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浅入深出之Java集合框架（下）
Java中的集合框架（下）
由于Java中的集合框架的内容比较多，在这里分为三个部分介绍Java的集合框架，内容是从浅到深，哈哈这篇其实也还是基础，惊不惊喜意不意外￣▽￣ 写文真的好累，懒得写了。。
温馨提醒：建议从（上）开始看哦~
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浅入深出之Java集合框架（上）
浅入深出之Java集合框架（中）
浅入深出之Java集合框架（下）
前 言
在<浅入深出之Java集合框架（中） >中介绍了Map接口的基本操作。使用的示例是在<浅入深出之Java集合框架（上）>中的模拟学生选课的小程序，不清楚的朋友可以先去阅读<浅入深出之Java集合框架（上）>。
在本篇中我们将解决如下问题：
- 在课程序列中，如何判断是否包含某门或者某几门课程？
- 如果课程序列包含某门课程，如何判断该课程的索引位置？
- 在学生映射表中，如何判断是否包含某个学生id？
- 又该如何判断是否包含某个学生对象？
- 如果把课程或者学生对象，按照课程名称或者学生姓名排序又该怎么办?按照ID排序呢？
问题看起来很多很复杂，其实主要就是两个部分：如何判断集合中是否包含某个元素；如何把有序集合按照指定的规则进行排序。
一、集合中contains方法的应用
对于第一个问题，集合提供了一个叫做contains的方法，这个方法就是用来判断该集合是否包含某个元素，对于contains方法我们分别从List、Set、Map集合来看看它的使用方法和注意事项。
1）List 中contains()方法——判断List中课程中是否存在
首先我们来写一个测试方法来用contains方法来判断List中课程是否存在：
1 /* 2 * 测试List的contains方法 3 */ 4 public void testListContains(){ 5 //取得备选课程序列的第0个元素 6 Course cr=this.CoresesToSelect.get(0); 7 System.out.println("取得课程：" +cr.getId()+","+cr.getName()); 8 System.out.println("备选课程中是否包含课程："+cr.getName()+","+this.CoresesToSelect.contains(cr)); 9 //创建一个新的课程对象，它的id和name和cr一样 10 Course cr2=new Course(cr.getId(),cr.getName()); 11 System.out.println("备选课程中是否包含课程："+cr2.getName()+","+this.CoresesToSelect.contains(cr2)); 12 //通过indexOf方法来取的某元素的索引位置 13 if(CoresesToSelect.contains(cr2)){ 14 System.out.println("课程："+cr2.getName()+"的索引位置为："+CoresesToSelect.indexOf(cr2)); 15 16 } 17 }
运行结果：
结果分析：
从运行结果中可以看出第一个“数据结构”课程调用contains方法返回时true，而第二个“数据结构”课程调用contains方法返回时false。为什么同样都是名为“数据结构”的课程为什么会有两种截然不同的结果？
第一个“数据结构”课程是从CoresesToSelect集合中取出来的，所以理所当然地CoresesToSelect集合中包含它，调用contains方法返回时true；而第二个“数据结构”课程是new（新创建）的课程，系统开辟了另一个内存空间，虽然令它的名称和第一个“数据结构”相同，但是对于系统来说是两个不同的对象。contains方法默认是比较引用对象内存地址的（哈希码），那么如何才能使用相同名称的课程来判断List中是否包含该课程呢？
这里我们需要来深入了解contains方法的原理，来帮助我们理解和使用contains方法。如下图所示：
方法中的所有类都是继承于Object类，而在Object类中有一个equals()方法，它是用来比较两个对象是否相等的，关于equals()方法的详解在我的其他博文中，链接：http://www.cnblogs.com/hysum/p/7100874.html
然后我们来看看contains方法的内部原理是怎么样的。
如上图所示，contains方法其实通过遍历集合中的每个对象的equals方法来比较两个对象是否相等，如果相等返回true ，否则返回false。而equals()默认是比较两个对象的引用是否相等，如果我们要通过contains方法来比较两个对象的值是否相等来判断集合中是否含有一个对象，则必须重写该对象的equals()方法。
下面以比较两个课程对象的名称是否一样来重写Course类equals()方法，如：
1 public void equals (Object obj) 2 { 3 if(this == obj) // 指向同一个内存快 必然是相同的 4 returned true; //为什么contains(course2) 返回的是false 原因就在在这里 只是比较了一下 引用的值是否相同 没有进一步的比较 内存块中的值 下就是对这里记性了改写 5 if (obj == null) // 如果obj为空 就直接没有戏了 6 return false; 7 if(! (obj instanceof Course)) //如果两者的不属于同一类型则 也直接没戏了 8 return false; 9 //经过以上的这么多的比较 终于可以判断二者的值是不是相同了 10 //首相要把objet型的obj转成 Course 11 Course course = (Course) obj； 12 if( this.name == null ) 13 ｛ 14 if(course.name == null ) 15 return true; 16 else return false; 17 } 18 else 19 { 20 if(this.name.equals(course.name)) return true; 21 else return false; 22 ) 23 //如果还有别的属性接着写 24 }
重写完Course类的equals()方法后，我们重写运行一下程序，结果如下：
可以看到contains方法可以根据课程名称来判断是否包含该课程了。
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这里的indexOf()方法与lastIndexOf()方法实现原理和contains方法相似：
1、遍历调用每个元素的equals()方法，如果返回true则将次元素的索引返回；
2、如果有多个相同元素，则只返回第一个元素的索引；
3、lastIndexOf()方法则从最后一个元素开始遍历；
2）Set中contains()方法——判断Set中课程是否存在
首先我们也来写一个测试方法来用contains方法来判断Set中课程是否存在：
1 /* 2 * 测试Set的contains方法 3 */ 4 public void testSetContains(){ 5 System.out.println("请输入学生已选的课程名称："); 6 String cName=in.next(); 7 Course c=new Course(cName); 8 System.out.println("学生已选的课程是否包含课程："+cName+","+stu.getCourses().contains(c)); 9 10 }
运行结果：
这就奇怪了，我们不是已经重写了Course类的equals()方法吗？为什么在Set集合里调用contains方法还是返回false？
原来在HashSet里的contains方法和List里略有不同。它的原理如下图所示：
Set.contains(E e)工作原理是先调用从Object继承而来的hashCode方法，然后再调用equals()方法，如果hashCode相同，才会调用equals方法，只有两者都返回true，contains方法 才返回true。jvm运行时，给每个对象分配唯一一个标志身份的标志hashcode。众类鼻祖Object的hashCode()方法在默认情况下，判断哈希码是不是相同。即如同equals默认情况下比较的是二者是不是同一个内存快。Set集的contains方法，内部就是先调用hashCode再调用equals(）方法。很多情况要结合实际对hashCode进行改写。
这里给出我对hashCode的重写（系统自动生成）：
1 public int hashCode() { 2 final int prime = 31; 3 int result = 1; 4 result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode()); 5 return result; 6 }
然后我们重写运行一下程序，结果如下：
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这里我总结一下List和Set中contains方法的注意事项：
1.list 与 set 中contain()方法调用机制：
list 中的contain()方法是拿到list中的每个对象来调用Object类中的equals()方法；
Set 中的contain()方法是拿到list中的每个元素来先调用hashcode()方法来返回哈希码值，当哈希码的值相等时，再调用equals()方法，当比较的元素此时也相同时，才会返回true。因此调用Set中的contain()方法时，需要对hashcode()方法及equals()方法进行重写。
2. == 和equals()两种比较方法，在使用时要注意：
1）对于==，如果作用于基本数据类型的变量，则直接比较其存储的 “值”是否相等；
如果作用于引用类型的变量，则比较的是所指向的对象的地址。
2）对于equals方法，注意：equals方法不能作用于基本数据类型的变量。
如果没有对equals方法进行重写，则比较的是引用类型的变量所指向的对象的地址；诸如String、Date等类应该根据情况覆盖其父类或Object类中的equals()方法，否则默认的equals()方法功能与“==”相同。
3）Mapt中containsKey方法和containsValue方法——判断Map中是否包含指定的key和value
Map中通过containsKey()方法和containsValue()方法来判断键和值是否存在（已经重写Student类的Hashcode和equals方法，这里不再列出）：
1 /* 2 * 测试Map中，是否包含某个key值或者某个value值 3 */ 4 public void ContainsKeyOrValue(){ 5 //在Map中，用containsKey方法，来判断是否包含某个key值 6 System.out.println("请输入学生id："); 7 String id =in.next(); 8 System.out.println("您输入的学生id为"+id+",Map中是否包含此id："+this.students.containsKey(id)); 9 if(students.containsKey(id)){ 10 System.out.println("对应的学生姓名："+students.get(id).getName()); 11 12 } 13 //在Map中，用containsValue方法，来判断是否包含某个value值 14 System.out.println("请输入学生姓名："); 15 String name =in.next(); 16 Student st=new Student(); 17 st.setName(name); 18 System.out.println("您输入的学生姓名为"+name+",Map中是否包含此姓名："+this.students.containsValue(st)); 19 if(students.containsValue(st)){ 20 21 Set<Entry<String, Student>> entrySet =students.entrySet(); 22 for(Entry<String, Student> entry:entrySet){ 23 if(entry.getValue().getName().equals(name)){ 24 System.out.println("对应的学生的id："+entry.getValue().getId()); 25 } 26 27 } 28 } 29 30 }
运行结果：
注意：
1.Map 中对对象进行了 Key 标记，通过 get（Key）可以取得对应的对象。
2.Map 的containsValue（）方法的参数是 Object 对象，因为Map 的 Value 值是对象元素。
3.Map 的containsKey（）方法取得 Map 映射的 Key 值。
4.Map中的containsValue()方法原理跟HashSet的contains（）相同，所以要重写Hashcode和equals方法。
二、Collections工具类
对于第二个问题，java集合框架还有一个成员就是Collections工具类，这个工具类提供了很多操作集合的方法，其中sort()方法是很常见的方法，它能对有序集合按照默认规则进行排序。接下来我们通过实例来看看Collections工具类是如何通过sort()对List进行排序的。
我写了四个测试方法来测试sort（）方法，分别如下：
1）对Integer泛型的List进行排序
1 /* 2 * 1.通过Collections.sort()方法，对Integer泛型的List进行排序 3 * 创建一个Integer泛型的List，插入十个100以内的不重复随机整数 4 * 调用Collections.sort()方法对其排序 5 */ 6 public void testSort1(){ 7 //创建一个Integer泛型的List，插入十个100以内的不重复随机整数 8 List<Integer> intList=new ArrayList<Integer>(); 9 int i=0; 10 do{ 11 Random random=new Random(); 12 Integer n=random.nextInt(100); 13 if(!intList.contains(n)){ 14 intList.add(n); 15 System.out.println("成功添加整数："+n); 16 i++; 17 } 18 }while(i<10); 19 System.out.println("----------排序前-----------"); 20 for(Integer t:intList){ 21 System.out.print(t+" "); 22 } 23 System.out.println(); 24 //调用Collections.sort()方法对其排序 25 26 System.out.println("----------排序后-----------"); 27 Collections.sort(intList); 28 for(Integer t:intList){ 29 System.out.print(t+" "); 30 } 31 }
运行结果：
这里我使用了Random类来获取随机数，Random类的出现，可以替代之前的Math.random方法；
Random类有很多方法：nextByte、nextDouble、nextInt、nextDouble、nextBoolean、nextFloat、nextLong，获取各种类型的随机数，但是没有nextShort和nextCharacter。
并且对于nextInt并且支持传入一个int类型参数，作为随机数的取值范围。
常见用法：nextInt对于从某一个String类型的对象中，获取一个随机位的字符很有用，
例如String str = "sdfsfsfsdsafdf"; Random r = new Random();char c = str.charAt(r.nextInt(str.length));
2）对String泛型的List进行排序
1 /* 2 *2.对String泛型的List进行排序 3 * 创建一个String泛型的List，添加三个乱序的String 4 * 调用Collections.sort()方法对其排序 5 */ 6 public void testSort2(){ 7 //创建一个String泛型的List，添加三个乱序的String 8 List<String> strList=new ArrayList<String>(); 9 String[] str={"egesg","eDSGvdxbrb","23235sdvfsd"}; 10 strList.addAll(Arrays.asList(str)); 11 System.out.println("----------排序前-----------"); 12 for(String s:strList){ 13 System.out.print(s+","); 14 } 15 System.out.println(); 16 //调用Collections.sort()方法对其排序 17 System.out.println("----------排序后-----------"); 18 Collections.sort(strList); 19 for(String s:strList){ 20 System.out.print(s+","); 21 } 22 }
运行结果：
再写一个稍微复杂一点的例子：
1 /* 2 * 3 * 创建一个String泛型的List，往其中添加十条随机字符串 4 * 每条字符串的长度为10以内的随机整数 5 * 每条字符串的每个字符都为随机生成的字符，字符可以重复 6 * 每条随机字符串不可以重复 7 * 调用Collections.sort()方法对其排序 8 */ 9 public String getRandomString(int size) { 10 StringBuilder str= new StringBuilder();//可变字符串 11 Random random=new Random(); 12 //存放所包含字符62位 13 String container = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789"; 14 for(int j=0;j<size;j++){ 15 str.append(container.charAt(random.nextInt(container.length()-1))); 16 } 17 return str.toString(); 18 } 19 public void testSort3(){ 20 21 //创建一个String泛型的List 22 List<String> strList=new ArrayList<String>(); 23 Random random=new Random(); 24 String str; 25 for(int i=0;i<10;i++){//添加十条随机字符串 26 do{ 27 int size=random.nextInt(10);//每条字符串的长度为10以内的随机整数 28 str=getRandomString(size); 29 }while(strList.contains(str)||str.length()==0); 30 strList.add(str); 31 32 } 33 System.out.println("----------排序前-----------"); 34 for(String s:strList){ 35 System.out.println(s); 36 } 37 System.out.println(); 38 //调用Collections.sort()方法对其排序 39 System.out.println("----------排序后-----------"); 40 Collections.sort(strList); 41 for(String s:strList){ 42 System.out.println(s); 43 } 44 }
运行结果：
注意：
对于String类型的sort（）方法默认排序顺序为：
数字（0-9）--->大写字母（A-Z）--->小写字母（a-z）
3）对其他类型泛型的list进行排序，以，Student为例。
1 /* 2 * 对其他类型泛型的list进行排序，以，Student为例。 3 */ 4 public void testSort4(){ 5 List<Student> stus=new ArrayList<Student>(); 6 Random random=new Random(); 7 stus.add(new Student(random.nextInt(1000)+"","Mike")); 8 stus.add(new Student(random.nextInt(1000)+"","Angela")); 9 stus.add(new Student(random.nextInt(1000)+"","Lucy")); 10 System.out.println("----------排序前-----------"); 11 for(Student s:stus){ 12 System.out.println(s.getId()+","+s.getName()+" "); 13 } 14 System.out.println(); 15 System.out.println("----------排序后-----------"); 16 Collections.sort(stus);//程序编译出错 17 for(Student s:stus){ 18 System.out.println(s.getId()+","+s.getName()+" "); 19 } 20 21 }
程序在16行Collections.sort(stus);//程序编译出错
查看信息说是sort（）方法类型不匹配，无法对Student类型的List进行排序，为什么会这样呢？我们来看一下API的sort方法说明：
原来collection.sort（）方法对元素进行排序，列表中的元素都必需实现 Comparable 接口，否则不能使用 sort（）方法排序，那么Comparable 接口是什么，该如何实现呢？请往下看！
三、Comparable & Comparator简介
在上述例子可以看到Collections工具类的sort()方法不能对Student类的List集合进行排序，通过查阅API我们知道因为Student类并没有继承Comparable & Comparator接口，Student类是不可比较的，所以编译器会报错。那么Comparable & Comparator这两个接口有什么不同呢？
compareable 是默认比较规则， comparator是临时比较规则
1.Comparable接口------可比较的
- 实现该接口表示：这个类的实例可以比较大小，可以进行自然排序
- 定义了默认的比较规则
- 其实现类需实现compareTo()方法
- comparaTo()方法返回正数表示大，负数表示小，0表示相等
2.Comparator接口-----比较工具接口
- 用于定义临时比较规则，而不是默认比较规则
- 其实现类需要实现compare()方法
compareTo()方法和compare()方法的返回值有三种：
- 返回0：两个对象相等
- 返回1：该对象大于比较的对象
- 返回-1：该对象小于比较的对象
那么我们给Student类加上Comparable接口和Comparator接口，规定默认规则是比较学生的id大小，临时规则是比较学生的姓名。代码如下：
注意：Comparable接口和Comparator接口后面都要加上泛型！！！
1 public class Student implements Comparable<Student>,Comparator<Student>{ 2 .......//省略一段代码 3 @Override 4 public int compare(Student arg0, Student arg1) { 5 // TODO Auto-generated method stub 6 return arg0.name.compareTo(arg1.getName()); 7 } 8 @Override 9 public int compareTo(Student arg0) { 10 // TODO Auto-generated method stub 11 //默认与学生id比较 12 return Integer.valueOf(this.getId()).compareTo(Integer.valueOf(arg0.getId())); 13 }
再修改testSort4()方法，如下：
1 /* 2 * 对其他类型泛型的list进行排序，以，Student为例。 3 */ 4 public void testSort4(){ 5 List<Student> stus=new ArrayList<Student>(); 6 Random random=new Random(); 7 stus.add(new Student(random.nextInt(1000)+"","Mike")); 8 stus.add(new Student(random.nextInt(1000)+"","Angela")); 9 stus.add(new Student(random.nextInt(1000)+"","Lucy")); 10 System.out.println("----------排序前-----------"); 11 for(Student s:stus){ 12 System.out.println(s.getId()+","+s.getName()+" "); 13 } 14 System.out.println(); 15 System.out.println("----------排序后-----------"); 16 Collections.sort(stus); 17 for(Student s:stus){ 18 System.out.println(s.getId()+","+s.getName()+" "); 19 } 20 System.out.println("----------根据姓名排序-----------"); 21 Collections.sort(stus,new Student()); 22 for(Student s:stus){ 23 System.out.println(s.getId()+","+s.getName()+" "); 24 } 25 26 }
运行结果：
注意：直接调用sort（集合）是使用默认的比较规则；调用sort的重载方法sort（集合，实现Comparator<类名>接口的对象名）是使用临时规则。
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让没有默认比较规则的类进行比较的方法，步骤总结：
一、让该类实现Comparable接口：
1、在该类中加上implements Comparable<类名>。
2、实现.compareTo(类名 对象名)方法，若this较大则返回正值，若相等则返回0，若this较小则返回负值。（各种类都包含.compareTo()方法）
3、调用Collections.sort（对象名）进行排序。
二、让该类实现Comparator接口：
1、新建一个类加上implements Comparator<类名>
2、实现.compare(类名 对象名1，类名，对象名2)方法，若this较大则返回正值，若相等则返回0，若this较小则返回负值。
3、调用Collections.sort（对象名，实现Comparator<类名>接口的对象名）方法。
四、Java集合框架总结
在本篇的末我们终于认全了Java集合框架，它包含如下内容：
Collection接口，Map接口，Collections工具类，Comparable接口，Comparator接口
- 在浅入深出之Java集合框架（上）中了解了Collection接口；
- 在浅入深出之Java集合框架（中） 中了解了Mao接口；
- 在本文中则了解了Collections工具类，Comparable接口，Comparator接口。
本人只是写了一点皮毛，想要了解更多，请参考Java的API喔、、、
浅入深出之Java集合框架（下）