java基础系列：集合入门
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集合框架：
Java中的集合框架大类可分为Collection和Map；两者的区别：
-
Collection是单列集合；Map是双列集合
-
Collection中只有Set系列要求元素唯一；Map中键需要唯一，值可以重复
-
Collection的数据结构是针对元素的；Map的数据结构是针对键的。
泛型：
在说两大集合体系之前先说说泛型，因为在后面的集合中都会用到；
所谓的泛型就是：类型的参数化
泛型是类型的一部分，类名+泛型是一个整体
如果有泛型，不使用时，参数的类型会自动提升成Object类型，如果再取出来的话就需要向下强转，就可能发生类型转化异常(ClassCaseException)；不加泛型就不能在编译期限定向集合中添加元素的类型，导致后期的处理麻烦。
下面就来对比加了泛型和不加泛型的区别：
package 好好学java;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 不加泛型，添加和遍历
List list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add("123");
list.add("hello");
Iterator it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
// 没有添加泛型，这里只能使用Object接收
Object obj = it.next();
System.out.println(obj);
}
}
}
package 好好学java;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 加泛型，添加和遍历
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("123");
list.add("hello");
Iterator<String> it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
// 因为添加了泛型，就说明集合中装的全部都是String类型的数据
// 所以这里用String类型接收，就不会发生异常，并且可以使用String的方法
String str = it.next();
System.out.println(str.length());
}
}
}
自定义带泛型的类:
package 好好学java;
public class Test {
// 自定义一个带有一个参数的泛型类,可以向传入什么类型就传入什么类型
public static void main(String[] args) {
// 进行测试, 传入一个String对象
Person<String> perStr = new Person<String>();
perStr.setT("我是字符串");
String str = perStr.getT();
System.out.println(str);
// 进行测试，传入一个Integer对象
Person<Integer> perInt = new Person<Integer>();
perInt.setT(100);
Integer intVal = perInt.getT();
System.out.println(intVal);
}
}
//自定义一个带有一个参数的泛型类
class Person<T>{
private T t;
void setT(T t){
this.t = t;
}
T getT(){
return t;
}
}
实现带有泛型的接口类型：
实现接口的同时, 指定了接口中的泛型类型. (定义类时确定)；
public class GenericImpl1 implements GenericInter<String> {}
实现接口时, 没有指定接口中的泛型类型.此时, 需要将该接口的实现类定义为泛型类.接口的类型需要在创建实现类对象时才能真正确定其类型. (始终不确定类型, 直到创建对象时确定类型);
public class GenericImpl2<T> implements GenericInter<T> {}
泛型的通配符(?)：
上限限定：比如定义方法的时候出现， public void getFunc(List<? extends Animal> an)，
那么表示这里的参数可以传入Animal，或者 Animal的子类
下限限定: 比如定义方法的时候出现， public void getFunc(Set<? super Animal> an ),
那么表示这里的参数可以传入Animal，或者Animal的父类
使用泛型的注意点:
1、泛型不支持基本数据类型
2、泛型不支持继承，必须保持前后一致（比如这样是错误的： List<Object> list = new ArrayList<String>();
Collection体系：
ollection包括两大体系， List和Set
List的特点：
存取有序，有索引，可以根据索引来进行取值，元素可以重复
Set的特点：
存取无序，元素不可以重复
List:
下面有 ArrayList，LinkedList，Vector (已过时)
集合的的最大目的就是为了存取；List集合的特点就是存取有序，可以存储重复的元素，可以用下标进行元素的操作
ArrayList:底层是使用数组实现，所以查询速度快，增删速度慢
package 好好学java;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class Test {
// 使用ArrayList进行添加和遍历
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("接口1");
list.add("接口2");
list.add("接口3");
// 第一种遍历方式,使用迭代器
Iterator<String> it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
String next = it.next();
System.out.println(next);
}
System.out.println("-------------------");
// 第二种遍历方式，使用foreach
for (String str : list){
System.err.println(str);
}
}
}
LinkedList:是基于链表结构实现的，所以查询速度慢，增删速度快，提供了特殊的方法，对头尾的元素操作（进行增删查）。
使用LinkedList来实现栈和队列；栈是先进后出，而队列是先进先出
package com.sihai.classtest;
import java.util.LinkedList;
/**
* 利用LinkedList来模拟栈
* 栈的特点：先进后出
* @author sihai
*
*/
public class MyStack {
private LinkedList<String> linkList = new LinkedList<String>();
// 压栈
public void push(String str){
linkList.addFirst(str);
}
// 出栈
public String pop(){
return linkList.removeFirst();
}
// 查看
public String peek(){
return linkList.peek();
}
// 判断是否为空
public boolean isEmpty(){
return linkList.isEmpty();
}
}
package 好好学java;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 测试栈
StackTest stack = new StackTest();
stack.push("我是第1个进去的");
stack.push("我是第2个进去的");
stack.push("我是第3个进去的");
stack.push("我是第4个进去的");
stack.push("我是第5个进去的");
// 取出
while (!stack.isEmpty()){
String pop = stack.pop();
System.out.println(pop);
}
// 打印结果
/*我是第5个进去的
我是第4个进去的
我是第3个进去的
我是第2个进去的
我是第1个进去的*/
}
}
LinkedList实现Queue:
package 好好学java;
import java.util.LinkedList;
/**
* 利用linkedList来实现队列
* 队列: 先进先出
* @author sihai
*
*/
public class QueueTest {
private LinkedList<String> link = new LinkedList<String>();
// 放入
public void put(String str){
link.addFirst(str);
}
// 获取
public String get(){
return link.removeLast();
}
// 判断是否为空
public boolean isEmpty(){
return link.isEmpty();
}
}
package 好好学java;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 测试队列
QueueTest queue = new QueueTest();
queue.put("我是第1个进入队列的");
queue.put("我是第2个进入队列的");
queue.put("我是第3个进入队列的");
queue.put("我是第4个进入队列的");
// 遍历队列
while (!queue.isEmpty()){
String str = queue.get();
System.out.println(str);
}
// 打印结果
/*我是第1个进入队列的
我是第2个进入队列的
我是第3个进入队列的
我是第4个进入队列的*/
}
}
Vector:因为已经过时，被ArrayList取代了；它还有一种迭代器通过vector.elements()获取，判断是否有元素和取元素的方法为： hasMoreElements()，nextElement() 。
package 好好学java;
import java.util.Enumeration;
import java.util.Vector;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Vector<String> vector = new Vector<String>();
vector.add("搜索");
vector.add("vector");
vector.add("list");
Enumeration<String> elements = vector.elements();
while (elements.hasMoreElements()){
String nextElement = elements.nextElement();
System.out.println(nextElement);
}
}
}
Set:
Set集合的特点：元素不重复，存取无序，无下标
Set集合下面有： HashSet，LinkedHashSet，TreeSet
HashSet存储字符串:
package 好好学java;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 利用HashSet来存取
Set<String> set = new HashSet<String>();
set.add("我的天");
set.add("我是重复的");
set.add("我是重复的");
set.add("welcome");
// 遍历 第一种方式 迭代器
Iterator<String> it = set.iterator();
while(it.hasNext()){
String str = it.next();
System.out.println(str);
}
System.out.println("--------------");
for (String str : set){
System.out.println(str);
}
// 打印结果，重复的已经去掉了
/*我的天
welcome
我是重复的
--------------
我的天
welcome
我是重复的*/
}
那哈希表是怎么来保证元素的唯一性的呢，哈希表是通过hashCode和equals方法来共同保证的。
哈希表的存储数据过程（哈希表底层也维护了一个数组）：
根据存储的元素计算出hashCode值，然后根据计算得出的hashCode值和数组的长度进行计算出存储的下标；如果下标的位置无元素，那么直接存储；如果有元素，那么使用要存入的元素和该元素进行equals方法，如果结果为真，则已经有相同的元素了，所以直接不存；如果结果假，那么进行存储，以链表的形式存储。
演示HashSet来存储自定义对象：
package 好好学java;
public class Person {
// 属性
private String name;
private int age;
// 构造方法
public Person() {
super();
}
public Person(String name, int age) {
super();
this.name = name;
this.age = age;
}
// 要让哈希表存储不重复的元素，就必须重写hasCode和equals方法
@Override
public int hashCode() {
final int prime = 31;
int result = 1;
result = prime * result + age;
result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
return result;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (this == obj)
return true;
if (obj == null)
return false;
if (getClass() != obj.getClass())
return false;
Person other = (Person) obj;
if (age != other.age)
return false;
if (name == null) {
if (other.name != null)
return false;
} else if (!name.equals(other.name))
return false;
return true;
}
@Override
public String toString() {
return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
}
// getter & setter
...
}
package 好好学java;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 利用HashSet来存取自定义对象 Person
Set<Person> set = new HashSet<Person>();
set.add(new Person("cy", 12));
set.add(new Person("李四", 13));
set.add(new Person("王五", 22));
set.add(new Person("cy", 12));
// 遍历
for (Person p : set){
System.out.println(p);
}
// 结果：向集合中存储两个cy对象，但是集合中就成功存储了一个
/*Person [name=王五, age=22]
Person [name=李四, age=13]
Person [name=cy, age=12]*/
}
}
所以在向HashSet集合中存储自定义对象时，为了保证set集合的唯一性，那么必须重写hashCode和equals方法。
LinkedHashSet:
是基于链表和哈希表共同实现的，所以具有存取有序，元素唯一
package 好好学java;
import java.util.LinkedHashSet;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 利用LinkedHashSet来存取自定义对象 Person
LinkedHashSet<Person> set = new LinkedHashSet<Person>();
set.add(new Person("cy", 12));
set.add(new Person("李四", 13));
set.add(new Person("王五", 22));
set.add(new Person("cy", 12));
// 遍历
for (Person p : set){
System.out.println(p);
}
// 结果：向集合中存储两个cy对象，但是集合中就成功存储了一个,
// 并且存进的顺序，和取出来的顺序是一致的
/*Person [name=cy, age=12]
Person [name=李四, age=13]
Person [name=王五, age=22]*/
}
}
TreeSet：
特点：存取无序，元素唯一，可以进行排序（排序是在添加的时候进行排序）。
TreeSet是基于二叉树的数据结构，二叉树的：一个节点下不能多余两个节点。
二叉树的存储过程：
如果是第一个元素，那么直接存入，作为根节点，下一个元素进来是会跟节点比较，如果大于节点放右边的，小于节点放左边；等于节点就不存储。后面的元素进来会依次比较，直到有位置存储为止
TreeSet集合存储String对象
package 好好学java;
import java.util.TreeSet;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
TreeSet<String> treeSet = new TreeSet<String>();
treeSet.add("abc");
treeSet.add("zbc");
treeSet.add("cbc");
treeSet.add("xbc");
for (String str : treeSet){
System.out.println(str);
}
// 结果：取出来的结果是经过排序的
/*
abc
cbc
xbc
zbc*/
}
}
TreeSet保证元素的唯一性是有两种方式：
1、自定义对象实现Comparable接口，重写comparaTo方法，该方法返回0表示相等，小于0表示准备存入的元素比被比较的元素小，否则大于0；
2、在创建TreeSet的时候向构造器中传入比较器Comparator接口实现类对象，实现Comparator接口重写compara方法。
如果向TreeSet存入自定义对象时，自定义类没有实现Comparable接口，或者没有传入Comparator比较器时，会出现ClassCastException异常
下面就是演示用两种方式来存储自定义对象
package 好好学java;
public class Person implements Comparable<Person>{
// 属性
private String name;
private int age;
// 构造方法
public Person() {
super();
}
public Person(String name, int age) {
super();
this.name = name;
this.age = age;
}
// 要让哈希表存储不重复的元素，就必须重写hasCode和equals方法
@Override
public int hashCode() {
final int prime = 31;
int result = 1;
result = prime * result + age;
result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
return result;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (this == obj)
return true;
if (obj == null)
return false;
if (getClass() != obj.getClass())
return false;
Person other = (Person) obj;
if (age != other.age)
return false;
if (name == null) {
if (other.name != null)
return false;
} else if (!name.equals(other.name))
return false;
return true;
}
@Override
public String toString() {
return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
}
// getter & setter
...
@Override
public int compareTo(Person o) {
int result = this.age - o.age;
if (result == 0){
return this.name.compareTo(o.name);
}
return result;
}
}
package 好好学java;
import java.util.TreeSet;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 利用TreeSet来存储自定义类Person对象
TreeSet<Person> treeSet = new TreeSet<Person>();
// Person类实现了Comparable接口，并且重写comparaTo方法
// 比较规则是先按照 年龄排序，年龄相等的情况按照年龄排序
treeSet.add(new Person("张山1", 20));
treeSet.add(new Person("张山2", 16));
treeSet.add(new Person("张山3", 13));
treeSet.add(new Person("张山4", 17));
treeSet.add(new Person("张山5", 20));
for (Person p : treeSet){
System.out.println(p);
}
// 结果：按照comparaTo方法内的逻辑来排序的
/*
Person [name=张山3, age=13]
Person [name=张山2, age=16]
Person [name=张山4, age=17]
Person [name=张山1, age=20]
Person [name=张山5, age=20]
*/
}
}
另一种方式：使用比较器Comparator
package 好好学java;
public class Person{
// 属性
private String name;
private int age;
// 构造方法
public Person() {
super();
}
public Person(String name, int age) {
super();
this.name = name;
this.age = age;
}
// 要让哈希表存储不重复的元素，就必须重写hasCode和equals方法
@Override
public int hashCode() {
final int prime = 31;
int result = 1;
result = prime * result + age;
result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
return result;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (this == obj)
return true;
if (obj == null)
return false;
if (getClass() != obj.getClass())
return false;
Person other = (Person) obj;
if (age != other.age)
return false;
if (name == null) {
if (other.name != null)
return false;
} else if (!name.equals(other.name))
return false;
return true;
}
@Override
public String toString() {
return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
}
// getter & setter
...
}
package 好好学java;
import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 利用TreeSet来存储自定义类Person对象
// 创建TreeSet对象的时候传入Comparator比较器，使用匿名内部类的方式
// 比较规则是先按照 年龄排序，年龄相等的情况按照年龄排序
TreeSet<Person> treeSet = new TreeSet<Person>(new Comparator<Person>() {
@Override
public int compare(Person o1, Person o2) {
if (o1 == o2){
return 0;
}
int result = o1.getAge() - o2.getAge();
if (result == 0){
return o1.getName().compareTo(o2.getName());
}
return result;
}
});
treeSet.add(new Person("张山1", 20));
treeSet.add(new Person("张山2", 16));
treeSet.add(new Person("张山3", 13));
treeSet.add(new Person("张山4", 17));
treeSet.add(new Person("张山5", 20));
for (Person p : treeSet){
System.out.println(p);
}
// 结果：按照compara方法内的逻辑来排序的
/*
Person [name=张山3, age=13]
Person [name=张山2, age=16]
Person [name=张山4, age=17]
Person [name=张山1, age=20]
Person [name=张山5, age=20]
*/
}
}
比较器总结：
Collection体系总结：
-
List : "特点 :" 存取有序,元素有索引,元素可以重复.
-
ArrayList : 数组结构,查询快,增删慢,线程不安全,因此效率高.
-
Vector : 数组结构,查询快,增删慢,线程安全,因此效率低.
-
LinkedList : 链表结构,查询慢,增删快,线程不安全,因此效率高.
addFirst() removeFirst() getFirst()
-
Set :"特点 :" 存取无序,元素无索引,元素不可以重复.
-
HashSet : 存储无序,元素无索引,元素不可以重复.底层是哈希表.
请问 : 哈希表如何保证元素唯一呢 ? 底层是依赖 hashCode 和 equals 方法.
当存储元素的时候,先根据 hashCode + 数组长度 计算出一个索引,判断索引位置是否有元素.
如果没有元素,直接存储,如果有元素,先判断 equals 方法,比较两个元素是否相同,不同则存储,相同则舍弃.
我们自定义对象存储的元素一定要实现 hashCode 和 equals.
-
LinkedHashSet : 存储有序,元素不可以重复.
-
TreeSet : 存取无序, 但是可以排序 (自然排序), 元素不可以重复.
有两种排序方式 :
-
自然排序 :
我们的元素必须实现 Comparable 接口.可比较的.实现 CompareTo 方法.
-
比较器排序 :
我们需要自定义类,实现Comparetor接口,这个类就是比较器实现 compare 方法.
然后在创建 TreeSet 的时候,把比较器对象作为参数传递给 TreeSet.
Map:
Map是一个双列集合，其中保存的是键值对，键要求保持唯一性，值可以重复
键值是一一对应的，一个键只能对应一个值
Map的特点：是存取无序，键不可重复
Map在存储的时候，将键值传入Entry，然后存储Entry对象
其中下面有 HashMap，LinkedHashMap和TreeMap
HashMap：
是基于哈希表结构实现的，所以存储自定义对象作为键时，必须重写hasCode和equals方法。存取无序的
下面演示HashMap以自定义对象作为键：
package 好好学java;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map.Entry;
import java.util.Set;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 利用HashMap存储，自定义对象Person作为键
// 为了保证键的唯一性，必须重写hashCode和equals方法
HashMap<Person,String> map = new HashMap<Person,String>();
map.put(new Person("cy", 12), "JAVA");
map.put(new Person("李四", 13), "IOS");
map.put(new Person("小花", 22), "JS");
map.put(new Person("sihai", 32), "PHP");
map.put(new Person("cy", 12), "C++");
Set<Entry<Person, String>> entrySet = map.entrySet();
Iterator<Entry<Person, String>> it = entrySet.iterator();
while (it.hasNext()){
Entry<Person, String> entry = it.next();
System.out.println(entry.getKey() + "---" + entry.getValue());
}
// 结果：存入的时候添加了两个cy，如果Map中键相同的时候，当后面的值会覆盖掉前面的值
/*
Person [name=李四, age=13]---IOS
Person [name=cy, age=12]---C++
Person [name=sihai, age=32]---PHP
Person [name=小花, age=22]---JS
*/
}
}
LinkedHashMap:
用法跟HashMap基本一致，它是基于链表和哈希表结构的所以具有存取有序，键不重复的特性
下面演示利用LinkedHashMap存储，注意存的顺序和遍历出来的顺序是一致的:
package 好好学java;
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map.Entry;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 利用LinkedHashMap存储，自定义对象Person作为键
// 为了保证键的唯一性，必须重写hashCode和equals方法
LinkedHashMap<Person,String> map = new LinkedHashMap<Person,String>();
map.put(new Person("cy", 12), "JAVA");
map.put(new Person("李四", 13), "IOS");
map.put(new Person("小花", 22), "JS");
map.put(new Person("sihai", 32), "PHP");
map.put(new Person("cy", 12), "C++");
// foreach遍历
for (Entry<Person,String> entry : map.entrySet()){
System.out.println(entry.getKey()+"==="+entry.getValue());
}
// 结果：存入的时候添加了两个cy，如果Map中键相同的时候，当后面的值会覆盖掉前面的值
// 注意：LinkedHashMap的特点就是存取有序，取出来的顺序就是和存入的顺序保持一致
/*
Person [name=cy, age=12]===C++
Person [name=李四, age=13]===IOS
Person [name=小花, age=22]===JS
Person [name=sihai, age=32]===PHP
*/
}
}
TreeMap:
给TreeMap集合中保存自定义对象，自定义对象作为TreeMap集合的key值。由于TreeMap底层使用的二叉树，其中存放进去的所有数据都需要排序，要排序，就要求对象具备比较功能。对象所属的类需要实现Comparable接口。或者给TreeMap集合传递一个Comparator接口对象。
利用TreeMap存入自定义对象作为键：
package 好好学java;
import java.util.Comparator;
import java.util.Map.Entry;
import java.util.TreeMap;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 利用TreeMap存储，自定义对象Person作为键
// 自定义对象实现Comparable接口或者传入Comparator比较器
TreeMap<Person,String> map = new TreeMap<Person,String>(new Comparator<Person>() {
@Override
public int compare(Person o1, Person o2) {
if (o1 == o2){
return 0;
}
int result = o1.getAge() - o2.getAge();
if (result == 0){
return o1.getName().compareTo(o2.getName());
}
return result;
}
});
map.put(new Person("cy", 12), "JAVA");
map.put(new Person("李四", 50), "IOS");
map.put(new Person("小花", 32), "JS");
map.put(new Person("sihai", 32), "PHP");
map.put(new Person("cy", 12), "C++");
// foreach遍历
for (Entry<Person,String> entry : map.entrySet()){
System.out.println(entry.getKey()+"==="+entry.getValue());
}
// 结果：存入的时候添加了两个cy，如果Map中键相同的时候，当后面的值会覆盖掉前面的值
// 注意：TreeMap 取出来的顺序是经过排序的，是根据compara方法排序的
/*
Person [name=cy, age=12]===C++
Person [name=小花, age=32]===JS
Person [name=sihai, age=32]===PHP
Person [name=李四, age=50]===IOS
*/
}
}
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