学习要点
- Java集合框架内容
- ArrayList和LinkedList
- HashMap
- Iterator
- 泛型集合
Java的集合框架
1 概述
数据结构是以某种形式将数据组织在一起的集合，它不仅存储数据，还支持访问和处理数据的操作。
数据结构对程序设计有着深远的影响，在面向过程的C语言中，数据库结构用struct来描述，而在面向对象的编程中，数据结构是用类来描述的，并且包含有对该数据结构操作的方法。
在Java语言中，Java语言的设计者对常用的数据结构和算法做了一些规范（接口）和实现（具体实现接口的类）。所有抽象出来的数据结构和操作（算法）统称为Java集合框架（JavaCollectionFramework）。
在Java 2之前，Java是没有完整的集合框架的。它只有一些简单的可以自扩展的容器类，比如Vector，Stack，Hashtable等。这些容器类在使用的过程中由于效率问题饱受诟病，因此在Java 2中，Java设计者们进行了大刀阔斧的整改，重新设计，于是就有了现在的集合框架。需要注意的是，之前的那些容器类库并没有被弃用而是进行了保留，主要是为了向下兼容的目的，平时尽量少用。
在编写Java程序在具体应用时，不必考虑数据结构和算法实现细节，只需要用这些类创建出来一些对象，然后直接应用就可以了，这样就大大提高了编程效率。
Java集合框架提供了一套性能优良、使用方便的接口和类，它们位于java.util包中。
2 Java集合框架图
3 Java集合框架简化图
4 Collection接口
Collection 接口存储一组不唯一，无序的对象
List 接口存储一组不唯一，有序（插入顺序）的对象
Set 接口存储一组唯一，无序的对象
5 Map接口
Map接口存储一组键值对象，提供key到value的映射。
List接口实现类
1 ArrayList
ArrayList实现了长度可变的数组，在内存中分配连续的空间。遍历元素和随机访问元素的效率比较高。
2 LinkedList
LinkedList采用链表存储方式。插入、删除元素时效率比较高。
3 ArrayList操作数据
- List接口提供的常用操作方法
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方法名 |
说 明 |
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boolean add(Object o) |
在列表的末尾顺序添加元素，起始索引位置从0开始。 |
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void add(int index,Object o) |
在指定的索引位置添加元素。索引位置必须介于0和列表中元素个数之间。 |
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int size() |
返回列表中的元素个数。 |
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Object get(int index) |
返回指定索引位置处的元素。取出的元素是Object类型，使用前需要进行强制类型转换。 |
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boolean contains(Object o) |
判断列表中是否存在指定元素。 |
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boolean remove(Object o) |
从列表中删除元素。 |
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Object remove(int index) |
从列表中删除指定位置元素，起始索引位置从0开始。 |
演示：使用ArrayList集合存储学生信息，并执行以下操作
- 学生对象信息：学号、姓名、年龄、性别、班级。
- 多个学生信息添加到集合中
- 查看学生的数量及所有学生的信息
- 删除集合中部分学生的元素
- 判断集合中是否包含指定学生
4 LinkedList操作数据
- 插入、删除操作频繁时，可使用LinkedList来提高效率。
- LinkedList特有的操作方法
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方法名 |
说 明 |
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void addFirst(Object o) |
在列表的首部添加元素 |
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void addLast(Object o) |
在列表的末尾添加元素 |
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Object getFirst() |
返回列表中的第一个元素 |
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Object getLast() |
返回列表中的最后一个元素 |
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Object removeFirst() |
删除并返回列表中的第一个元素 |
|
Object removeLast() |
删除并返回列表中的最后一个元素 |
上机练习 ：使用LinkedList集合存储新闻对象信息，并执行以下操作
- 新闻对象信息：编号、标题、作者、内容、出版日期。
- 多条新闻信息添加到集合中
- 查看新闻的数量及所有新闻的信息
- 删除头条新闻
- 删除最后一条新闻
- 把指定新闻添加到头条
Map接口实现类
1 HashMap
Map接口专门处理键值映射数据的存储，可以根据键实现对值的操作。最常用的实现类是HashMap。
Map接口常用方法
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方法名 |
说 明 |
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Object put(Object key, Object val) |
以“键-值对”的方式进行存储 |
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Object get (Object key) |
根据键返回相关联的值，如果不存在指定的键，返回null |
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Object remove (Object key) |
删除由指定的键映射的“键-值对” |
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int size() |
返回元素个数 |
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Set keySet () |
返回键的集合 |
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Collection values () |
返回值的集合 |
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boolean containsKey (Object key) |
如果存在由指定的键映射的“键-值对”，返回true |
上机练习 ：使用Map存储元素
需求描述：建立姓名和学生对象之间的键值映射，并通过key和value进行操作，如何实现数据的存储和操作？
2 遍历Map集合
方法1：通过迭代器Iterator实现遍历
获取Iterator ：Collection 接口的iterate()方法
Iterator的方法：
- boolean hasNext(): 判断是否存在另一个可访问的元素。
- Object next(): 返回要访问的下一个元素。
示例代码：
/* 1、创建多个学生对象*/
Student zs = new Student("张三", "大一");
Student ls = new Student("李四", "大二");
Student ww = new Student("王五", "大三");
Student zl = new Student("赵六", "大四");
/* 2、创建Map集合对象并把多个学生对象放入其中*/
Map studentMap=new HashMap();
studentMap.put(zs.getName(),zs);
studentMap.put(ls.getName(),ls);
studentMap.put(ww.getName(),ww);
studentMap.put(zl.getName(),zl);
/*3、通过迭代器依次输出集合中所有学生的信息*/
System.out.println("使用Iterator遍历，所有学生的姓名和年级分别是：");
Set keys=studentMap.keySet();//取出所有key的集合
Iterator it=keys.iterator();//获取Iterator对象
while(it.hasNext()){
String key=(String)it.next(); //取出key
Student stu=(Student)studentMap.get(key); //根据key取出对应的值
System.out.println(key+" "+stu.getGrade());
}
方法2：增强型for循环
示例代码：
//使用foreach语句输出集合中所有学生的信息
for(Object key:keys){
Student stu=(Student)studentMap.get(key); //根据key取出对应的值
System.out.println(key+" "+stu.getGrade());
}
上机练习3：遍历学生Map集合
集合类对比
1 Vector和ArrayList的异同
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集合 |
相同 |
区别 |
|
Vector |
实现原理、功能相同，可以互用。 |
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ArrayList |
2 Hashtable和HashMap的异同
|
集合 |
相同 |
区别 |
|
Hashtable |
实现原理、功能相同，可以互用。 |
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HashMap |
3 建议
开发过程中，推荐使用ArrayList和HashMap。
泛型集合
1 问题
List和Map在存储数据时候，发生装箱操作，所有数据类型都转换成Object类型。当取出的时候需要拆箱，可能导致数据类型转换失败。
例如：
List的get(int index)方法获取元素
Map的get(Object key)方法获取元素
Iterator的next()方法获取元素
2 解决方案
泛型：JDK5.0使用泛型改写了集合框架中的所有接口和类，使之实现参数化类型。
参数化类型：parameterized type。也称为泛型（Generic）。
泛型保证数据存取的时候不再进行装箱和拆箱的操作，避免类型转换失败，保证数据类型的安全。
例如：
List<Student> list = new ArrayList<Student>(); //jdk1.7以后支持菱形写法 // List<Student> list = new ArrayList<>(); Map<String,Student> stuMap=new HashMap<String,Student>(); // Map<String,Student> stuMap=new HashMap<>(); Set<String> keys=stuMap.keySet(); //取出所有key的集合 Iterator<String> it=keys.iterator();
上机练习：使用泛型改造上机练习1-3