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黑马程序员——【Java基础】——集合框架

 一、集合框架概述

  (一)集合框架中集合类关系简化图

 

  (二)为什么出现集合类?

  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,集合就是用于存储对象的。

  (三)数组和集合类同是容器,有何不同?

  、数组长度是固定的;集合长度是可变的。

  2、数组中可以存储基本数据类型,集合只能存储对象。

  (四)集合类的特点

  集合可以存储不同类型的对象。集合只用于存储对象,集合长度是可变的。

  (五)为什么会出现这么多容器?

  因为每一个容器对数据的存储方式都有不同,这个存储方式称为数据结构。

二、Collection接口

  (一)Collection概述

  Collection是集合框架中的常用接口。其下有两个子接口:List(列表),Set(集)。

  所属关系:Collection

                 |--List:元素是有序的,元素可以重复。因为有索引(index)。

                 |--Set:元素是无序的,元素不可以重复,无索引。

  (二)Collection接口的常见方法

  1、添加

  add(Objectobj):add方法的参数类型是Object。以便于接收任意类型对象。

  addAll(Collection coll):将指定 collection 中的所有元素都添加到此collection中。

  2、删除

  clear():清空集合

  remove(Object obj):

  removeAll(Collection col):移除此 collection 与指定 collection 中的交集元素。

  3、判断

  boolean contains(Objectobj):判断collection是否包含obj这个元素

  boolean isEmpty():判断集合是否为空

  4、获取

  int size():返回此collection中的元素数。

  5、其他

  retainAll(Collection coll):保留两集合的交集元素。

  注:集合中存储的都是对象的引用(地址)。

三、迭代器iterater

  (一)概述

  1、什么是迭代?迭代就是集合的取出元素种方式。

  2、集合迭代原理:将“取出方式”定义在集合的内部,这样“取出方式”就可以直接访问集合内部的元素,那么“取出方式”就被定义成了内部类。不同的数据结构,“取出方式”的具体实现细节也不相同,但都有共性内容“判断”和“取出”,将共性的规则抽取出来,即是Iterator。

  3、如何获取集合中的“对象”元素呢?

通过一个对外提供的方法:iterator(),来获取集合中存储的对象。因为Collection中有iterator方法,所以Collection的每一个子类集合对象都具备迭代器。

  (二)迭代器的方法

  1、hasNext():有下一个元素,返回true

  2、next():取出下一个元素

  3、remove():从迭代器指向的 collection 中移除迭代器返回的最后一个元素

  注:在迭代时循环中next调用一次,就要hasNext判断一次。

  4、Iterator的使用方法示例:

  ArrayList a=newArrayList();//创建一个集合

  Iteratorit=a.iterator();//获取一个迭代器,用于取出集合中的元素。

  //方式一:for循环(老外的写法),好处在于it对象在迭代完成后就释放了,不占内存。

1 for ( Iterator it = a.iterator() ; it.hasNext(); ){2     System.out.println ( it.next() );3 }

  //方式二:while循环

1 while ( it.hasNext() ){2     System.out.println ( it.next() );3 }

  (三)迭代器的注意事项

  1、迭代器在Collcection接口中是通用的,它替代了Vector类中的Enumeration(枚举)。

  2、迭代器的next()方法是自动向下取元素,要避免出现NoSuchElementException。

  3、迭代器的next()方法返回值类型是Object,所以要记得类型转换。

四、List集合

  (一)List集合作用

  是可以完成对集合中元素的增、删、改、查。

  * List集合组成

  List:

    |--Vector:内部是数组数据结构,是同步的。增删,查询都很慢!

    |--ArrayList:内部是数组数据结构,是不同步的。替代了Vector。查询的速度快。

    |--LinkedList:内部是链表数据结构,是不同步的。增删元素的速度很快。

  (二)List集合常见方法

  List特有的常见方法,有一个共性特点就是都可以操作角标。

  1、添加(增)

  void add(index , element):指定位置添加元素

  boolean add(index , collection):

  2、删除(删)

  Object remove(index): 删除指定位置的元素

  3、修改(改)

  Object set(index,element):修改指定位置的元素

  4、获取(查)

  Object get(index):获取指定角标的元素

  int indexOf(object):获取元素第一次出现的位置,如果没有则返回-1

  int lastIndexOf(object):返回此列表中最后出现的指定元素的索引

  List subList(from , to):返回列表中指定的from (包括)到to(不包括)之间的部分。

  注:List集合判断元素是否相同,移除等操作,依据的是元素的equals方法。

  (ListIterator

  1、概述

  (1)ListIterator是List集合特有的迭代器,是Iterator的子接口。

  (2)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。所以在迭代器时,只能用迭代器的方法操作元素。可是Iterator方法有限,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ListIterrator。该接口只能通过List集合的listIterator()方法获取。

  (3)为什么ListIterator才可以增、删、改、查?因为List集合中的元素都带角标。

  2、ListIterator特有的方法

  void add(obj):为list增加元素

  void set(obj):用指定元素替换 next 或 previous 返回的最后一个元素。

  boolean hasPrevious():判断前面有没有元素

  Object previous():返回列表中的前一个元素。

  (四)Enumeration

  1、枚举是Vector类特有的取出方式。

  2、Vector取出元素的方式:(1)迭代器方式取出;(2)for循环遍历,get方式取;(3)按角标索引取出;(4)枚举方式取出。

  3、特有方法

  addElement(obj):添加元素,相当于add(obj);

  Enumeration elements():Vector特有取出方式(枚举)

  hasMoreElements():是否还有元素,相当于Iterator的hasNext()方法

  nextElements():取出下一个元素,相当于Iterator的next()方法

  4、枚举方法示例:

1 Vector v=new Vector();2 for ( Enumeration en = v.elements() ; e.hasMoreElements() ; ){3   System.out.println(en.nextElements());4 }

  (五)LinkedList(实现不同步)

  1、LinkedList底层:使用的是“链表”结构。

  2、特点:增删速度很快,查询稍慢。

  3、特有方法:

  (1)添加:addFirst();       addLast();

  (2)获取:获取元素,但不删除元素。

  包括:getFirst();   getLast();

  (3)删除:获取元素,并删除元素。

  包括:removeFirst();   removeLast();

  4、JDK1.6后,出现了替代方法。

  (1)添加:offerFirst();     offLast();

  (2)获取:获取元素,但是不删除。如果集合中没有元素,会返回null。包括:peekFirst();       peekLast();

  (3)删除:获取元素,并删除元素。如果集合中没有元素,会返回null。包括:pollFirst();     pollLast();

  5、LinkList示例练习

  /* 使用LinkedList模拟一个堆栈或者队列数据结构。

  堆栈:先进后出  如同一个杯子。

  队列:先进先出 First in First out  FIFO 如同一个水管。 */

 1 import java.util.*; 2 class LinkedListTest{ 3     public static void main(String[] args) { 4         LinkedList link = new LinkedList(); 5               link.addFirst("java01"); 6               link.addFirst("java02"); 7               l.addFirst("java03"); 8              link.addFirst("java04"); 9              link.addFirst("java05");10               //堆栈输出11         stack(link);12         //队列输出13         queue(link);14         }15     //堆栈16     public static void stack(LinkedList link) {17                while (!link.isEmpty()) {18             sop(link.removeFirst());19             }20     }21   22     //队列23     public static void queue(LinkedList link){24         while(!link.isEmpty()){25             sop(link.removeLast());26         }27     }28 29     //输出30     public static void sop(Object obj)31     {32         System.out.println(obj);33     }34 }

五、Set集合

  (一)概述

    Set:元素是无序(存入和取出的顺序不一定一致),元素不可以重复。

      |--HashSet:底层数据结构是哈希表,线程不同步。

      |--TreeSet:可以对Set集合中的元素进行排序。

  (二)HashSet

  1HashSet:保证元素唯一性的原理:判断元素的hashCode值是否相同。如果相同,还会继续判断元素的equals方法,是否为true。

  2Set集合的功能和Collection是一致的。

  3、练习:HashSet代码示例

 1 //(1)HashSet示例 2 import java.util.HashSet; 3 import java.util.Iterator; 4 public class HashSetDemo { 5     public static void main(String[] args) { 6         HashSet hs = new HashSet(); 7         hs.add("hehe"); 8 //        hs.add("heihei"); 9         hs.add("hahah");10         hs.add("xixii");11         hs.add("hehe");12         Iterator it = hs.iterator();13         while(it.hasNext()){14             System.out.println(it.next());15         }16     }17 }18 //(2)LinkedHashSet代码示例19 import java.util.HashSet;20 import java.util.Iterator;21 import java.util.LinkedHashSet;22 public class LinkedHashSetDemo {23 public static void main(String[] args) {24         HashSet hs = new LinkedHashSet();25         hs.add("hahah");26         hs.add("hehe");27         hs.add("heihei");28         hs.add("xixii");29 //        hs.add("hehe");30         Iterator it = hs.iterator();31         while(it.hasNext()){32             System.out.println(it.next());33         }34     }35 }

  (三)TreeSet

  1、TreeSet:默认按照字母的自然排序。底层数据结构是二叉树。保证元素唯一性的依据:compareTo方法return 0。

  TreeSet排序有两种方式:

  (1)第一种方式:让元素自身具备比较性,元素要实现Comparable接口,覆盖CompareTo方法,这种方式也称为元素的自然顺序,也叫默认顺序。代码示例如下:

 1 import java.util.*; 2 //学生类 3 class Student implements Comparable{ 4     private String name; 5     private int age; 6     Student(String name,int age){ 7         this.name=name; 8         this.age=age; 9     }10     public String getName(){11         return name;12     }13   14     public int getAge(){15         return age;16     }17     //复写hashCode 方法18     public int hashCode(){19         return name.hashCode()+age*39;20     }21     //覆写equals方法 22     public boolean equals(Object obj){23         if(!(obj instanceof Student))24             throw new RuntimeException();25         Student s = (Student)obj;26         return this.name.equals(s.name)&&this.age==s.age;27     }28     //覆写compareTo方法 29     public int compareTo(Object obj){30         Student s = (Student)obj;31         if(this.age==s.age)32             return this.name.compareTo(s.name);33         return this.age-s.age;34     }35 }36 37 class TreeSetTest{38     public static void main(String[] args){39         TreeSet<Student> t=new TreeSet<Student>();40         t.add(new Student("zhangsan",22));41         t.add(new Student("lisi",20));42         t.add(new Student("wangwu",19));43         t.add(new Student("zhouliu",19));44         t.add(new Student("zhaoqi",28));45 46         for (Iterator<Student> it=t.iterator(); it.hasNext(); ){47             Student s=it.next();48             System.out.println(s.getName()+"....."+s.getAge());49         }50     }51 }

  (2)第二种方式: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时,这时就需要让集合自身具备比较性,就需要定义比较器,即定义一个类,实现Comparator接口,覆盖compare方法。比较器示例代码如下:

  /* 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。 */

 1 import java.util.*; 2 //学生类 3 class Student implements Comparable{ 4     private String name; 5     private int age; 6     Student(String name,int age){ 7         this.name=name; 8         this.age=age; 9     }10     public String getName(){11         return name;12     }13   14     public int getAge(){15         return age;16     }17     //覆写hashCode方法18     public int hashCode(){19         return name.hashCode()+age*39;20     }21 //覆写equals方法22     public boolean equals(Object obj){23         if(!(obj instanceof Student))24             throw new RuntimeException();25         Student s = (Student)obj;26         return this.name.equals(s.name)&&this.age==s.age;27     }28     //复写compareTo以便TreeSet集合调用29     public int compareTo(Object obj){30         Student s=(Student)obj;31         if(this.age==s.age)32             return this.name.compareTo(s.name);33         return this.age-s.age;34         //return new Integer(this.age).compareTo(new Integer(s.age)); 35     }36 }37 38 class  TreeSetTest{39     public static void main(String[] args){40         TreeSet<Student> t=new TreeSet<Student>(new LenCompare());41         t.add(new Student("zhangsan",22));42         t.add(new Student("lisi",20));43         t.add(new Student("wangwu",19));44         t.add(new Student("zhouliu",19));45         t.add(new Student("zhaoqi",28));46 47         for (Iterator<Student> it=t.iterator(); it.hasNext(); ){48             Student s=it.next();49             System.out.println(s.getName()+"....."+s.getAge());50         }51     }52   53 }54 //定义比较器,以姓名长度为主要比较55 class LenCompare implements Comparator<Student>{56     public int compare(Student s1,Student s2){57         int num=new Integer(s1.getName().length()).compareTo(new Integer(s2.getName().length()));58         if (num==0){59             return new Integer(s1.getAge()).compareTo(s2.getAge());60         }61         return num;62     }63 }

六、Map集合

  (一)概述

    Map<K,V>集合是一个接口,和List集合及Set集合不同的是,它是双列集合。

  (二)Map集合子类体系

  Map:

    |--Hashtable:底层是哈希表数据结构,不可以存入null键null值。该集合是线程同步的。JDK1.0,效率低。

    |--HashMap:底层是哈希表数据结构。允许使用null键null值,该集合是不同步的。JDK1.2,效率高。

    |--TreeMap:底层是二叉树数据结构。线程不同步。可以用于给Map集合中的键进行排序。

    Map和Set很像。其实Set底层就是使用了Map集合。

  (三)Map特点

  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。

  (四)Map集合的常用方法

  1、添加

  value put(K key,V value):添加元素,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put方法会返回被覆盖的值。

  void putAll(Map <? extends K,? extends V> m):添加一个集合

  2、删除

  clear():清空

  value remove(Object key):删除指定键值对

  3、判断

  containsKey(Object key):判断键是否存在

  containsValue(Object value):判断值是否存在

  isEmpty():判断是否为空

  4、获取

  get(Object key):通过键获取对应的值

  size():获取集合的长度

  values():获取Map集合中所以得值,返回一个Collection集合

  5、两个取出方法

  Set<Map.Entry<K , V>>  entrySet();

  Set<K> keySet();

  注:HashMap集合可以通过get()方法的返回值来判断一个键是否存在,通过返回null来判断。

  (五)Map集合的两种取出方式

  Map集合的取出原理:将Map集合转成Set集合,再通过迭代器取出。

  1、Set<K> keySet():将Map集合中所有的键存入Set集合。因为Set具备迭代器。所以可以通过迭代方式取出所有键,再通过get方法获取每一个键对应的值。示例代码如下:

 1 import java.util.HashMap; 2 import java.util.Iterator; 3 import java.util.Map; 4 public class MapDemo{ 5     public static void main(String[] args){ 6         Map<Integer,String> map = new HashMap<Integer,String>(); 7         map.put(1, "zhangsan"); 8         map.put(2, "lisi"); 9         map.put(3, "wangwu");10         map.put(4, "zhaoliu");11         map.put(5, "zhouqi");12         keyset(map);13     }14 //keySet取出方式15     public static void keyset(Map<Integer,String> hm){16         Iterator<Integer> it = hm.keySet().iterator();17         while(it.hasNext()){18             Integer key = it.next();19             String value =http://www.mamicode.com/ hm.get(key);20             System.out.println(key+":"+value);21         }22     }23 }

  2、Set<Map.Entry<K,V>> entrySet():将Map集合中的映射关系存入到Set集合中,而这个关系的数据类型就是:Map.Entry。关于Map.Entry:其实Entry也是一个接口,它是Map的接口中的一个内部接口。示例代码如下: 

 1 import java.util.HashMap; 2 import java.util.Iterator; 3 import java.util.Map; 4 import java.util.Set; 5 public class MapDemo{ 6     public static void main(String[] args){ 7         Map<Integer,String> map = new HashMap<Integer,String>(); 8         map.put(1, "zhangsan"); 9         map.put(2, "lisi");10         map.put(3, "wangwu");11         map.put(4, "zhaoliu");12         map.put(5, "zhouqi");13         keyset(map);14     }15     //Map.Entry取出方式16     public static void keyset(Map<Integer,String> hm){17         Set<Map.Entry<Integer,String>> entrySet = hm.entrySet();18         Iterator<Map.Entry<Integer,String>> it = entrySet.iterator();19         20         while(it.hasNext()){21             Map.Entry<Integer, String> me = it.next();22             Integer key = me.getKey();23             String value =http://www.mamicode.com/ me.getValue();24             System.out.println(key+":"+value);25         }26     }27 }

  (六)Map集合存储自定义对象

  /*  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。

       思路: 1、描述学生类; 2、定义一个Map集合,存储学生对象和地址值;3、获取Map中的元素。*/

 1 import java.util.HashMap; 2 import java.util.Iterator; 3 import java.util.Set; 4 public class MapDemo {     5     public static void main(String[] args) { 6         /*将学生对象和学生的归属地通过键与值存储到map集合中。*/     7         HashMap<Student,String> hm = new HashMap<Student,String>(); 8         hm.put(new Student("lisi",38),"北京"); 9         hm.put(new Student("zhaoliu",24),"上海");10         hm.put(new Student("xiaoqiang",31),"沈阳");11         hm.put(new Student("wangcai",28),"大连");12         hm.put(new Student("zhaoliu",24),"铁岭");13         Iterator<Student> it = hm.keySet().iterator();    14         while(it.hasNext()){15             Student key = it.next();16             String value =http://www.mamicode.com/ hm.get(key);17             System.out.println(key.getName()+":"+key.getAge()+"---"+value);18         }19     }20 }21 //定义学生类,继承Person类22 class Student extends Person {23     public Student() {24         super();25     }26     public Student(String name, int age) {27         super(name, age);28     }29     @Override30     public String toString() {31         return "Student:"+getName()+":"+getAge();32     }33 }34 //定义Person类,实现Comparable接口35 class Person implements Comparable<Person> {36     private String name;37     private int age;    38     public Person() {39         super();40     }41     public Person(String name, int age) {42         super();43         this.name = name;44         this.age = age;45     }46     public int compareTo(Person p){47         int temp = this.age - p.age;48         return temp==0?this.name.compareTo(p.name):temp;49     }50     @Override51     public int hashCode() {52         final int prime = 31;53         int result = 1;54         result = prime * result + age;55         result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());56         return result;57     }58     @Override59     public boolean equals(Object obj) {60         if (this == obj)61             return true;62         if (obj == null)63             return false;64         if (getClass() != obj.getClass())65             return false;66         Person other = (Person) obj;67         if (age != other.age)68             return false;69         if (name == null) {70             if (other.name != null)71                 return false;72         } else if (!name.equals(other.name))73             return false;74         return true;75     }76     public String getName() {77         return name;78     }79     public void setName(String name) {80         this.name = name;81     }82     public int getAge() {83         return age;84     }85     public void setAge(int age) {86         this.age = age;87     }88     @Override89     public String toString() {90         return "Person:"+getName()+":"+getAge();91     }92 }

  (七)Map练习

  /* 获取该字符串“jsdfjliwernsdfmxcjfoj”中的每个字母出现的次数,希望打印的结果是:a(1)b(2)..... */

 1 import java.util.*; 2 class CharCount { 3     public static void main(String[] args) { 4         String str = "jsdfjliwernsdfmxcjfoj"; 5         System.out.println("str中各字母出现的次数:" + charCount(str)); 6     } 7     // 定义一个方法获取字符串中字母出现的次数 8     public static String charCount(String str) { 9         char[] cha = str.toCharArray();// 转换为字符数组10         // 定义一个TreeMap集合,因为TreeMap集合会给键自动排序11         TreeMap<Character, Integer> tm = new TreeMap<Character, Integer>();12         int count = 0;// 定义计数变量13         for (int x = 0; x < cha.length; x++) {14             if (!(cha[x] >= ‘a‘ && cha[x] <= ‘z‘ || cha[x] >= ‘A‘15                     && cha[x] <= ‘Z‘))16                 continue;// 如果字符串中非字母,则不计数17             Integer value = http://www.mamicode.com/tm.get(cha[x]);// 获取集合中的值18             if (value != null)// 如果集合中没有该字母,则存入19                 count = value;20             count++;21             tm.put(cha[x], count);// 存入键值对22             count = 0;// 复位计数变量23         }24         StringBuilder sb = new StringBuilder();// 定义一个容器25         // 遍历集合,取出并以题目格式存入容器中26         for (Iterator<Character> it = tm.keySet().iterator(); it.hasNext();) {27             Character ch = it.next();28             Integer value =http://www.mamicode.com/ tm.get(ch);29             sb.append(ch + "(" + value + ")");30         }31         return sb.toString();// 返回字符串32     }33 }

 七、集合的一些技巧 

  需要唯一吗? 

    |——需要:Set 

    |             需要制定顺序吗? 

    |                    |——需要:TreeSet 

    |                    |——不需要:HashSet 

    |                    但是要想要一种存储一致的顺序,用LinkedHashSet。 

    | 

    |——不需要:List 

    |                    需要频繁增删吗? 

    |                           |——需要:LinkedList 

    |                           |——不需要:ArrayList 

黑马程序员——【Java基础】——集合框架