Java学习笔记-集合

面向对象语言对事物的体现都是以对象的形式，所以为了方便对多个对象的操作，就对对象进行存储，集合就是存储对象常用的一种方式

集合的概念

数组和集合的区别

数组虽然也可以存储对象，但长度是固定的，集合长度是可变的
数组中可以存储基本数据类型，集合只能存储对象

集合类的特点

集合只用于存储对象，集合长度是可变的，集合可以存储不同类型的对象

集合类的关系图

集合关系图

Collection集合

集合中存储的都是对象的引用(地址)

Collection框架的共性功能

添加

add(e);
addAll(collection);

add方法的参数类型是Object，以便于接收任意类型对象

删除

remove(e);
removeAll(collection);
clear();

判断。

contains(e);
isEmpty();

获取

iterator();
size();

获取交集

obj1.retainAll(obj2);

去除重复

obj1.removeAll(obj2);

集合变数组

toArray();

Collection接口的常用子类

Collection接口有两个子接口：List（列表），Set（集）

List：可存放重复元素，元素存取是有序的（存在索引）
Set：不可以存放重复元素，元素存取是无序的

迭代

迭代的使用

迭代是取出集合中元素的一种方式
因为Collection中有iterator方法，所以每一个子类集合对象都具备迭代器
迭代器是取出方式，会直接访问集合中的元素，所以将迭代器通过内部类的形式来进行描述，通过容器的iterator()方法获取该内部类的对象

用法：

Iterator iter = l.iterator();
while(iter.hasNext()) {
    System.out.println(iter.next());
}

for(Iterator iter = iterator(); iter.hasNext();  ) {
    System.out.println(iter.next());
}

迭代注意事项

迭代器在Collcection接口中是通用的，它替代了Vector类中的Enumeration(枚举)
迭代器的next方法是自动向下取元素，要避免出现NoSuchElementException
迭代器的next方法返回值类型是Object，所以要记得类型转换

List接口

List接口的常用子类

Vector：数组结构，线程同步，线程安全，但速度慢，已被ArrayList替代
ArrayList：数组结构，线程不同步，线程不安全，查询速度快
LinkedList：链表结构，增删速度快

取出LIst集合中元素的方式：

get(int index)：通过脚标获取元素
iterator()：通过迭代方法获取迭代器对象

List特有方法

凡是可以操作角标的方法都是该体系特有的方法

List特有常用方法

add(index, element);
addAll(index, Collection);

remove(index);

set(index,element);

get(index):
indexOf(o);
subList(from, to);
listIterator();
int indexOf(obj);//获取指定元素的位置。
ListIterator listIterator();

List使用注意事项

List集合特有的迭代器。ListIterator是Iterator的子接口
在迭代时，不可以通过集合对象的方法操作集合中的元素，因为会发生ConcurrentModificationException异常
在迭代时，只能用迭代器的方式操作元素，可是Iterator方法是有限的，只能对元素进行判断，取出，删除的操作，如果想要其他的操作如添加，修改等，就需要使用其子接口：ListIterator，该接口只能通过List集合的listIterator方法获取

Vector类

枚举就是Vector特有的取出方式，发现枚举和迭代器很像，其实枚举和迭代是一样的
因为枚举的名称以及方法的名称都过长，所以被迭代器取代了

class VectorDemo {
	public static void main(String[] args) {
		Vector v = new Vector();
		v.add("java01");
		v.add("java02");
		v.add("java03");
		v.add("java04");
		Enumeration en = v.elements();
		while(en.hasMoreElements()) {
			System.out.println(en.nextElement());
		}
	}
}

LinkedList类

LinkedList:特有方法

addFirst();
addLast();
getFirst();
getLast(); //获取元素，但不删除元素。如果集合中没有元素，会出现NoSuchElementException
removeFirst();
removeLast(); //获取元素，但是元素被删除。如果集合中没有元素，会出现NoSuchElementException

从JDK1.6出现了替代方法

offerFirst();
offerLast();
peekFirst();
peekLast(); //获取元素，但不删除元素。如果集合中没有元素，会返回null
pollFirst();
pollLast(); //获取元素，但是元素被删除。如果集合中没有元素，会返回null

class LinkedListDemo {
	public static void main(String[] args) {
		LinkedList link = new LinkedList();
		link.addLast("java01");
		link.addLast("java02");
		link.addLast("java03");
		link.addLast("java04");
		System.out.println(link);
        while(!link.isEmpty())
		{
			System.out.println(link.removeLast());
		}
	}
}

使用LinkedList模拟一个堆栈或者队列数据结构

import java.util.*;
class MyQueue {
	private LinkedList link;
	MyQueue() {
		link = new LinkedList();
	}
	public void myAdd(Object obj) {
		link.addFirst(obj);
	}
	public Object myGet() {
		return link.removeFirst();
	}
	public boolean isNull() {
		return link.isEmpty();
	}

}

class  LinkedListTest {
	public static void main(String[] args) {
		MyQueue mq = new MyQueue();
		mq.myAdd("java01");
		mq.myAdd("java02");
		mq.myAdd("java03");
		mq.myAdd("java04");
		while(!mq.isNull()) {
			System.out.println(mq.myGet());
		}
	}
}

ArrayList类

例子：存人对象，同姓名同年龄，视为同一个人

class Person {
	private String name;
	private int age;

    public void setName(String name){
    	this.name = name;
    }

    public String getName(){
		return name;
	}

    public void setAge(int age){
		this.age = age;
	}

	public int getAge(){
		return age;
	}

	Person(String name, int age) {
		this.name = name;
		this.age = age;
	}

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

class ArrayListDemo {

	public static void main(String[] args) {
		ArrayList al = new ArrayList();
		al.add(new Person("lisi01",30));
		al.add(new Person("lisi02",32));
		al.add(new Person("lisi02",32));
		al.add(new Person("lisi03",33));

		Iterator it = al.iterator();
		while(it.hasNext()) {
			Person p = (Person)it.next();
			System.out.println(p.getName() + "::" + p.getAge());
		}
	}
}

去除重复元素

public static ArrayList singleElement(ArrayList al) {
    //定义一个临时容器。
    ArrayList newAl = new ArrayList();

    Iterator it = al.iterator();
    while(it.hasNext()) {
        Object obj = it.next();
        if(!newAl.contains(obj))
            newAl.add(obj);
       }
    return newAl;
}

Set接口

Set接口中常用的类

HashSet：哈希表结构，线程不安全，存取速度快
TreeSet：二叉树结构，线程不安全，可以对Set集合中的元素进行排序

Set集合元素唯一性原因

HashSet：通过equals方法和hashCode方法来保证元素的唯一性
TreeSet：通过compareTo或者compare方法中的来保证元素的唯一性。元素是以二叉树的形式存放的

HashSet类

在HashSet中不能有重复
如果元素的HashCode值相同，才会判断equals是否为true
如果元素的hashcode值不同，不会调用equals
对于判断元素是否存在，以及删除等操作，依赖的方法是元素的hashcode和equals方法
存入成功返回true，存入失败返回false
使用迭代器取出，其元素输出是无序的

import java.util.*;
class HashSetDemo {
	public static void main(String[] args) {
		HashSet hs = new HashSet();

		System.out.println(hs.add("java01")); //true
		System.out.println(hs.add("java01")); //false
		hs.add("java02");
		hs.add("java03");
		hs.add("java04");

		Iterator it = hs.iterator();
		while(it.hasNext()) {
			System.out.println(it.next());
		}
	}
}

通过姓名和年龄判断是否是同一个人

import java.util.*;

/*
往hashSet集合中存入自定对象
姓名和年龄相同为同一个人，重复元素。
*/
class Person {
	private String name;
	private int age;

    public void setName(String name){
    	this.name = name;
    }

    public String getName(){
		return name;
	}

    public void setAge(int age){
		this.age = age;
	}

	public int getAge(){
		return age;
	}

	Person(String name,int age) {
		this.name = name;
		this.age = age;
	}
	
	public int hashCode() {
		//System.out.println(this.name+"....hashCode");
		return name.hashCode() + age * 60; //防止哈希值重复
	}

	public boolean equals(Object obj) {
		if(!(obj instanceof Person))
			return false;
		Person p = (Person)obj;
		//System.out.println(this.name+"...equals.."+p.name);
		return this.name.equals(p.name) && this.age == p.age;
	}
}

class HashSetTest {
	public static void main(String[] args) {
		HashSet hs = new HashSet();
		hs.add(new Person("a1",11));
		hs.add(new Person("a2",12));
		hs.add(new Person("a3",13));
		hs.add(new Person("a2",12));
		hs.add(new Person("a4",14));
		Iterator it = hs.iterator();
		while(it.hasNext()) {
			Person p = (Person)it.next();
			System.out.println(p.getName() + "::" + p.getAge());
		}
	}
}

TreeSet类

保证元素唯一性的依据：compareTo方法的返回值为零，代表相同元素

import java.util.*;
class TreeSetDemo {
	public static void main(String[] args) {
		TreeSet ts = new TreeSet();
		ts.add("abc");
		ts.add("abd");
		ts.add("cba");
		ts.add("aaa");
		Iterator it = ts.iterator();
		while(it.hasNext()) {
			System.out.println(it.next());
		}
	}
}

实现正序输出
实现compareTo接口，复写compare方法返回正数
实现反转输出
实现compareTo接口，复写compare方法返回负数
TreeSet排序的第一种方式：
让元素自身具备比较性
元素需要实现Comparable接口，覆盖compareTo方法
也种方式也成为元素的自然顺序，或者叫做默认顺序

import java.util.*;
/*
需求：
往TreeSet集合中存储自定义对象学生
想按照学生的年龄进行排序
*/

class TreeSetDemo {
	public static void main(String[] args) {
		TreeSet ts = new TreeSet();
		ts.add(new Student("lisi02",22));
		ts.add(new Student("lisi007",20));
		ts.add(new Student("lisi09",19));
		ts.add(new Student("lisi08",19));
		//ts.add(new Student("lisi007",20));
		//ts.add(new Student("lisi01",40));
		Iterator it = ts.iterator();
		while(it.hasNext()) {
			Student stu = (Student)it.next();
			System.out.println(stu.getName() + "..." + stu.getAge());
		}
	}
}

class Student implements Comparable { //该接口强制让学生具备比较性
	private String name;
	private int age;

    public void setName(String name){
    	this.name = name;
    }

    public String getName(){
		return name;
	}

    public void setAge(int age){
		this.age = age;
	}

	public int getAge(){
		return age;
	}

	Student(String name,int age) {
		this.name = name;
		this.age = age;
	}

	public int compareTo(Object obj) {
		if(!(obj instanceof Student))
			throw new RuntimeException("不是学生对象");
		Student s = (Student)obj;
		if(this.age > s.age)
			return 1;
		if(this.age == s.age) {
			return this.name.compareTo(s.name);
		}
		return -1;
	}
}

TreeSet的第二种排序方式
当元素自身不具备比较性时，或者具备的比较性不是所需要的
这时就需要让集合自身具备比较性
在集合初始化时，就有了比较方式
将比较器对象作为参数传递给TreeSet集合的构造函数

import java.util.*;
/*
按照字符串长度排序
*/
class TreeSetTest {
	public static void main(String[] args) {
		TreeSet ts = new TreeSet(new StrLenComparator());
		ts.add("abcd");
		ts.add("cc");
		ts.add("cba");
		ts.add("aaa");
		ts.add("z");
		Iterator it = ts.iterator();
		while(it.hasNext()) {
			System.out.println(it.next());
		}
	}
}

class StrLenComparator implements Comparator {
	public int compare(Object o1,Object o2) {
		String s1 = (String)o1;
		String s2 = (String)o2;
		int num = new Integer(s1.length()).compareTo(new Integer(s2.length()));
		if(num == 0)
			return s1.compareTo(s2);
		return num;
	}
}

Map集合

该集合存储键值对。一对一对往里存。而且要保证键的唯一性

Map与Collection不同

Map与Collection在集合框架中属并列存在
Map存储的是键值对
Map存储元素使用put方法，Collection使用add方法
Map集合没有直接取出元素的方法，而是先转成 Set集合，在通过迭代获取元素
Map集合中键要保证唯一性

Map集合的常用子类

Hashtable：哈希表结构，线程同步，线程安全，速度慢，不允许存放null键，null值，已被HashMap替代
HashMap：哈希表结构，线程不同步，线程不安全，速度快，允许存放null键，null值
TreeMap：二叉树结构，线程不同步，对键进行排序，排序原理与TreeSet相同

Map集合常用方法

添加

put(K key, V value) //如果出现添加时，相同的键。那么后添加的值会覆盖原有键对应值,并返回被覆盖的值
putAll(Map<? extends K,? extends V> m)

删除

clear()
remove(Object key)

判断

containsValue(Object value)
containsKey(Object key)
isEmpty()

获取

get(Object key)
size()
values()
entrySet()
keySet()

Map集合取值的方法

Set
keySet：将map中所有的键存入到Set集合。因为set具备迭代器
所有可以迭代方式取出所有的键，在根据get方法。获取每一个键对应的值
Map集合的取出原理：将map集合转成set集合。在通过迭代器取出

Set<String> keySet = map.keySet();
Iterator<String> it = keySet.iterator();
while(it.hasNext()) {
    String key = it.next();
	String value  = map.get(key);
	System.out.println("key:" + key + ",value:" + value);
}

Set<Map.Entry<k,v>>
entrySet：将map集合中的映射关系存入到了set集合中，而这个关系的数据类型就是：Map.Entry
Entry其实就是Map中的一个static内部接口
public static interface Man.Entry<K,V>
为什么要定义在内部呢？
因为只有有了Map集合，有了键值对，才会有键值的映射关系。关系属于Map集合中的一个内部事物，而且该事物在直接访问Map集合中的元素

Set<Map.Entry<String, String>> entrySet = map.entrySet();
Iterator<Map.Entry<String, String>> it = entrySet.iterator();
while(it.hasNext()) {
    Map.Entry<String, String> me = it.next();
    tring key = me.getKey();
    String value = me.getValue();
    System.out.println(key + ":" + value);
}

HashMap类

/*
每一个学生都有对应的归属地
学生Student，地址String
学生属性：姓名，年龄
注意：姓名和年龄相同的视为同一个学生，保证学生的唯一性
*/
import java.util.*;
class Student implements Comparable<Student> {
	private String name;
	private int age;

	Student(String name, int age) {
		this.name = name;
		this.age = age;
	}
	
	public int compareTo(Student s) {
		int num = new Integer(this.age).compareTo(new Integer(s.age));
		if(num == 0)
			return this.name.compareTo(s.name);
		return num;
	}

	public int hashCode() {
		return name.hashCode() + age * 34;
	}

	public boolean equals(Object obj) {
		if(!(obj instanceof Student))
			throw new ClassCastException("类型不匹配");

		Student s = (Student)obj;
		return this.name.equals(s.name) && this.age == s.age;
	}

	public String getName() {
		return name;
	}

	public int getAge() {
		return age;
	}

	public String toString() {
		return name + ":" + age;
	}
}

class Test {
	public static void main(String[] args) {
		HashMap<Student,String> hm = new HashMap<Student,String>();

		hm.put(new Student("lisi1",21),"beijing");
		hm.put(new Student("lisi1",21),"tianjin");
		hm.put(new Student("lisi2",22),"shanghai");
		hm.put(new Student("lisi3",23),"nanjing");
		hm.put(new Student("lisi4",24),"wuhan");

		//第一种取出方式 keySet
		Set<Student> keySet = hm.keySet();
		Iterator<Student> it = keySet.iterator();
		while(it.hasNext()) {
			Student stu = it.next();
			String addr = hm.get(stu);
			System.out.println(stu + "..." + addr);
		}

		//第二种取出方式 entrySet
		Set<Map.Entry<Student,String>> entrySet = hm.entrySet();
		Iterator<Map.Entry<Student,String>> iter = entrySet.iterator();
		while(iter.hasNext()) {
			Map.Entry<Student,String> me = iter.next();
			Student stu = me.getKey();
			String addr = me.getValue();
			System.out.println(stu + "..." + addr);
		}
	}
}

TreeMap类

/*
需求：对学生对象的年龄进行升序排序
因为数据是以键值对形式存在的
所以要使用可以排序的Map集合。TreeMap
*/
import java.util.*;

class StuNameComparator implements Comparator<Student> {
	public int compare(Student s1,Student s2) {
		int num = s1.getName().compareTo(s2.getName());
		if(num == 0)
			return new Integer(s1.getAge()).compareTo(new Integer(s2.getAge()));
		return num;
	}
}

class Test {
	public static void main(String[] args) {
		TreeMap<Student,String> tm = new TreeMap<Student,String>(new StuNameComparator());

		tm.put(new Student("blisi3",23),"nanjing");
		tm.put(new Student("lisi1",21),"beijing");
		tm.put(new Student("alisi4",24),"wuhan");
		tm.put(new Student("lisi1",21),"tianjin");
		tm.put(new Student("lisi2",22),"shanghai");
		
		Set<Map.Entry<Student,String>> entrySet = tm.entrySet();
		Iterator<Map.Entry<Student,String>> it = entrySet.iterator();
		while(it.hasNext()) {
			Map.Entry<Student,String> me = it.next();
			Student stu = me.getKey();
			String addr = me.getValue();
			System.out.println(stu + "::" + addr);
		}
	}
}

集合框架中的工具类

Collections

对集合进行查找
取出集合中的大值，小值
对List集合进行排序
TreeSet<String> ts = new TreeSet<String>(Collections.reverseOrder(new StrLenComparator()));

Arrays

将数组转成List集合
对数组进行排序
对数组进行二分查找

让不安全集合转为安全集合

synchronizedCollection(Collection<T> c)
synchronizedList(List<T> list)
synchronizedMap(Map<K,V> m)
synchronizedSet(Set<T> s)

新增for语句

Collection在JDK1.5后出现的父接口Iterable就是提供了这个for语句
格式：

for(数据类型 变量名 : 数组或集合) {
    执行语句;
}

简化了对数组，集合的遍历
对集合进行遍历，只能获取集合元素。但是不能对集合进行操作
迭代器除了遍历，还可以进行remove集合中元素的动作
如果是用ListIterator，还可以在遍历过程中对集合进行增删改查的动作

HashMap<Integer,String> hm = new HashMap<Integer,String>();
hm.put(1,"a");
hm.put(2,"b");
hm.put(3,"c");
Set<Integer> keySet = hm.keySet();
for(Integer i : keySet) {
	System.out.println(i+"::"+hm.get(i));
}

for(Map.Entry<Integer,String> me : hm.entrySet()) {
    System.out.println(me.getKey()+"------"+me.getValue());
}

可变参数

从1.5开始，java支持可变参数
在此之前，可以通过数组传递多个相同参数

class Test {
	public static void main(String[] args) {
		int[] arr = {3,4};
		show(arr);
	}
	public static void show(int[] arr) {
		···
	}
}

可变参数：其实就是上一种数组参数的简写形式，不用每一次都手动的建立数组对象，只要将要操作的元素作为参数传递即可，隐式将这些参数封装成了数组
可变参数一定要定义在参数列表最后面

class Test {
	public static void main(String[] args) {
		show("test", 4, 5);
	}
	public static void show(String str,int... arr) {
		System.out.println(arr.length);
	}
}

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