集合类库上(list,queue)
集合类库的继承关系图:
集合的使用:
- 当需要在Java程序中记录单个数据内容时，则声明一个变量。
- 当需要在Java程序中记录多个类型相同的数据内容时，声明一个一维数组。
- 当需要在Java程序中记录多个类型不同的数据内容时，则创建一个对象。
- 当需要在Java程序中记录多个类型相同的对象数据时，创建一个对象数组。
- 当需要在Java程序中记录多个类型不同的对象数据时，则准备一个集合。
集合的框架结构:
Java中集合框架顶层框架是：java.util.Collection集合 和 java.util.Map集合。
其中Collection集合中存取元素的基本单位是：单个元素。
其中Map集合中存取元素的基本单位是：单对元素。
Collection 接口:
java.util.Collection接口是List接口、Queue 接口以及Set接口的父接口，
因此该接口里定义的方法 既可用于操作List集合，也可用于操作Queue集合和Set集合。
collection 方法测试:
package com.lagou.task14; import java.util.ArrayList; import java.util.Arrays; import java.util.Collection; import java.util.List; public class CollectionTest { public static void main(String[] args) { // 1.准备一个Collection集合并打印 //Collection c1 = new Collection(); // 接口不能实例化，也就是不能创建对象 // 接口类型的引用指向实现类的对象，形成了多态 Collection c1 = new ArrayList(); // 自动调用toString方法，调用ArrayList类中的toString方法，默认打印格式为：[元素值1, 元素值2, ...] System.out.println("集合中的元素有：" + c1); // [啥也没有] System.out.println("--------------------------------------------------------"); // 2.向集合中添加单个元素并打印 boolean b1 = c1.add(new String("one")); System.out.println("b1 = " + b1); // true System.out.println("集合中的元素有：" + c1); // [one] b1 = c1.add(Integer.valueOf(2)); System.out.println("b1 = " + b1); // true System.out.println("集合中的元素有：" + c1); // [one, 2] b1 = c1.add(new Person("zhangfei", 30)); System.out.println("b1 = " + b1); // true // 打印集合中的所有元素时，本质上就是打印集合中的每个对象，也就是让每个对象调用对应类的toString方法 System.out.println("集合中的元素有：" + c1); // [one, 2, Person{name='zhangfei', age=30}] System.out.println("--------------------------------------------------------"); // 3.向集合中添加多个元素并打印 Collection c2 = new ArrayList(); c2.add("three"); // 常量池 c2.add(4); // 自动装箱机制 System.out.println("c2 = " + c2); // [three, 4] // 将c2中的所有元素全部添加到集合c1中，也就是将集合c2中的元素一个一个依次添加到集合c1中 b1 = c1.addAll(c2); // 表示将集合c2整体看做一个元素添加到集合c1中 //b1 = c1.add(c2); System.out.println("b1 = " + b1); // [one, 2, Person{name='zhangfei', age=30}, three, 4] [one, 2, Person{name='zhangfei', age=30}, [three, 4]] System.out.println("c1 = " + c1); System.out.println("--------------------------------------------------------"); // 4.判断集合中是否包含参数指定的单个元素 b1 = c1.contains(new String("one")); System.out.println("b1 = " + b1); // true b1 = c1.contains(new String("two")); System.out.println("b1 = " + b1); // false b1 = c1.contains(Integer.valueOf(2)); System.out.println("b1 = " + b1); // true b1 = c1.contains(Integer.valueOf(3)); System.out.println("b1 = " + b1); // false // contains方法的工作原理是：Objects.equals(o, e)，其中o代表contains方法的形式参数，e代表集合中的每个元素 // 也就是contains的工作原理就是 拿着参数对象与集合中已有的元素依次进行比较，比较的方式调用Objects中的equals方法 // 而该方法equals的工作原理如下： /* public static boolean equals(Object a, Object b) { 其中a代表Person对象，b代表集合中已有的对象 return (a == b) || (a != null && a.equals(b)); 元素包含的第一种方式就是：Person对象与集合中已有对象的地址相同 第二种方式就是：Person对象不为空，则Person对象调用equals方法与集合中已有元素相等 } */ // 当Person类中没有重写equals方法时，则调用从Object类中继承下来的equals方法，比较两个对象的地址 false // 当Person类中重写equals方法后，则调用重写以后的版本，比较两个对象的内容 true b1 = c1.contains(new Person("zhangfei", 30)); System.out.println("b1 = " + b1); // true false System.out.println("--------------------------------------------------------"); // [one, 2, Person{name='zhangfei', age=30}, three, 4] System.out.println("c1 = " + c1); // 5.判断当前集合中是否包含参数指定集合的所有元素 Collection c3 = new ArrayList(); c3.add(4); System.out.println("c3 = " + c3); // [4] // 判断集合c1中是否包含集合c3中的所有元素 b1 = c1.containsAll(c3); System.out.println("b1 = " + b1); // true c3.add("five"); System.out.println("c3 = " + c3); // [4, five] // 判断集合c1中是否包含集合c3中的所有元素，只有集合c3中的所有元素都在集合c1中出现才会返回true，否则都是false b1 = c1.containsAll(c3); System.out.println("b1 = " + b1); // false // 笔试考点 System.out.println("c2 = " + c2); // [three, 4] b1 = c1.containsAll(c2); System.out.println("b1 = " + b1); // true false // 判断集合c1中是否拥有集合c2这个整体为单位的元素 b1 = c1.contains(c2); System.out.println("b1 = " + b1); // false true System.out.println("--------------------------------------------------------"); // 6.计算两个集合的交集并保留到当前集合中 System.out.println("c2 = " + c2); // [three, 4] System.out.println("c3 = " + c3); // [4, five] // 也就是让集合自己和自己取交集，还是自己，也就是当前集合中的元素没有发生改变 b1 = c2.retainAll(c2); System.out.println("b1 = " + b1); // false 表示当前集合中的元素没有发生改变 System.out.println("c2 = " + c2); // [three, 4] // 计算集合c2和c3的交集并保留到集合c2中，取代集合c2中原有的数值 b1 = c2.retainAll(c3); System.out.println("b1 = " + b1); // true 当前集合的元素发生了改变 System.out.println("c2 = " + c2); // [4] System.out.println("c3 = " + c3); // [4, five] System.out.println("--------------------------------------------------------"); // 7.实现集合中单个元素的删除操作 // [one, 2, Person{name='zhangfei', age=30}, three, 4] System.out.println("c1 = " + c1); // 删除参数指定的单个元素 b1 = c1.remove(1); System.out.println("b1 = " + b1); // false // [one, 2, Person{name='zhangfei', age=30}, three, 4] System.out.println("c1 = " + c1); b1 = c1.remove("one"); System.out.println("b1 = " + b1); // true // [2, Person{name='zhangfei', age=30}, three, 4] System.out.println("c1 = " + c1); // remove方法的工作原理：Objects.equals(o, e) b1 = c1.remove(new Person("zhangfei", 30)); System.out.println("b1 = " + b1); // true // [2, three, 4] System.out.println("c1 = " + c1); System.out.println("--------------------------------------------------------"); // 8.实现集合中所有元素的删除操作 System.out.println("c3 = " + c3); // [4, five] // 从集合c1中删除集合c3中的所有元素，本质上就是一个一个元素进行删除，有元素则删除，否则不删除 b1 = c1.removeAll(c3); System.out.println("b1 = " + b1); // true // [2, three] System.out.println("c1 = " + c1); System.out.println("c3 = " + c3); // [4, five] // 笔试考点 删除整体对象c3 b1 = c1.remove(c3); System.out.println("b1 = " + b1); // false System.out.println("c1 = " + c1); // [2, three] System.out.println("--------------------------------------------------------"); // 9.实现集合中其它方法的测试 ctrl+n 可以直接搜索并打开类的源码 使用ctrl+f12可以搜索类中的方法 System.out.println("集合中元素的个数为：" + c1.size()); // 2 System.out.println(0 == c1.size() ? "集合已经空了": "集合还没有空"); // 没有空 System.out.println(c1.isEmpty()? "集合已经空了": "集合还没有空"); // 没有空 // 清空集合中的所有元素 c1.clear(); System.out.println("集合中元素的个数为：" + c1.size()); // 0 System.out.println(0 == c1.size() ? "集合已经空了": "集合还没有空"); // 已经空了 System.out.println(c1.isEmpty()? "集合已经空了": "集合还没有空"); // 已经空了 // 准备两个集合并判断是否相等 Collection c4 = new ArrayList(); c4.add(1); c4.add(2); System.out.println("c4 = " + c4); // [1, 2] Collection c5 = new ArrayList(); c5.add(1); c5.add(2); c5.add(3); System.out.println("c5 = " + c5); // [1, 2, 3] // 判断是否相等 b1 = c4.equals(c5); System.out.println("b1 = " + b1); // true false System.out.println("--------------------------------------------------------"); // 10.实现集合和数组类型之间的转换 通常认为：集合是用于取代数组的结构 // 实现集合向数组类型的转换 Object[] objects = c5.toArray(); // 打印数组中的所有元素 System.out.println("数组中的元素有：" + Arrays.toString(objects)); // [1, 2, 3] // 实现数组类型到集合类型的转换 Collection objects1 = Arrays.asList(objects); System.out.println("集合中的元素有：" + objects1); // [1, 2, 3] } }
注意: contains 和remove 底层都是调用equals方法,由形参去调用equals方法去和集合中的每个元素相比.
迭代器Iterator:
java.util.Iterator接口主要用于描述迭代器对象，可以遍历Collection集合中的所有元素。
java.util.Collection接口继承Iterator接口，因此所有实现Collection接口的实现类都可以使用该迭 代器对象。
使用Iterator 遍历集合:
package com.lagou.task14; import java.util.ArrayList; import java.util.Arrays; import java.util.Collection; import java.util.Iterator; public class CollectionPrintTest { public static void main(String[] args) { // 1.准备一个Collection集合并放入元素后打印 Collection c1 = new ArrayList(); c1.add("one"); c1.add(2); c1.add(new Person("zhangfei", 30)); // 遍历方式一： 自动调用toString方法 String类型的整体 System.out.println("c1 = " + c1); // [one, 2, Person{name='zhangfei', age=30}] System.out.println("------------------------------------------------"); // 2.遍历方式二：使用迭代器来遍历集合中的所有元素 更加灵活 // 2.1 获取当前集合中的迭代器对象 Iterator iterator1 = c1.iterator(); /* // 2.2 判断是否有元素可以访问 System.out.println(iterator1.hasNext()); // true // 2.3 取出一个元素并指向下一个 System.out.println("获取到的元素是：" + iterator1.next()); // one System.out.println(iterator1.hasNext()); // true System.out.println("获取到的元素是：" + iterator1.next()); // 2 System.out.println(iterator1.hasNext()); // true System.out.println("获取到的元素是：" + iterator1.next()); // Person{name='zhangfei', age=30} System.out.println(iterator1.hasNext()); // false System.out.println("获取到的元素是：" + iterator1.next()); // 编译ok，运行发生NoSuchElementException没有这样的元素异常 */ while (iterator1.hasNext()) { System.out.println("获取到的元素是：" + iterator1.next()); } System.out.println("------------------------------------------------"); // 由于上个循环已经使得迭代器走到了最后，因此需要重置迭代器 iterator1 = c1.iterator(); // 3.使用迭代器来模拟toString方法的打印效果 StringBuilder sb1 = new StringBuilder(); sb1.append("["); while (iterator1.hasNext()) { Object obj = iterator1.next(); // 当获取的元素是最后一个元素时，则拼接元素加中括号 if (!iterator1.hasNext()) { sb1.append(obj).append("]"); } else { // 否则拼接元素加逗号加空格 sb1.append(obj).append(",").append(" "); } } // [one, 2, Person{name='zhangfei', age=30}] System.out.println("c1 = " + sb1); System.out.println("------------------------------------------------"); // 4.不断地去获取集合中的元素并判断，当元素值为"one"时则删除该元素 iterator1 = c1.iterator(); while (iterator1.hasNext()) { Object obj = iterator1.next(); if("one".equals(obj)) { iterator1.remove(); //使用迭代器的remove方法删除元素没问题 //c1.remove(obj); // 使用集合的remove方法编译ok，运行发生ConcurrentModificationException并发修改异常 } } System.out.println("删除后集合中的元素有：" + c1); // [2, Person{name='zhangfei', age=30}] System.out.println("------------------------------------------------"); // 5.使用 for each结构实现集合和数组中元素的遍历 代码简单且方法灵活 // 由调试源码可知：该方式确实是迭代器的简化版 for (Object obj : c1) { System.out.println("取出来的元素是：" + obj); } int[] arr = new int[] {11, 22, 33, 44, 55}; for (int i : arr) { System.out.println("i = " + i); i = 66; // 修改局部变量i的数值，并不是修改数组中元素的数值 } System.out.println("数组中的元素有：" + Arrays.toString(arr)); } }
注: Collection 集合的toString方法也会遍历集合的所有元素.
for each 循环 是只读for循环,临时变量的改变不会改变集合的元素.
List 集合:
- java.util.List集合是Collection集合的子集合，该集合中允许有重复的元素并且有先后放入次序。
- 该集合的主要实现类有：ArrayList类、LinkedList类、Stack类、Vector类。
- 其中ArrayList类的底层是采用动态数组进行数据管理的，支持下标访问，增删元素不方便。
- 其中LinkedList类的底层是采用双向链表进行数据管理的，访问不方便，增删元素方便。
- 可以认为ArrayList和LinkedList的方法在逻辑上完全一样，只是在性能上有一定的差别，ArrayList 更适合于 机访问而LinkedList更适合于插入和删除；在性能要求不是特别苛刻的情形下可以忽略这个差别。
- 其中Stack类的底层是采用动态数组进行数据管理的，该类主要用于描述一种具有后进先出特征的 数据结构，叫做栈(last in first out LIFO)。
- 其中Vector类的底层是采用动态数组进行数据管理的，该类与ArrayList类相比属于线程安全的 类，效率比较低，以后开发中基本不用。
ArrayList 扩容 是扩容为原来的1.5倍.
扩容部分源码截图:
LinkedList类:
底层是采用双向链表进行数据管理的，访问不方便，增删元素方便.
Linkedlist 类 成员属性:
核心方法:
其中Node是静态内部类:
ArrayList更适合访问,LinkedList更适合增加和删除.
Vector 类已经被ArrayList类替代
Vector相比 ArrayList 线程安全,效率低
ArrayList 扩容是1.5倍,Vector是扩容2倍
Stack 类已经被Deque类取代.
List 集合方法测试:
package com.lagou.task14; import java.util.LinkedList; import java.util.List; public class ListMethodTest { public static void main(String[] args) { // 1.准备一个List集合并打印 List lt1 = new LinkedList(); System.out.println("lt1 = " + lt1); // [啥也没有] System.out.println("------------------------------------------"); // 2.向集合中添加元素并打印 // 向集合中的开头位置添加元素 lt1.add(0, "one"); System.out.println("lt1 = " + lt1); // [one] // 向集合中的末尾位置添加元素 lt1.add(1, 3); System.out.println("lt1 = " + lt1); // [one, 3] // 向集合中的中间位置添加元素 lt1.add(1, "two"); System.out.println("lt1 = " + lt1); // [one, two, 3] System.out.println("------------------------------------------"); // 3.根据参数指定的下标来获取元素 String str1 = (String) lt1.get(0); System.out.println("获取到的元素是：" + str1); // one // 注意：获取元素并进行强制类型转换时一定要慎重，因为容易发生类型转换异常 //String str2 = (String)lt1.get(2); // 编译ok，运行发生ClassCastException类型转换异常 //System.out.println("获取到的元素是：" + str2); // 3 System.out.println("------------------------------------------"); // 4.使用get方法获取集合中的所有元素并打印 StringBuilder sb1 = new StringBuilder(); sb1.append("["); for (int i = 0; i < lt1.size(); i++) { //Object obj = lt1.get(i); //System.out.println("获取到的元素是：" + obj); Object obj = lt1.get(i); // 若取出的元素是最后一个元素，则拼接元素值和] if (lt1.size()-1 == i) { sb1.append(obj).append("]"); } // 否则拼接元素和逗号以及空格 else { sb1.append(obj).append(",").append(" "); } } System.out.println("lt1 = " + sb1); // [one, two, 3] System.out.println("------------------------------------------"); // 5.查找指定元素出现的索引位置 System.out.println("one第一次出现的索引位置为：" + lt1.indexOf("one")); // 0 lt1.add("one"); System.out.println("lt1 = " + lt1); // [one, two, 3, one] System.out.println("one反向查找第一次出现的索引位置是：" + lt1.lastIndexOf("one")); // 3 System.out.println("------------------------------------------"); System.out.println("lt1 = " + lt1); // [one, two, 3, one] // 6.实现集合中元素的修改 Integer it1 = (Integer) lt1.set(2, "three"); System.out.println("被修改的元素是：" + it1); // 3 System.out.println("修改后集合中的元素有：" + lt1); // [one, two, three, one] String str2 = (String) lt1.set(3, "four"); System.out.println("被修改的元素是：" + str2); // one System.out.println("修改后集合中的元素有：" + lt1); // [one, two, three, four] System.out.println("------------------------------------------"); // 7.使用remove方法将集合中的所有元素删除 //for (int i = 0; i < lt1.size(); /*i++*/) { /* for (int i = lt1.size()-1; i >= 0; i--) { //System.out.println("被删除的元素是：" + lt1.remove(i)); // one two three four 删除元素后，后面的元素补位 //System.out.println("被删除的元素是：" + lt1.remove(0)); System.out.println("被删除的元素是：" + lt1.remove(i)); } System.out.println("最终集合中的元素有：" + lt1); // [啥也没有]*/ System.out.println("------------------------------------------"); // 8.获取当前集合中的子集合，也就是将集合中的一部分内容获取出来，子集合和当前集合共用同一块内存空间 // 表示获取当前集合lt1中下标从1开始到3之间的元素，包含1但不包含3 List lt2 = lt1.subList(1, 3); System.out.println("lt2 = " + lt2); // [two, three] // 删除lt2中元素的数值 str2 = (String) lt2.remove(0); System.out.println("被删除的元素是：" + str2); // two System.out.println("删除后lt2 = " + lt2); // [three] System.out.println("删除后lt1 = " + lt1); // [one, three, four] } }
List 类的add方法可以在指定位置添加元素.
set 方法返回值是修改之前的值.
subList 取子集合时,子集合和原来集合共用一块存储空间,如果在子集合删除元素,原始集合也会删除元素.
Stack类:
底层也是动态数组实现的,先进后出
Stack 类测试例子:
package com.lagou.task14; import java.util.Stack; public class StackTest { public static void main(String[] args) { // 1.准备一个Stack类型的对象并打印 Stack s1 = new Stack(); Stack s2 = new Stack(); System.out.println("s1 = " + s1); // [啥也没有] System.out.println("s2 = " + s2); // [啥也没有] System.out.println("-----------------------------------------------"); // 2.将数据11、22、33、44、55依次入栈并打印 for (int i = 1; i <= 5; i++) { Object obj = s1.push(i * 11); System.out.println("入栈的元素是：" + obj); //System.out.println("栈中的元素有：" + s1); // 11 22 33 44 55 } System.out.println("-----------------------------------------------"); // 3.查看栈顶元素值并打印 //Object obj2 = s1.peek(); //System.out.println("获取到的栈顶元素是：" + obj2); // 55 System.out.println("-----------------------------------------------"); // 4.对栈中所有元素依次出栈并打印 int len = s1.size(); for (int i = 1; i <= len; i++) { Object to = s1.pop(); //System.out.println("出栈的元素是：" + to); // 55 44 33 22 11 s2.push(to); } System.out.println("-----------------------------------------------"); // 5.最终打印栈中的所有元素 //System.out.println("s1 = " + s1); // [啥也没有] System.out.println("-----------------------------------------------"); len = s2.size(); for (int i = 1; i <= len; i++) { Object to = s2.pop(); System.out.println("出栈的元素是：" + to); // 11 22 33 44 55 } } }
注:经过2个栈,可以做到先进先出.
开发中一般使用Deque类去做.
java 1.8 doc 截图:
Queue 类:
- java.util.Queue集合是Collection集合的子集合，与List集合属于平级关系。
- 该集合的主要用于描述具有先进先出特征的数据结构，叫做队列(first in first out FIFO)。
- 该集合的主要实现类是LinkedList类，因为该类在增删方面比较有优势。
package com.lagou.task14; import java.util.LinkedList; import java.util.Queue; public class QueueTest { public static void main(String[] args) { // 1.准备一个Queue集合并打印 Queue queue = new LinkedList(); System.out.println("队列中的元素有：" + queue); // [啥也没有] System.out.println("----------------------------------------------------------"); // 2.将数据11、22、33、44、55依次入队并打印 for (int i = 1; i <= 5; i++) { boolean b1 = queue.offer(i * 11); //System.out.println("b1 = " + b1); System.out.println("队列中的元素有：" + queue); // 11 22 33 44 55 } System.out.println("----------------------------------------------------------"); // 3.然后查看队首元素并打印 System.out.println("对首元素是：" + queue.peek()); // 11 System.out.println("----------------------------------------------------------"); // 4.然后将队列中所有数据依次出队并打印 int len = queue.size(); for (int i = 1; i <= len; i++) { System.out.println("出队的元素是：" + queue.poll()); // 11 22 33 44 55 } System.out.println("----------------------------------------------------------"); // 5.查看队列中最终的元素 System.out.println("队列中的元素有：" + queue); // [啥也没有] } }
文章来自拉勾教育 大数据开发
