Java中的集合类--复习

10.1 集合类与数据容器

     Java用集合类来容纳不同种类的数据，这种容纳是建立在未知的基础上，即Java要用有限种类的集合类，来容纳无限种类的数据对象。

¯      分类

µ     以数组为代表的线性表型的数据结构 以Collection为基类--封装了线性表的插入、删除等基本操作

µ     以Map为代表的“键-值”对类型的数据结构 以Map为基类--封装了“键-值”对的结构

10.2 线性表型的集合

     用线性表型的集合可以描述和容纳以线性表方式（顺序）存储的数据对象。包括数组、Vector、List、Stack和Set等。

¯       顺序访问的典范——数组类

     数组就是最常见的线性表。定义和使用数组的动作是通过引用来实现的（即通过new关键字返回一个新创建数组的引用）并可通过数组的引用，执行对数组元素的访问操作。

例10.1编写程序展示如何初始化数组、访问数组对象。

注意：数组，乃至后文描述的各种集合类型，都是一种可以保存数据以及对象的“容器”。

µ     数组对象的局限性

ü      数组无法更好地满足动态增长这个需求。

ü      数组中元素一旦被确定，向它们中间插入或删除元素的工作需要耗费较大的资源。

¯        链表式的List接口

     在线性表的数据结构里，有一种以“链条”的方式存储和管理数据的结构，称它为“链表”。

µ     链式存储方式和数组的比较

µ     java.util.List接口：封装了“以链表形式存储和管理数据”的功能，如果使用实现List接口的类，如Vector、LinkedList类，就可以使用链表的方式来存储数据。

µ     void add(int index, E element)在index后插入对象

µ     boolean add(E o)   把对象o插入到链表的最后。

µ     E remove(int index)  删除链表里指定索引号的元素

µ     boolean remove(Object o) 删除在链表里的第一个指定内容的元素。

µ     E get(int index)  得到链表里指定索引号的元素。

µ     int size()  返回链表中的元素个数

µ     int indexOf(Object obj) 如果在链表里找到了obj元素，则返回这个元素的索引值，反之如果没有找到，返回–1。

µ     List<E> subList(intfromIndex, int toIndex) 得到链表里的从fromIndex开始，到toIndex结束的子链表。

µ     void clear() 把链表里存储的元素全部清除掉，该方法一般在链表使用完成后调用。

µ     先进后出的Stack类 Stack也是属于线性表类型的数据结构。

µ     特点： “后进先出”（Last In First Out）类型的容器，即最后一个被“压（push）”进堆栈中的对象，会被第一个“弹（pop）”出来。

µ     构造方法

µ     Stack() ：用于创建支持“后进先出”访问方式的对象 例：Stack st=newStack();        Stack <String> st = newStack();

µ     其他方法

µ     E peek() 返回栈顶元素，但没有弹出栈顶元素

µ     E pop() 弹出栈顶元素，并返回其中的对象。

µ     E push(E item) 向堆栈顶端压入item对象，同时将item对象返回。

µ     boolean empty() 判断堆栈是否为空，如果该堆栈为空，返回true，反之返回false。

注意：由于Stack继承了Vector类，所以以下语句从语法上来讲，不会有问题。但却破坏了堆栈“后进先出”的特性，所以，不推荐使用。

st.addElement("bad usage1");

st.addElement("bad usage2");

st.addElement("bad usage3");

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

     System.out.println(st.elementAt(i));

}

10.3 不允许有重复元素的Set接口

     Set接口不仅封装了用线性表管理对象的方法，更封装了“不允许插入重复元素”的功能，所以用Set可以用较高的效率来避免出现重复元素的情况。

¯        Set接口中的主要方法

µ     boolean add(E o) 向Set对象中添加元素。如果待插入的元素不存在于Set对象里，add动作执行后会返回true；该元素不会被再次插入，并返回false 。

µ     boolean remove(Object o) 删除Set对象里指定的元素。如果这个方法成功地在Set对象里删除了指定元素，返回true；反之删除失败，则返回false。

µ     boolean isEmpty()  判断Set对象是否为空。如果Set对象里有元素，这个方法返回true；反之返回false。

µ     int size()  返回Set对象中元素的个数。

¯      实现了Set接口的类HashSet

“基于散列表”的检测重复元素的策略：HashSet里的元素值同这个元素在Set里所存放的索引位置有个对应关系（散列函数），在HashSet里插入元素前，可根据这个元素值和对应关系，计算出这个元素在HashSet里的插入位置，如果在这个位置里（或位置周围）已经存在了待插入元素的值，则不能插入。 

µ     构造方法

ü      HashSet()

ü      HashSet(<E> c)

µ     其他方法

ü      boolean contains(Object o) 判断是否存在指定元素

例10.6 HashSet类的综合应用。

Set<String> set = newHashSet<String>();      

set.add("One");         set.add("One");

System.out.println(set.size());     //输出元素个数为：1     

set.add(“Two”);   System.out.println(set.size());   // 元素个数：2       

System.out.println(set.contains(“One”));     //true，包含元素“One”

总结

     第一类集合有着共同的特性：它们存储的对象都是一元的（线性的），只不过存储的方式和使用的数据结构不同,以Collection为基类--封装了线性表的插入、删除等基本操作。

List接口和Set接口都是Collection的子接口                          

     实现List接口：基于线性链表来存放数据的，例如Vector

                              

     实现Set接口：它们不允许有重复的元素，例如HashSet。

10.4 “键-值”对型的集合

     在Java中，专门建立以HashTable为代表的“键-值”对类型对象，“键”--索引信息，而“值” –同索引值相对应的信息。

     在Java中，专门建立以HashTable为代表的“键-值”对类型对象，“键”--索引信息，而“值” –同索引值相对应的信息。

如果要从其中查询指定数据的话，不得不依次遍历这个数组，这样效率会很低。

（2）换一种思路：将10存入数组不是插入在第一个空闲空间里！

µ     存在“索引冲突” 问题：对于散列函数，不同的“值”会得到相同的“键”，即不同的对象可能存放在同一个索引位置上。

µ     解决方法

ü      采用技术上的方法，例如设计出尽量降低冲突情况出现的散列函数，或者是指定冲突发生时的应对策略；

ü      根据待存储的数据量，适当提高Hash表的容量--用加大空间的代价，来取冲突发生的低概率

µ     “键-值”对的典范——Hashtable类
在Java的“键-值”对型集合类里，已经封装了用散列函数优化其中数据搜索效率以及处理Hash表里数据冲突的实现细节。其中Hashtable是 “键-值”对型集合类的典范。

µ     构造方法

ü      Hashtable()

ü      Hashtable(int initialCapacity)

ü      Hashtable(int initialCapacity,float loadFactor)

ü      Hashtable(<K,V> t) 使用泛型指定Hash表里键和值的类型，例如：

 

µ     其它方法

ü      V put(K key, V value)：向Hashtable对象中插入“键-值”对

ü      V get(Object key)：根据key这个“键”从Hashtable对象中检索到 对应的“值”

例如，ht.put(newInteger(1),new String(“Tom”));

         String str=ht.get(new Integer(1));

ü      boolean containsKey(Object key) 判断“键”是否存在于Hashtable对象中。

ü      boolean containsValue(Objectvalue) 判断“值” 是否存在于Hashtable中。

例如，booleanflag=ht.containsKey(new Integer(2));

          flag=ht.containsValue(“Rose”);

ü      public boolean contains(Object value)同containsValue()方法。

ü      public void clear() 将此Hashtable清空，使其不包含任何键。

     例10.7Hashtable类的使用。

     注意：通过ht.put(newInteger(3), new Integer(27));语句，重新设置了“键”为3的“值”27。如果针对同一个“键”设置了两次“值”，生效的是最后一次的动作。

总结：

     第二类集合的共同特性就是它们存放的数据都是二元的，称其为“键-值”对，通过它们可以快速的根据一个关键字key来得到其所对应的值value，这里之所以称其为关键字就是因为它必须是唯一的，这样才能保证每次通过key所得到的value是固定的，即最近一次设置进去的那个值value。

10.5 枚举器与数据操作

     枚举器是一个用来访问集合元素的工具，它不仅提供了可以用来访问集合的若干方法，更展示了解决访问对象时“对象类型不确定”难题的思路。

¯        访问集合类的“不确定性”难题

     Java中有诸多不同类型的Java集合类（比如Vector或List），程序员希望用同一类型的方式来访问其中的数据。

¯        枚举器接口

     java.util.Iterator（枚举器接口）封装“无差别访问集合对象”的方法。

µ     相关方法

ü      在每一个集合类（比如Vector或Hashtable等）里，都有一个iterator()方法，各集合对象可以通过该方法把遍历本类的控制权交给Iterator接口。

ü      在Iterator的接口里，提供了boolean hasNext()方法，判断出是否可以通过枚举器来得到集合对象中的下一个元素。

ü      在Iterator的接口里，提供了E next()方法，用来获取集合对象里的下一个元素，它返回的是一个泛型对象。

例10.10 枚举器的使用。

     Vector <Integer> v = new Vector <Integer>();

     for(int i = 0;i<5;i++){

           v.addElement(new Integer(i));

     }

     Iterator it = v.iterator();

     while(it.hasNext()){

           System.out.println(it.next().toString());

     }

¯      枚举器“分离”思想

µ     “遍历不同种类的集合对象” 采用“分离”的设计思想；

µ     把遍历这个业务动作同将要实施遍历操作的对象（比如集合）分离，在这个基础上，抽象出遍历不同集合对象的共性代码，并把这些功能代码封装到枚举器这个接口里，就可以用同一套代码，来遍历不同类型的集合；

µ     正是由于枚举器分离了业务动作（枚举）和业务动作要操作的数据（集合），所以它才能以不变应万变。