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Java程序设计实验6 | 集合类

article 2024/11/13 8:17:06

*本文是博主对Java各种实验的再整理与详解，除了代码部分和解析部分，一些题目还增加了拓展部分（⭐）。拓展部分不是实验报告中原有的内容，而是博主本人自己的补充，以方便大家额外学习、参考。

（解析部分还没加，过阵子补）

目录

一、实验目的

二、实验内容

1、将下列数据：“hello”、123、6.9、“hello”、“”、“Hello”、StringBuffer s=new StringBuffer(“hello”)中的s，添加到一个ArrayList对象中。

2、使用ArrayList集合，向集合中添加10个整数，并使用Iterator遍历该集合，并查找键盘输入的元素。

3、分别利用Arraylist和Set随机生成十个不重复的随机整数，随机整数范围为350到450。

4、集合中不容许有重复的对象，对于多个重复对象只能添加一次。例如在HashSet集合中添加三个Person对象，把姓名相同的人当做同一个人，虽然可以添加多次但集合里只保留一个，但是这对类的设计是有要求的，假设Person类中只包含name和age属性，则需要重写hashCode()方法和equals()方法，如果两个对象的name相同，则hashCode()方法的返回值相同，equals（）方法返回true。

5、编写程序将一组学生对象的姓名和成绩存入到一个树集（TreeSet）中。

6、编写一个程序，读取个数不定的整数，然后查找其中出现频率最高的数字。要求通过键盘输入数据，当输入为0时，表示结束输入。如： 如果输入的数据是2   3   40   3   54   -3   3   3   2   0，那么数字3的出现频率是最高的。如果出现频率最高的数字不是一个而是多个，则应该将它们全部输出。例如当数据是9  30  3  9  3  2  4时，3和9都出现了两次，3和9都应该输出。

7、选择合适的Map集合保存5个用户的用户名和密码，然后将这些键值对打印出来。

8、（选做）统计字符串中每个单词出现的次数，使用HashMap来实现。例如：“Today, We have a class of java, as we kown, java is an object oriented  programming language, and java is fun! wish you enjoy it!”.

9、（选做）500个人围成一个圈，从1开始报数，数到3的倍数的人离开圈子，循环往复，直到最后圈子只剩下一人为止，求剩下的人原来在圈子的位置。

三、实验总结

一、实验目的

1、掌握容器类的层次结构；

2、掌握Collection接口和List接口的常用方法；

3、掌握Iterator接口的使用方式；

4、掌握Set接口和hashCode的使用方式；

5、掌握Map接口的使用方式。

二、实验内容

1、将下列数据：“hello”、123、6.9、“hello”、“”、“Hello”、StringBuffer s=new StringBuffer(“hello”)中的s，添加到一个ArrayList对象中。

• 将ArrayList中的所有元素打印输出。

• 查找元素“hello”。

• 删除指定的元素“hello”。

• 将元素123替换为1000。

源代码：

import java.util.ArrayList;

public class S6_1 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建ArrayList对象
        ArrayList<Object> list = new ArrayList<>();

        // 添加数据到ArrayList
        list.add("hello");
        list.add(123);
        list.add(6.9);
        list.add("hello");
        list.add("");
        list.add("Hello");
        StringBuffer s = new StringBuffer("hello");
        list.add(s);

        // 打印输出所有元素
        System.out.println("ArrayList中的所有元素为:");
        for (Object element : list) {
            System.out.print(element + ",");
        }

        System.out.println("\n========================");

        // 查找元素“hello”
        boolean found = list.contains("hello");
        if (found) {
            System.out.println("找到元素\"hello\"");
        } else {
            System.out.println("未找到元素\"hello\"");
        }

        System.out.println("\n========================");

        // 删除指定的元素“hello”
        list.remove("hello");
        System.out.println("删除元素\"hello\"后的ArrayList:");
        for (Object element : list) {
            System.out.println(element + ",");
        }

        System.out.println("\n========================");

        // 将元素123替换为1000
        int index123 = list.indexOf(123);
        if (index123 != -1) {
            list.set(index123, 1000);
            System.out.println("将元素123替换为1000后的ArrayList:");
            for (Object element : list) {
                System.out.println(element);
            }
        } else {
            System.out.println("未找到元素123");
        }
    }
}

列出测试数据和实验结果截图： 

2、使用ArrayList集合，向集合中添加10个整数，并使用Iterator遍历该集合，并查找键盘输入的元素。

提示：

• 使用add()方法将元素添加到ArrayList集合中。

• 调用集合的iterator()方法获得Iterator对象，并调用Iterator的hasNext()和next()方法，迭代出集合中的所有元素，完成查找功能，并将重复的元素删除。

源代码：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.Random;
import java.util.Scanner;

public class S6_2 {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();

        // 1-向集合中添加10个随机整数
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            list.add(new Random().nextInt(10));
        }
        System.out.println(list);


        // 2-使用Iterator遍历集合并查找键盘输入的元素
        Iterator<Integer> iterator = list.iterator();
        Scanner reader = new Scanner(System.in);
        System.out.print("请输入要查找的整数：");
        int input = reader.nextInt();

        // 3-去重
        int count = 0;
        while (iterator.hasNext()) {
            int current = iterator.next();
            if (current == input) {
                count++;
                System.out.println("找到第" + count + "个元素 " + input);
                if(count > 1)
                    iterator.remove(); // 删除重复的元素
            }
        }

        // 打印删除重复元素后的集合
        System.out.println("删除重复元素后的ArrayList:");
        System.out.println(list);
    }
}

列出测试数据和实验结果截图：

3、分别利用Arraylist和Set随机生成十个不重复的随机整数，随机整数范围为350到450。

源代码：

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashSet;
import java.util.Random;
import java.util.Set;

public class S6_3 {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用 ArrayList 生成不重复的随机整数
        ArrayList<Integer> arrayList = generateRandomNumbersArrayList();
        System.out.println("ArrayList中的随机数:");
        System.out.println(arrayList);

        // 使用 Set 生成不重复的随机整数
        Set<Integer> set = generateRandomNumbersSet();
        System.out.println("Set中的随机数:");
        System.out.println(set);
    }

    // 生成 ArrayList 中的随机整数
    private static ArrayList<Integer> generateRandomNumbersArrayList() {
        ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<>();
        Random random = new Random();

        while (arrayList.size() < 10) {
            int randomNumber = random.nextInt(101) + 350; // 生成350到450的随机数
            if (!arrayList.contains(randomNumber)) {
                arrayList.add(randomNumber);
            }
        }

        return arrayList;
    }

    // 生成 Set 中的随机整数
    private static Set<Integer> generateRandomNumbersSet() {
        Set<Integer> set = new HashSet<>();
        Random random = new Random();

        while (set.size() < 10) {
            int randomNumber = random.nextInt(101) + 350; // 生成350到450的随机数
            set.add(randomNumber);     //因为Set内置去重功能，故添加后无需判断
        }

        return set;
    }
}

列出测试数据和实验结果截图：

4、集合中不容许有重复的对象，对于多个重复对象只能添加一次。例如在HashSet集合中添加三个Person对象，把姓名相同的人当做同一个人，虽然可以添加多次但集合里只保留一个，但是这对类的设计是有要求的，假设Person类中只包含name和age属性，则需要重写hashCode()方法和equals()方法，如果两个对象的name相同，则hashCode()方法的返回值相同，equals（）方法返回true。

源代码：

import java.util.HashSet;
import java.util.Objects;

class Person {
    private String name;
    private int age;

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

    // Getters and setters
    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public int getAge() {
        return age;
    }

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

    // 重写 hashCode 方法
    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name);
    }

    // 重写 equals 方法
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj) {
            return true;
        }
        if (obj == null || getClass() != obj.getClass()) {
            return false;
        }
        Person person = (Person) obj;
        return Objects.equals(name, person.name);
    }
}

public class S6_4 {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet<Person> personSet = new HashSet<>();

        // 添加三个 Person 对象，其中两个 name 相同
        Person person1 = new Person("碳基肥宅", 25);
        Person person2 = new Person("热心网友wyd", 30);
        Person person3 = new Person("碳基肥宅", 28);

        personSet.add(person1);
        personSet.add(person2);
        personSet.add(person3);

        // 打印 HashSet 中的元素数量
        System.out.println("HashSet 中的元素数量：" + personSet.size());
        for (Person person : personSet) {
            System.out.println(person.getName() + " ： " + person.getAge());
        }
    }
}

列出测试数据和实验结果截图：

5、编写程序将一组学生对象的姓名和成绩存入到一个树集（TreeSet）中。

完成以下要求：

• 使得按照成绩自动降序排列，并输出排序的结果。

源代码：

import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;

// 学生类
class Student {
    private String name;
    private int score;

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

    // Getters
    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getScore() {
        return score;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return name + " ： " + score;
    }
}

public class S6_5 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建 TreeSet 并指定降序排序的比较器
        TreeSet<Student> studentSet = new TreeSet<>(Comparator.comparingInt(Student::getScore).reversed());

        // 向 TreeSet 中添加学生对象
        studentSet.add(new Student("碳基肥宅", 85));
        studentSet.add(new Student("热心网友wyd", 75));
        studentSet.add(new Student("叮当同学", 92));
        studentSet.add(new Student("朵拉", 68));

        // 输出排序结果（按照成绩降序）
        System.out.println("按照成绩降序排列的学生信息：");
        for (Student student : studentSet) {
            System.out.println(student);
        }
    }
}

列出测试数据和实验结果截图：

6、编写一个程序，读取个数不定的整数，然后查找其中出现频率最高的数字。要求通过键盘输入数据，当输入为0时，表示结束输入。如： 如果输入的数据是2   3   40   3   54   -3   3   3   2   0，那么数字3的出现频率是最高的。如果出现频率最高的数字不是一个而是多个，则应该将它们全部输出。例如当数据是9  30  3  9  3  2  4时，3和9都出现了两次，3和9都应该输出。

提示：可以利用集合的元素不能重复这一特性。

源代码：

import java.util.*;


public class S6_6 {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner reader = new Scanner(System.in);

        Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
        System.out.println("请输入整数（输入0结束输入）：");
        int input;
        while ((input = reader.nextInt()) != 0) {
            map.put(input, map.getOrDefault(input, 0) + 1);
        }

        // 找出最大频率

        int maxFrequency = Collections.max(map.values());

        // 输出出现最大频率的数字
        System.out.println("出现频率最高的数字是：");
        for (Map.Entry<Integer, Integer> entry : map.entrySet()) {
            if (entry.getValue() == maxFrequency) {
                System.out.print(entry.getKey());
            }
        }
    }
}

列出测试数据和实验结果截图：

也可以用PriorityQueue完成，感兴趣的朋友可以试试，具体的实现过阵子补在这里。

7、选择合适的Map集合保存5个用户的用户名和密码，然后将这些键值对打印出来。

源代码：

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class S6_7 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个 HashMap 来保存用户名和密码
        Map<String, String> userCredentials = new HashMap<>();

        // 添加用户的用户名和密码
        userCredentials.put("user1", "password1");
        userCredentials.put("user2", "password2");
        userCredentials.put("user3", "password3");
        userCredentials.put("user4", "password4");
        userCredentials.put("user5", "password5");

        // 打印用户名和密码的键值对
        System.out.println("用户名和密码的键值对：");
        for (Map.Entry<String, String> entry : userCredentials.entrySet()) {
            System.out.println("用户名: " + entry.getKey() + ", 密码: " + entry.getValue());
        }
    }
}

列出测试数据和实验结果截图：

8、（选做）统计字符串中每个单词出现的次数，使用HashMap来实现。例如：“Today, We have a class of java, as we kown, java is an object oriented  programming language, and java is fun! wish you enjoy it!”.

统计结果存储成以下形式：

a-->1

an-->1

and-->1

as-->1……

is-->2

提示：使用String.split(("[ \n\t\r.,;:!?()]")方法进行分词。

源代码：

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class S6_8 {
    public static void main(String[] args) {
        String text = "Today, We have a class of java, as we kown, java is an object oriented programming language, and java is fun! wish you enjoy it!";

        // 去除标点符号并分割字符串为单词
        String[] words = text.split("[ \n\t\r.,;:!?()]");

        // 创建 HashMap 来存储单词及其出现的次数
        Map<String, Integer> wordCount = new HashMap<>();

        // 统计单词出现的次数
        for (String word : words) {
            word = word.toLowerCase(); // 将单词转换为小写
            if (!word.isEmpty()) {
                wordCount.put(word, wordCount.getOrDefault(word, 0) + 1);
            }
        }

        // 打印每个单词及其出现的次数
        System.out.println("每个单词出现的次数：");
        for (Map.Entry<String, Integer> entry : wordCount.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey() + "-->" + entry.getValue());
        }
    }
}

列出测试数据和实验结果截图：

9、（选做）500个人围成一个圈，从1开始报数，数到3的倍数的人离开圈子，循环往复，直到最后圈子只剩下一人为止，求剩下的人原来在圈子的位置。

提示：可以使用集合（ArrayList）或队列（Deque）实现。

源代码：

这个问题其实是著名的约瑟夫问题（Josephus problem），可以用递推的方式求解。

以下是使用队列（Deque）来模拟这个问题并求解最后剩下的人在原来圈子的位置：

import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Deque;

public class S6_9 {
    public static void main(String[] args) {
        int totalPeople = 500;
        int count = 3;

        Deque<Integer> circle = new ArrayDeque<>();

        // 初始化圈子，编号从1到500
        for (int i = 1; i <= totalPeople; i++) {
            circle.addLast(i);
        }

        // 开始循环报数，直到圈子中只剩一个人为止
        while (circle.size() > 1) {
            for (int i = 0; i < count - 1; i++) {
                int person = circle.removeFirst();
                circle.addLast(person);
            }
            circle.removeFirst(); // 数到3的倍数的人离开圈子
        }

        // 打印最后剩下的人在原来圈子的位置
        System.out.println("最后剩下的人在原来圈子的位置是：" + circle.peek());
    }
}

列出测试数据和实验结果截图：

三、实验总结

在这个实验中我学到了很多关于集合类、循环和算法的知识，这些练习加深了我对集合、字符串处理和算法设计的理解。通过这些题目，我学会了：

  1. 掌握了ArrayList、HashSet、TreeSet、HashMap 等集合类的基本操作，包括添加、删除、遍历和使用键值对等。
  2. 学会了使用 split() 方法分割字符串，以及在字符串中搜索特定的内容。
  3. 理解了为了在集合中正确比较和存储自定义对象，需要重写 hashCode() 和 equals() 方法的重要性。
  4. 解决了一些经典问题，比如约瑟夫问题，提高了算法思维和编码能力。

http://www.kler.cn/a/163445.html

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