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day06-集合-CollectionListSet

article 2024/11/15 10:09:40

一、集合

Collection集合特点：

  • list系列集合：有序、可重复

    • ArrayList、LinekdList

  • Set系列集合：无序、不重复

    • HashSet

    • LinkedHashSet:存取有序

    • TreeSet:可排序

1.1 Collection的常见方法

Collection<E> 这是单列集合的根接口
 boolean add(E e) 添加元素
 boolean remove(E e) 删除指定的元素 (如有重复删除第一个)
 boolean contains(Object obj) 判断集合中是否包含指定元素
 int size() 返回集合中元素的个数
 boolean isEmpty() 判断集合是否为空
 Object[] toArray() 将集合中元素存入一个对象数组并返回
 T[] toArray(T[]a)  将集合中元素存入一个指定类型的数组并返回(指定数组长度)
 void clear() 清空集合
 void addAll(集合) 添加另外一个集合中的元素
public class Demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        //多态创建单列集合
        Collection<String> coll = new ArrayList<>();
        //boolean add(E e) 添加元素
        coll.add("下雨");
        coll.add("下雪");
        coll.add("刮风");
        coll.add("刮风");
        System.out.println(coll);
​
        //boolean remove(E e) 删除指定的元素 (如有重复删除第一个)
        coll.remove("刮风");
        System.out.println(coll);
​
        //boolean contains(Object obj) 判断集合中是否包含指定元素
        boolean contains = coll.contains("下雪");
        System.out.println("contains=" + contains);
​
        //int size() 返回集合中元素的个数
        int size = coll.size();
        System.out.println("size=" + size);
​
        //boolean isEmpty() 判断集合是否为空
        boolean empty = coll.isEmpty();
        System.out.println("empty=" + empty);//空-->true；否则-->false
​
        //Object[] toArray() 将集合中元素存入一个对象数组并返回
        Object[] objects = coll.toArray();
        System.out.println(Arrays.toString(objects));
​
        //T[] toArray(T[]a)  将集合中元素存入一个指定类型的数组并返回(指定数组长度)
        String[] strings = coll.toArray(new String[coll.size()]);
        System.out.println(Arrays.toString(strings));
​
        //void clear() 清空集合
        coll.clear();
        System.out.println(coll);
​
    }
}
运行结果：
[下雨, 下雪, 刮风, 刮风]
[下雨, 下雪, 刮风]
contains=true
size=3
empty=false
[下雨, 下雪, 刮风]
[下雨, 下雪, 刮风]
[]

1.2 Collection的遍历方式

1.2.1 迭代器Iterator

遍历1: 迭代器Iterator（不回头，用完需要重现创建）
 单列集合专用遍历方式
​
Iterator相关方法
 Iterator<E> iterator() 获取迭代器对象，默认指向第一个元素
 boolean hasNext() 断当前位置是否有元素可以取出 (有返回true，没有返回false)
 E next() 返回当前位置的元素，并将送代器后移一位(如果没有元素可以取出了还继续取，会报NoSuchElementException)
​
固定格式
 Iterator<String> iterator  = list.iterator();
 while (iterator.hasNext()) {
     String s = iterator.next();
 }
public class Demo3 {
    public static void main(String[] args) {
        //1. 准备一个集合
        Collection<String> collection = new ArrayList<>();
        collection.add("java");
        collection.add("python");
        collection.add("c++");
        collection.add("c#");
​
        //2. 获取迭代器对象
        Iterator<String> iterator = collection.iterator();
        //3. 使用迭代器遍历
        while(iterator.hasNext()){
            String s = iterator.next();
            System.out.println(s);
        }
    }
}

1.2.2 增强for

遍历2: 增强for循环
 数组和集合都可以使用
​
相关格式
 for(元素数据类型 变量名 : 数组或者集合){
     操作变量
 }
​
注意
    1. 在增强for循环中修改数据, 是不会影响数据源的(底层会创建临时变量,来记录容器中的数据)
    2. 增强for遍历集合,底层是迭代器遍历集合的逻辑
    3. 增强for遍历数组,底层是普通for循环的逻辑
public class Demo4 {
    public static void main(String[] args) {
        //1. 准备一个集合
        Collection<String> collection = new ArrayList<>();
        collection.add("java");
        collection.add("python");
        collection.add("c++");
        collection.add("c#");
​
        //2. 使用增强for循环遍历
        for (String s : collection) {
            System.out.println(s);
        }
​
​
​
        //增强for循环也可以遍历数组
        int[] arr = {1,2,3};
        for (int i : arr) {
            System.out.println(i);
        }
    }
}

1.2.3 Lambda表达式方式

遍历3: Lambda表达式方式遍历集合
​
相关格式
 collection.forEach(e -> {
     System.out.println(e);
 });
public class Demo5 {
    public static void main(String[] args) {
        //1. 准备一个集合
        Collection<String> collection = new ArrayList<>();
        collection.add("java");
        collection.add("python");
        collection.add("c++");
        collection.add("c#");
​
        //2. Lambda表达式方式遍历集合
        collection.forEach((e)->{
            //遍历集合中的元素e
            System.out.println(e);
        });
​
    }
}

1.3 删除集合元素

问题
 使用迭代器遍历集合时，又同时在删除集合中的数据，程序就会出现并发修改异常的错误。
 
 由于增强for循环遍历集合就是迭代器遍历集合的简化写法，因此，使用增强for循环遍历集合，又在同时删除集合中的数据时，程序也会出现并发修改异常的错误
​
解决方法
 迭代器: 用迭代器自己的删除方法删除数据即可(iterator.remove();)
 增强for循环: 暂时无法解决
 普通for循环(需要有索引)：可以倒着遍历并删除；或者从前往后遍历，但删除元素后做（i--）操作。
public class Demo7 {
    public static void main(String[] args) {
        //1. 准备一个集合
        ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<>();
        arrayList.add("Java入门");
        arrayList.add("宁夏枸杞");
        arrayList.add("黑枸杞");
        arrayList.add("人字拖");
        arrayList.add("特级枸杞");
        arrayList.add("枸杞子");
​
        //使用迭代器方式，删除所有带枸杞的
        Iterator<String> iterator = arrayList.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            //获取元素
            String str = iterator.next();
            if(str.contains("枸杞")){
                //通过迭代器删除
                iterator.remove();//从迭代器中删除当前元素
            }
        }
        System.out.println(arrayList);//[Java入门, 人字拖]
    }
}

1.4 集合存储对象的原理

二、List集合

2.1 List集合常用方法

List系列集合的特点
    有序的, 可重复
​
List集合支持索引，所以提供了很多通过索引操作元素的方法
    void add(int index,E e) 在此集合中的指定位置插入指定的元素
    E remove(int index) 删除指定索引处的元素，返回被删除的元素 (一般不接收)
    E set(int index,E e) 修改指定索引处的元素，返回被修改的元素(一般不接收)
    E get(int index) 返回指定索引处的元素
public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        //多态方式创建list集合
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("张三");//0
        list.add("李四");//1
        list.add("王五");//2
        list.add("郭七");//3
        System.out.println(list);
        //void add(int index,E e) 在此集合中的指定位置插入指定的元素
        list.add(2, "赵六");
        System.out.println(list);
​
        //E remove(int index) 删除指定索引处的元素，返回被删除的元素 (一般不接收)
        list.remove(3);
        System.out.println(list);
        //E set(int index,E e) 修改指定索引处的元素，返回被修改的元素(一般不接收)
        list.set(1,"钱八");
        System.out.println(list);
        //E get(int index) 返回指定索引处的元素
        list.get(1);
        System.out.println(list.get(1));
​
        System.out.println(list);
    }
}

2.2 list集合遍历

List支持的遍历方式
    1. 迭代器
    2. 增强for循环
    3. Lambda表达式
    4. for循环（因为List集合有索引）
public class Demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("张三");
        list.add("李四");
        list.add("王五");
        list.add("王五");
​
        //1. 迭代器
        Iterator<String> iterator = list.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            String s = iterator.next();
            System.out.println(s);
        }
        System.out.println("===========================");
​
        //2. 增强for循环
        for (String s : list) {
            System.out.println(s);
        }
        System.out.println("===========================");
​
        //3. Lambda表达式
        list.forEach(e ->{
            System.out.println(e);
        });
        System.out.println("===========================");
​
        //4. for循环（因为List集合有索引）
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            String s = list.get(i);
            System.out.println(s);
        }
​
​
    }
}

2.3 ArrayList

2.3.1 ArrayList底层原理

ArrayList
 底层数据结构:
     基于数组实现
 特点:（查询快，增删慢）
        1. 查询速度快(通过索引直接定位)
        2. 增删效率低(增删的时候,需要移动增删元素后面的元素, 有时还需要进行扩容)
 适用场景:
        1. ArrayList适合于根据索引查询数据, 或者数据量不大的场景
        2. ArrayList不适合于数据量大, 同时又要频繁进行增删操作的场景
 底层原理:
       1. 利用无参构造器创建的集合，会在底层创建一个默认长度为0的数组
         ArrayList<String> list = new ArrayList();
       2. 添加第一个元素时,底层会创建一个新的长度为10的数组
         list.add("a");
       3. 存满时,会扩容1.5倍
         比如存入第11个元素的时候, 长度会扩容到15
       4. 如果一次添加多个元素, 1.5倍还放不下, 则新创建数组的长度以实际为准
         比如原来是10个元素,现在又要存入10个, 则长度会扩容到20

2.3.2 LinkedList集合的底层原理

LinkedList
 底层数据结构:
     基于双向链表实现(内存地址不连续,每个元素记录自己的前后元素)
 特点:
        1. 查询速度慢
        2. 增删效率高
        3. 对于首尾元素进行增删改查的速度都是极快的
 应用场景:
        1. 用来设计队列(两端开口,类似于一个管道,先进先出)
         只操作首尾元素, 尾部添加, 首部删除
        2. 用来设计栈(一段开口,类似于弹夹,先进后出)

 

public class Demo4 {
​
    public static void main(String[] args) {
        makeQueue();
        System.out.println("----------------");
        makeStack();
    }
​
    /*
        队列: 两端开口，特点是先进先出(排队)
        从队列后端入队列:  addLast 方法
        从队列前端出队列:  removeFirst方法
    */
    public static void makeQueue() {
​
        LinkedList<String> queue = new LinkedList<>();
​
        //从队列后端入队列: addLast方法
        queue.addLast("第1位顾客");
        queue.addLast("第2位顾客");
        queue.addLast("第3位顾客");
        queue.addLast("第4位顾客");
        System.out.println(queue);
​
        //从队列前端出队列: removeFirst方法
        System.out.println(queue.removeFirst());
        System.out.println(queue.removeFirst());
        System.out.println(queue);
    }
运行结果：
    [第1位顾客, 第2位顾客, 第3位顾客, 第4位顾客]
    第1位顾客
    第2位顾客
    [第3位顾客, 第4位顾客]
​
    /*
        栈: 顶端开口的结构，特点是先进后出
        进栈/压栈: push方法(底层封装了addFirst 方法)
        出栈/弹栈: pop方法底 (底层封装了removeFirst方法)
    */
    public static void makeStack() {
        LinkedList<String> stack = new LinkedList<>();
​
        //进栈/压栈: push方法(底层封装了addFirst 方法)
        stack.push("第1颗子弹");
        stack.push("第2颗子弹");
        stack.push("第3颗子弹");
        stack.push("第4颗子弹");
        System.out.println(stack);
​
        //出栈/弹栈: pop方法底(底层封装了removeFirst方法)
        System.out.println(stack.pop());
        System.out.println(stack.pop());
        System.out.println(stack);
    }
 运行结果：
    [第4颗子弹, 第3颗子弹, 第2颗子弹, 第1颗子弹]
    第4颗子弹
    第3颗子弹
    [第2颗子弹, 第1颗子弹]   
}

三、Set系列集合

1、Set系列集合的特点是啥？

无序、不重复

2、Set集合的常见实现类有哪几个？各自有啥特点?

HashSet ：无序、不重复

LinkedHashSet： 有序、不重复

TreeSet ：可排序、不重复

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        testHashSet();
        System.out.println("==========");
        testLinkedHashSet();
        System.out.println("==========");
        testTreeSet();
    }
​
    //HashSet: 无序、没有索引、不可重复
    private static void testHashSet() {
        HashSet<Integer> hashSet = new HashSet<>();
        hashSet.add(44);
        hashSet.add(33);
        hashSet.add(11);
        hashSet.add(22);
        hashSet.add(22);
        System.out.println(hashSet);
    }
​
    //LinkedHashSet: 存取有序、没有索引、不可重复
    private static void testLinkedHashSet() {
        LinkedHashSet<Integer> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>();
        linkedHashSet.add(44);
        linkedHashSet.add(33);
        linkedHashSet.add(11);
        linkedHashSet.add(22);
        linkedHashSet.add(22);
        System.out.println(linkedHashSet);
    }
​
    //TressSet: 排序、无序、没有索引、不可重复
    private static void testTreeSet() {
        TreeSet<Integer> treeSet = new TreeSet<>();
        treeSet.add(44);
        treeSet.add(33);
        treeSet.add(11);
        treeSet.add(22);
        treeSet.add(22);
        System.out.println(treeSet);
    }
}
​

 

3.1 HashSet

3.1.1 哈希值

哈希值
    就是一int值，Java每个对象都可以通过hashCode方法，获取自己的哈希值
    
    public int hashCode()：返回对象的哈希码值。 
​
​
哈希值特点
    1.同一个对象多次调用hashCode方法，返回的哈希值是相同的;
    2.不同的对象，他们哈希值大几率不相同，但是也有可能会相同(哈希碰撞)
    3.Object的hashCode方法根据"对象地址值"计算哈希值，子类重写后的hashCode方法可以根据"对象属性值"计算哈希值
​
使用场景
    HashSet集合判定两个对象的标准就是两个对象的hash值是否一致, 因此我们经常重写hashcode实现集合中对象去重
public class Demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个学生对象，获取对象的哈希值
        //1.同一个对象多次调用hashCode方法，返回的哈希值是相同的;
        Student student = new Student("Tom", 15);
        int code = student.hashCode();
        System.out.println(code);
        int code1 = student.hashCode();
        System.out.println(code1);
​
        //2.不同的对象，他们哈希值大几率不相同，但是也有可能会相同(哈希碰撞)
        Student student1 = new Student("Jerry", 16);
        int code2 = student1.hashCode();
        System.out.println(code2);
        //3.Object的hashCode方法根据"对象地址值"计算哈希值
        //子类重写后的hashCode方法可以根据"对象属性值"计算哈希值
        Student student2 = new Student("Jerry", 16);
        int code3 = student2.hashCode();
        System.out.println(code3);
    }
}
​
class Student{
    private String name;
    private int age;
​
    public Student() {
    }
​
    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
​
    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;
    }
​
    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
​
    //重写hashCode方法，根据对象的属性值计算哈希值
​
    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age);
    }
}

 

3.1.2 Set集合去重

需求：

创建一个存储学生对象的集合，存储多个学生对象，使用程序实现在控制台遍历该集合，要求：学生对象的成员变量值相同，我们就认为是同一个对象

分析

①定义学生类，创建HashSet集合对象, 创建学生对象

②把学生添加到集合

③在学生类中重写两个方法，hashCode()和equals()，自动生成即可

public class Demo2 {
    public static void main(String[] args) {
    
        //通过HashSet集合，存储学生数据（去重：需要重写hashCode()和equals()）
        HashSet<Student> students = new HashSet<>();
        //构造几个学生对象，存入set集合
        Student student1 = new Student("Tom", 15);
        Student student2 = new Student("Tom", 15);
        Student student3 = new Student("Tim", 19);
        students.add(student1);
        students.add(student2);
        students.add(student3);
        System.out.println(students);
    }
}
​
class Student{
    private String name;
    private int age;
​
    public Student() {
    }
​
    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
​
    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;
    }
​
    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
​
    //重写hashCode方法，根据对象的属性值计算哈希值
​
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Student student = (Student) o;
        return age == student.age && Objects.equals(name, student.name);
    }
​
    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age);
    }
}

 

3.1.3 HashSet集合的底层原理

  • 基于哈希表实现

  • 哈希表是一种增删改查数据，性能都较好的数据结构。

1、HashSet集合的底层原理是什么样的?

基于哈希表实现的。

JDK8之前的，哈希表：底层使用数组+链表组成

JDK8开始后，哈希表：底层采用数组+链表+红黑树组成。

2、HashSet集合利用哈希表操作数据的详细流程是咋回事？

① 创建一个默认长度16，默认加载因为0.75的数组，数组名table

② 根据元素的哈希值跟数组的长度计算出应存入的位置

③ 判断当前位置是否为null，如果是null直接存入，如果位置不为null，表示有元素，

则调用equals方法比较属性值，如果一样，则不存，如果不一样，则存入数组.

④ 当数组存满到16*0.75=12时，就自动扩容，每次扩容原先的1倍

 

 

3.2 LinkedHashSet

3.3 TreeSet

TreeSet 可排序（默认升序排序 ，按照元素的大小，由小到大排序）、不重复、无索引
 底层基于红黑树实现排序，排序规则认为属性是相同的对象则不存
​
TreeSet的排序
 对于数值型Integer、Double，默认按照数值升序排列;
 对于String类型数据，默认按照字典排序
 
 对于自定义类，默认是无法排序的，需要我们指定排序规则
     1.自然排序:自定义类实现Comparable接口，重写compareTo方法，指定排序规则
     2.比较器排序:写在TreeSet构造参数中传递Comparator比较器对象，重写compare方法，指定排序规则
​
​

需求 使用TreeSet存储教师对象，重复对象不存，并且用两种方式按照年龄升序排列

//比较器排序:写在TreeSet构造参数中传递Comparator比较器对象，重写compare方法，指定排序规则
public class Demo4 {
​
    public static void main(String[] args) {
        //创建TreeSet
        TreeSet<Teacher> treeSet = new TreeSet<>(new Comparator<Teacher>() {
            @Override
            public int compare(Teacher o1, Teacher o2) {
                return o1.getAge()-o2.getAge();
            }
        });
​
        //添加学生
        treeSet.add(new Teacher("张三", 19));
        treeSet.add(new Teacher("李四", 18));
        treeSet.add(new Teacher("王五", 20));
        treeSet.add(new Teacher("赵六", 17));
        treeSet.add(new Teacher("赵六", 17));
​
        //打印
        for (Teacher teacher : treeSet) {
            System.out.println(teacher);
        }
    }
}
​
class Teacher {
    private String name;
    private int age;
​
    public Teacher() {
    }
​
    public Teacher(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
​
    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;
    }
​
    @Override
    public String toString() {
        return "Teacher{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
​
}
运行结果：
    Teacher{name='赵六', age=17}
    Teacher{name='李四', age=18}
    Teacher{name='张三', age=19}
    Teacher{name='王五', age=20}
//自然排序:自定义类实现Comparable接口，重写compareTo方法，指定排序规则
public class Demo5 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建TreeSet
        TreeSet<Teacher1> treeSet = new TreeSet<>();

        //添加学生
        treeSet.add(new Teacher1("张三", 19));
        treeSet.add(new Teacher1("李四", 18));
        treeSet.add(new Teacher1("王五", 20));
        treeSet.add(new Teacher1("赵六", 17));
        treeSet.add(new Teacher1("赵六", 17));

        //打印
        for (Teacher1 teacher : treeSet) {
            System.out.println(teacher);
        }
    }
}

class Teacher1 implements Comparable<Teacher1>{
    private String name;
    private int age;

    public Teacher1() {
    }

    public Teacher1(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    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;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Teacher{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    @Override
    public int compareTo(Teacher1 o) {
        return this.age - o.age;
    }
}
运行结果：
	Teacher{name='赵六', age=17}
	Teacher{name='李四', age=18}
	Teacher{name='张三', age=19}
	Teacher{name='王五', age=20}

四、总结


http://www.kler.cn/a/289753.html

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