牌面值
ArrayList<String> numbers = new ArrayList<>();
for (int i = 2; i <= 10; i++) {
numbers.add(i + "");
}
numbers.add("J");
numbers.add("Q");
numbers.add("K");
numbers.add("A");
//1.4 往扑克盒单列集合中添加大小王
pokerBox.add("大王");
pokerBox.add("小王");
//1.5 花色和牌面值单列集合循环嵌套,拼接52张牌,添加到扑克盒集合中
for (String number : numbers) {
for (String color : colors) {
String pai = color + number;
// 添加到集合中
pokerBox.add(pai);
}
}
System.out.println("牌:" + pokerBox);
System.out.println("牌:" + pokerBox.size());
//2.洗牌
//使用Collections的静态方法shuffle(List<?> list)
Collections.shuffle(pokerBox);
System.out.println("打乱顺序后的牌:" + pokerBox);
System.out.println("打乱顺序后的牌:" + pokerBox.size());
//3.发牌
//3.1 创建玩家1,玩家2,玩家3,底牌的集合,用来存储各自的牌
ArrayList<String> player1 = new ArrayList<>();
ArrayList<String> player2 = new ArrayList<>();
ArrayList<String> player3 = new ArrayList<>();
ArrayList<String> diPai = new ArrayList<>();
//3.2 循环遍历扑克盒中的牌
for (int i = 0; i < pokerBox.size(); i++) {
//3.3 在循环中,根据索引获取遍历出来的牌
String pai = pokerBox.get(i);
//3.4 在循环中,判断遍历出来的牌的索引:
if (i >= 51) {
//3.5 如果索引>=51,牌就给底牌
diPai.add(pai);
} else if (i % 3 == 0) {
//3.5 如果索引%3==0,牌就给玩家1
player1.add(pai);
} else if (i % 3 == 1) {
//3.5 如果索引%3==1,牌就给玩家2
player2.add(pai);
} else {
//3.5 如果索引%3==2,牌就给玩家3
player3.add(pai);
}
}
//3.6 展示牌
System.out.println("玩家1的牌:"+player1+",牌数:"+player1.size());
System.out.println("玩家2的牌:"+player2+",牌数:"+player2.size());
System.out.println("玩家3的牌:"+player3+",牌数:"+player3.size());
System.out.println("底牌:"+diPai);
}
}
总结
必须练习:
1.总结单列集合继承体系和各个单列集合的特点---->默写
2.Collection集合的常用方法
3.List集合的常用方法
4.LinkedList集合的特有方法
5.迭代器的基本使用,增强for循环的使用--->使用迭代器,增强for循环遍历集合元素
6.使用含有泛型的类,含有泛型的接口,含有泛型的方法---->ArrayList<E>类,List<E>接口....
7.斗地主案例---->选做
- 能够说出集合与数组的区别
- 长度:
- 数组长度是固定的
- 集合长度是不固定的
- 存储范围:
- 数组可以存储基本类型+引用类型 eg; int[],String[]
- 集合只能存储引用类型,如果要存储基本类型,需要存储基本类型对应的包装类类型
- 能够使用Collection集合的常用功能
- public boolean add(E e)： 把给定的对象添加到当前集合中 。
- public void clear() :清空集合中所有的元素。
- public boolean remove(E e): 把给定的对象在当前集合中删除。
- public boolean contains(Object obj): 判断当前集合中是否包含给定的对象。
- public boolean isEmpty(): 判断当前集合是否为空。
- public int size(): 返回集合中元素的个数。
- public Object[] toArray(): 把集合中的元素，存储到数组中
- 能够使用迭代器对集合进行取元素
1.获取迭代器,使用Collection的iterator()方法
2.使用迭代器判断是否有元素可以迭代 hasNext()
3.使用迭代器取出可以迭代的元素 next()
4.一边迭代一边删除,使用迭代器的 remove()
- 能够使用增强for循环遍历集合和数组
格式:
for(数据类型 变量名: 数组名\集合名){
}
快捷键: 数组名.for 或者 集合名.for
- 能够理解泛型上下限
上限: <? extends 类名>
下限: <? super 类名>
- 能够阐述泛型通配符的作用
如果想要使变量在未来接收有泛型定义的对象，又不确定泛型要定义的类型可以使用泛型通配符?
- 能够说出常见的数据结构
栈,队列,数组,链表,树
- 能够说出数组结构特点
- 能够说出栈结构特点
- 能够说出队列结构特点
- 能够说出单向链表结构特点
- 栈结构: 先进后出
- 队列结构:先进先出
- 数组: 查询快,增删慢
- 链表; 查询慢,增删快
- 二叉查找树: 提高搜索效率
- 能够说出List集合特点
元素有索引,元素存取有序,元素可以重复
- 能够完成斗地主的案例
洗牌,发牌,造牌
