集合stream
1.Collection集合
1.1数组和集合的区别【理解】
-
相同点
都是容器,可以存储多个数据
-
不同点
-
数组的长度是不可变的,集合的长度是可变的
-
数组可以存基本数据类型和引用数据类型
集合只能存引用数据类型,如果要存基本数据类型,需要存对应的包装类
-
1.2集合类体系结构【理解】
list系列：元素有序、可重复、有索引。
Set系列：元素无序、不重复、无索引。
1.3Collection 集合概述和使用【应用】
-
Collection集)合概述
- 是单例集合的顶层接口,它表示一组对象,这些对象也称为Collection的元素
- JDK 不提供此接口的任何直接实现.它提供更具体的子接口(如Set和List)实现
-
创建Collection集合的对象
- 多态的方式
- 具体的实现类ArrayList
-
Collection集合常用方法
方法名 说明 boolean add(E e) 添加元素 boolean remove(Object o) 从集合中移除指定的元素 boolean removeIf(Object o) 根据条件进行移除 void clear() 清空集合中的元素 boolean contains(Object o) 判断集合中是否存在指定的元素 boolean isEmpty() 判断集合是否为空 int size() 集合的长度，也就是集合中元素的个数
1.4Collection集合的遍历
1.4.1 迭代器遍历
-
迭代器介绍
- 迭代器,集合的专用遍历方式
- Iterator iterator(): 返回此集合中元素的迭代器,通过集合对象的iterator()方法得到
-
Iterator中的常用方法
boolean hasNext(): 判断当前位置是否有元素可以被取出
E next(): 获取当前位置的元素,将迭代器对象移向下一个索引位置 -
Collection集合的遍历
public class IteratorDemo1 { public static void main(String[] args) { //创建集合对象 Collection<String> c = new ArrayList<>(); //添加元素 c.add("hello"); c.add("world"); c.add("java"); c.add("javaee"); //Iterator<E> iterator()：返回此集合中元素的迭代器，通过集合的iterator()方法得到 Iterator<String> it = c.iterator(); //用while循环改进元素的判断和获取 while (it.hasNext()) { String s = it.next(); System.out.println(s); } } } -
迭代器中删除的方法
void remove(): 删除迭代器对象当前指向的元素
public class IteratorDemo2 { public static void main(String[] args) { ArrayList<String> list = new ArrayList<>(); list.add("a"); list.add("b"); list.add("b"); list.add("c"); list.add("d"); Iterator<String> it = list.iterator(); while(it.hasNext()){ String s = it.next(); if("b".equals(s)){ //指向谁,那么此时就删除谁. it.remove(); } } System.out.println(list); } }
1.4.2 增强for
-
介绍
- 它是JDK5之后出现的,其内部原理是一个Iterator迭代器
- 实现Iterable接口的类才可以使用迭代器和增强for
- 简化数组和Collection集合的遍历
-
格式
for(集合/数组中元素的数据类型 变量名 : 集合/数组名) {
// 已经将当前遍历到的元素封装到变量中了,直接使用变量即可
}
-
代码
public class MyCollectonDemo1 { public static void main(String[] args) { ArrayList<String> list = new ArrayList<>(); list.add("a"); list.add("b"); list.add("c"); list.add("d"); list.add("e"); list.add("f"); //1,数据类型一定是集合或者数组中元素的类型 //2,str仅仅是一个变量名而已,在循环的过程中,依次表示集合或者数组中的每一个元素 //3,list就是要遍历的集合或者数组 for(String str : list){ System.out.println(str); } } } -
细节点注意：
1.报错NoSuchElementException
2.迭代器遍历完毕，指针不会复位
3.循环中只能用一次next方法
4.迭代器遍历时，不能用集合的方法进行增加或者删除
public class A04_CollectionDemo4 {
public static void main(String[] args) {
/*
迭代器的细节注意点：
1.报错NoSuchElementException
2.迭代器遍历完毕，指针不会复位
3.循环中只能用一次next方法
4.迭代器遍历时，不能用集合的方法进行增加或者删除
暂时当做一个结论先行记忆，在今天我们会讲解源码详细的再来分析。
如果我实在要删除：那么可以用迭代器提供的remove方法进行删除。
如果我要添加，暂时没有办法。(只是暂时)
*/
//1.创建集合并添加元素
Collection<String> coll = new ArrayList<>();
coll.add("aaa");
coll.add("bbb");
coll.add("ccc");
coll.add("ddd");
//2.获取迭代器对象
//迭代器就好比是一个箭头，默认指向集合的0索引处
Iterator<String> it = coll.iterator();
//3.利用循环不断的去获取集合中的每一个元素
while(it.hasNext()){
//4.next方法的两件事情：获取元素并移动指针
String str = it.next();
System.out.println(str);
}
//当上面循环结束之后，迭代器的指针已经指向了最后没有元素的位置
//System.out.println(it.next());//NoSuchElementException
//迭代器遍历完毕，指针不会复位
System.out.println(it.hasNext());
//如果我们要继续第二次遍历集合，只能再次获取一个新的迭代器对象
Iterator<String> it2 = coll.iterator();
while(it2.hasNext()){
String str = it2.next();
System.out.println(str);
}
}
}
1.4.3 lambda表达式
利用forEach方法，再结合lambda表达式的方式进行遍历
public class A07_CollectionDemo7 {
public static void main(String[] args) {
/*
lambda表达式遍历：
default void forEach(Consumer<? super T> action):
*/
//1.创建集合并添加元素
Collection<String> coll = new ArrayList<>();
coll.add("zhangsan");
coll.add("lisi");
coll.add("wangwu");
//2.利用匿名内部类的形式
//底层原理：
//其实也会自己遍历集合，依次得到每一个元素
//把得到的每一个元素，传递给下面的accept方法
//s依次表示集合中的每一个数据
/* coll.forEach(new Consumer<String>() {
@Override
public void accept(String s) {
System.out.println(s);
}
});*/
//lambda表达式
coll.forEach(s -> System.out.println(s));
}
}
2.List集合
2.1List集合的概述和特点【记忆】
- List集合的概述
- 有序集合,这里的有序指的是存取顺序
- 用户可以精确控制列表中每个元素的插入位置,用户可以通过整数索引访问元素,并搜索列表中的元素
- 与Set集合不同,列表通常允许重复的元素
- List集合的特点
- 存取有序
- 可以重复
- 有索引
2.2List集合的特有方法【应用】
-
方法介绍
方法名 描述 void add(int index,E element) 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 E set(int index,E element) 修改指定索引处的元素，返回被修改的元素 E get(int index) 返回指定索引处的元素 -
示例代码
public class MyListDemo { public static void main(String[] args) { List<String> list = new ArrayList<>(); list.add("aaa"); list.add("bbb"); list.add("ccc"); //method1(list); //method2(list); //method3(list); //method4(list); } private static void method4(List<String> list) { // E get(int index) 返回指定索引处的元素 String s = list.get(0); System.out.println(s); } private static void method3(List<String> list) { // E set(int index,E element) 修改指定索引处的元素，返回被修改的元素 //被替换的那个元素,在集合中就不存在了. String result = list.set(0, "qqq"); System.out.println(result); System.out.println(list); } private static void method2(List<String> list) { // E remove(int index) 删除指定索引处的元素，返回被删除的元素 //在List集合中有两个删除的方法 //第一个 删除指定的元素,返回值表示当前元素是否删除成功 //第二个 删除指定索引的元素,返回值表示实际删除的元素 String s = list.remove(0); System.out.println(s); System.out.println(list); } private static void method1(List<String> list) { // void add(int index,E element) 在此集合中的指定位置插入指定的元素 //原来位置上的元素往后挪一个索引. list.add(0,"qqq"); System.out.println(list); } }
2.3List集合的五种遍历方式【应用】
- 迭代器
- 列表迭代器
- 增强for
- Lambda表达式
- 普通for循环（存在索引）
代码示例：
//创建集合并添加元素
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("aaa");
list.add("bbb");
list.add("ccc");
//1.迭代器
/*Iterator<String> it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
String str = it.next();
System.out.println(str);
}*/
//2.增强for
//下面的变量s，其实就是一个第三方的变量而已。
//在循环的过程中，依次表示集合中的每一个元素
/* for (String s : list) {
System.out.println(s);
}*/
//3.Lambda表达式
//forEach方法的底层其实就是一个循环遍历，依次得到集合中的每一个元素
//并把每一个元素传递给下面的accept方法
//accept方法的形参s，依次表示集合中的每一个元素
//list.forEach(s->System.out.println(s) );
//4.普通for循环
//size方法跟get方法还有循环结合的方式，利用索引获取到集合中的每一个元素
/*for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
//i:依次表示集合中的每一个索引
String s = list.get(i);
System.out.println(s);
}*/
// 5.列表迭代器
//获取一个列表迭代器的对象，里面的指针默认也是指向0索引的
//额外添加了一个方法：在遍历的过程中，可以添加元素
ListIterator<String> it = list.listIterator();
while(it.hasNext()){
String str = it.next();
if("bbb".equals(str)){
//qqq
it.add("qqq");
}
}
System.out.println(list);
2.4 细节点注意：
List系列集合中的两个删除的方法
1.直接删除元素
2.通过索引进行删除
代码示例:
//List系列集合中的两个删除的方法
//1.直接删除元素
//2.通过索引进行删除
//1.创建集合并添加元素
List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);
//2.删除元素
//请问：此时删除的是1这个元素，还是1索引上的元素？
//为什么？
//因为在调用方法的时候，如果方法出现了重载现象
//优先调用，实参跟形参类型一致的那个方法。
// 删除索引的
//list.remove(1);
//手动装箱，手动把基本数据类型的1，变成Integer类型
Integer i = Integer.valueOf(1);
list.remove(i);
System.out.println(list);
3.数据结构
3.1数据结构之栈和队列【记忆】
-
栈结构
先进后出
-
队列结构
先进先出
3.2数据结构之数组和链表【记忆】
-
数组结构
查询快、增删慢
-
链表结构
查询慢、增删快
4.List集合的实现类
4.1List集合子类的特点【记忆】
-
ArrayList集合
底层是数组结构实现，查询快、增删慢
-
LinkedList集合
**- 1.Collection集合
- 1.1数组和集合的区别【理解】
- 1.2集合类体系结构【理解】
- 1.3Collection 集合概述和使用【应用】
- 1.4Collection集合的遍历
- 1.4.1 迭代器遍历
- 1.4.2 增强for
- 1.4.3 lambda表达式
-
2.List集合
- 2.1List集合的概述和特点【记忆】
- 2.2List集合的特有方法【应用】
- 2.3List集合的五种遍历方式【应用】
- 2.4 细节点注意：
-
3.数据结构
- 3.1数据结构之栈和队列【记忆】
- 3.2数据结构之数组和链表【记忆】
-
4.List集合的实现类
- 4.1List集合子类的特点【记忆】
- 4.2LinkedList集合的特有功能【应用】
-
5. 源码分析
- 5.1 ArrayList源码分析：
- 5.2 LinkedList源码分析：
- 5.3 迭代器源码分析：
**
4.2LinkedList集合的特有功能【应用】
-
特有方法
方法名 说明 public void addFirst(E e) 在该列表开头插入指定的元素 public void addLast(E e) 将指定的元素追加到此列表的末尾 public E getFirst() 返回此列表中的第一个元素 public E getLast() 返回此列表中的最后一个元素 public E removeFirst() 从此列表中删除并返回第一个元素 public E removeLast() 从此列表中删除并返回最后一个元素 -
示例代码
public class MyLinkedListDemo4 { public static void main(String[] args) { LinkedList<String> list = new LinkedList<>(); list.add("aaa"); list.add("bbb"); list.add("ccc"); // public void addFirst(E e) 在该列表开头插入指定的元素 //method1(list); // public void addLast(E e) 将指定的元素追加到此列表的末尾 //method2(list); // public E getFirst() 返回此列表中的第一个元素 // public E getLast() 返回此列表中的最后一个元素 //method3(list); // public E removeFirst() 从此列表中删除并返回第一个元素 // public E removeLast() 从此列表中删除并返回最后一个元素 //method4(list); } private static void method4(LinkedList<String> list) { String first = list.removeFirst(); System.out.println(first); String last = list.removeLast(); System.out.println(last); System.out.println(list); } private static void method3(LinkedList<String> list) { String first = list.getFirst(); String last = list.getLast(); System.out.println(first); System.out.println(last); } private static void method2(LinkedList<String> list) { list.addLast("www"); System.out.println(list); } private static void method1(LinkedList<String> list) { list.addFirst("qqq"); System.out.println(list); } }
5. 源码分析
5.1 ArrayList源码分析：
核心步骤：
-
创建ArrayList对象的时候，他在底层先创建了一个长度为0的数组。
数组名字：elementDate，定义变量size。
size这个变量有两层含义：
①：元素的个数，也就是集合的长度
②：下一个元素的存入位置 -
添加元素，添加完毕后，size++
扩容时机一：
- 当存满时候，会创建一个新的数组，新数组的长度，是原来的1.5倍，也就是长度为15.再把所有的元素，全拷贝到新数组中。如果继续添加数据，这个长度为15的数组也满了，那么下次还会继续扩容，还是1.5倍。
扩容时机二：
-
一次性添加多个数据，扩容1.5倍不够，怎么办呀？
如果一次添加多个元素，1.5倍放不下，那么新创建数组的长度以实际为准。
举个例子：
在一开始，如果默认的长度为10的数组已经装满了，在装满的情况下，我一次性要添加100个数据很显然，10扩容1.5倍，变成15，还是不够，
怎么办？
此时新数组的长度，就以实际情况为准，就是110
具体分析过程可以参见视频讲解。
添加一个元素时的扩容：
添加多个元素时的扩容：
5.2 LinkedList源码分析：
底层是双向链表结构
核心步骤如下：
- 刚开始创建的时候，底层创建了两个变量：一个记录头结点first，一个记录尾结点last，默认为null
- 添加第一个元素时，底层创建一个结点对象，first和last都记录这个结点的地址值
- 添加第二个元素时，底层创建一个结点对象，第一个结点会记录第二个结点的地址值，last会记录新结点的地址值
具体分析过程可以参见视频讲解。
5.3 迭代器源码分析：
迭代器遍历相关的三个方法：
-
Iterator iterator() ：获取一个迭代器对象
-
boolean hasNext() ：判断当前指向的位置是否有元素
-
E next() ：获取当前指向的元素并移动指针
6.泛型
6.1泛型概述
-
泛型的介绍
泛型是JDK5中引入的特性，它提供了编译时类型安全检测机制，只支持引用数据类型
-
泛型的好处
- 把运行时期的问题提前到了编译期间
- 避免了强制类型转换
-
泛型的定义格式
- <类型>: 指定一种类型的格式.尖括号里面可以任意书写,一般只写一个字母.例如:
- <类型1,类型2…>: 指定多种类型的格式,多种类型之间用逗号隔开.例如: <E,T> <K,V>
如果我们没有给集合指定的类型，默认object，可以添加任意元素。带来了一个坏处：无法使用数据的特有行为。
-
扩展
泛型类
泛型方法
弊端：可以接收任意类型的数据。
泛型接口
泛型的继承和通配符
- 泛型不具备继承性，但是数据具备继承性。泛型里面是什么类型，就只能传递什么类型。
总结
7.Set集合
7.1Set集合概述和特点【应用】
- 不可以存储重复元素，无序
- 没有索引,不能使用普通for循环遍历
7.2Set集合的使用【应用】
存储字符串并遍历
public class MySet1 {
public static void main(String[] args) {
//创建集合对象
Set<String> set = new TreeSet<>();
//添加元素
set.add("ccc");
set.add("aaa");
set.add("aaa");
set.add("bbb");
// for (int i = 0; i < set.size(); i++) {
// //Set集合是没有索引的，所以不能使用通过索引获取元素的方法
// }
//遍历集合
Iterator<String> it = set.iterator();
while (it.hasNext()){
String s = it.next();
System.out.println(s);
}
System.out.println("-----------------------------------");
for (String s : set) {
System.out.println(s);
}
}
}
8.TreeSet集合
8.1TreeSet集合概述和特点【应用】
- 不可以存储重复元素
- 没有索引
- 可以将元素按照规则进行排序
- TreeSet()：根据其元素的自然排序进行排序,默认从小到大.
- TreeSet(Comparator comparator) ：根据指定的比较器进行排序，底层基于红黑树实现。
8.2TreeSet集合基本使用【应用】
存储Integer类型的整数并遍历
public class TreeSetDemo01 {
public static void main(String[] args) {
//创建集合对象
TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<Integer>();
//添加元素
ts.add(10);
ts.add(40);
ts.add(30);
ts.add(50);
ts.add(20);
ts.add(30);
//遍历集合
for(Integer i : ts) {
System.out.println(i);
}
}
}
treeset 比较方式
- 排序默认是基本数据，如果是自定义类型那么需要在该类中实现Comparable接口，重写抽象方法。
- 比较器排序 ：创建TreeSet对象时，传递比较器Comparator规则。
comparator为函数式接口 可用lamda表达式
8.3自然排序Comparable的使用【应用】
-
案例需求
- 存储学生对象并遍历，创建TreeSet集合使用无参构造方法
- 要求：按照年龄从小到大排序，年龄相同时，按照姓名的字母顺序排序
-
实现步骤
- 使用空参构造创建TreeSet集合
- 用TreeSet集合存储自定义对象，无参构造方法使用的是自然排序对元素进行排序的
- 自定义的Student类实现Comparable接口
- 自然排序，就是让元素所属的类实现Comparable接口，重写compareTo(T o)方法
- 重写接口中的compareTo方法
- 重写方法时，一定要注意排序规则必须按照要求的主要条件和次要条件来写
- 使用空参构造创建TreeSet集合
-
代码实现
学生类
public class Student implements Comparable<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 + '}'; } @Override public int compareTo(Student o) { //按照对象的年龄进行排序 //主要判断条件: 按照年龄从小到大排序 int result = this.age - o.age; //次要判断条件: 年龄相同时，按照姓名的字母顺序排序 result = result == 0 ? this.name.compareTo(o.getName()) : result; return result; } }测试类
public class MyTreeSet2 { public static void main(String[] args) { //创建集合对象 TreeSet<Student> ts = new TreeSet<>(); //创建学生对象 Student s1 = new Student("zhangsan",28); Student s2 = new Student("lisi",27); Student s3 = new Student("wangwu",29); Student s4 = new Student("zhaoliu",28); Student s5 = new Student("qianqi",30); //把学生添加到集合 ts.add(s1); ts.add(s2); ts.add(s3); ts.add(s4); ts.add(s5); //遍历集合 for (Student student : ts) { System.out.println(student); } } }
8.4比较器排序Comparator的使用【应用】
-
案例需求
- 存储老师对象并遍历，创建TreeSet集合使用带参构造方法
- 要求：按照年龄从小到大排序，年龄相同时，按照姓名的字母顺序排序
-
实现步骤
- 用TreeSet集合存储自定义对象，带参构造方法使用的是比较器排序对元素进行排序的
- 比较器排序，就是让集合构造方法接收Comparator的实现类对象，重写compare(T o1,T o2)方法
- 重写方法时，一定要注意排序规则必须按照要求的主要条件和次要条件来写
-
代码实现
老师类
public 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 + '}'; } }测试类
public class MyTreeSet4 { public static void main(String[] args) { //创建集合对象 TreeSet<Teacher> ts = new TreeSet<>(new Comparator<Teacher>() { @Override public int compare(Teacher o1, Teacher o2) { //o1表示现在要存入的那个元素 //o2表示已经存入到集合中的元素 //主要条件 int result = o1.getAge() - o2.getAge(); //次要条件 result = result == 0 ? o1.getName().compareTo(o2.getName()) : result; return result; } }); //创建老师对象 Teacher t1 = new Teacher("zhangsan",23); Teacher t2 = new Teacher("lisi",22); Teacher t3 = new Teacher("wangwu",24); Teacher t4 = new Teacher("zhaoliu",24); //把老师添加到集合 ts.add(t1); ts.add(t2); ts.add(t3); ts.add(t4); //遍历集合 for (Teacher teacher : ts) { System.out.println(teacher); } } }
8.5两种比较方式总结【理解】
- 两种比较方式小结
- 自然排序: 自定义类实现Comparable接口,重写compareTo方法,根据返回值进行排序
- 比较器排序: 创建TreeSet对象的时候传递Comparator的实现类对象,重写compare方法,根据返回值进行排序
- 在使用的时候,默认使用自然排序,当自然排序不满足现在的需求时,必须使用比较器排序
- 两种方式中关于返回值的规则
- 如果返回值为负数，表示当前存入的元素是较小值，存左边
- 如果返回值为0，表示当前存入的元素跟集合中元素重复了，不存
- 如果返回值为正数，表示当前存入的元素是较大值，存右边
9.数据结构
9.1二叉树【理解】
-
二叉树的特点
- 二叉树中,任意一个节点的度要小于等于2
- 节点: 在树结构中,每一个元素称之为节点
- 度: 每一个节点的子节点数量称之为度
- 二叉树中,任意一个节点的度要小于等于2
-
二叉树结构图
9.2二叉查找树【理解】
-
二叉查找树的特点
- 二叉查找树,又称二叉排序树或者二叉搜索树
- 每一个节点上最多有两个子节点
- 左子树上所有节点的值都小于根节点的值
- 右子树上所有节点的值都大于根节点的值
-
二叉查找树结构图
-
二叉查找树和二叉树对比结构图
-
二叉查找树添加节点规则
- 小的存左边
- 大的存右边
- 一样的不存
9.3平衡二叉树【理解】
-
平衡二叉树的特点
- 二叉树左右两个子树的高度差不超过1
- 任意节点的左右两个子树都是一颗平衡二叉树
-
平衡二叉树旋转
-
旋转触发时机
- 当添加一个节点之后,该树不再是一颗平衡二叉树
-
左旋
- 就是将根节点的右侧往左拉,原先的右子节点变成新的父节点,并把多余的左子节点出让,给已经降级的根节点当右子节点
-
右旋
-
就是将根节点的左侧往右拉,左子节点变成了新的父节点,并把多余的右子节点出让,给已经降级根节点当左子节点
-
-
-
平衡二叉树和二叉查找树对比结构图
-
平衡二叉树旋转的四种情况
-
左左
-
左左: 当根节点左子树的左子树有节点插入,导致二叉树不平衡
-
如何旋转: 直接对整体进行右旋即可
-
-
左右
-
左右: 当根节点左子树的右子树有节点插入,导致二叉树不平衡
-
如何旋转: 先在左子树对应的节点位置进行左旋,在对整体进行右旋
-
-
右右
-
右右: 当根节点右子树的右子树有节点插入,导致二叉树不平衡
-
如何旋转: 直接对整体进行左旋即可
-
-
右左
-
右左:当根节点右子树的左子树有节点插入,导致二叉树不平衡
-
如何旋转: 先在右子树对应的节点位置进行右旋,在对整体进行左旋
-
-
9.4红黑树【理解】
-
红黑树的特点
- 自平衡的二叉查找树
- 不是高度平衡的
- 平衡二叉B树
- 每一个节点可以是红或者黑
- 红黑树不是高度平衡的,它的平衡是通过"自己的红黑规则"进行实现的
-
红黑树的红黑规则有哪些
-
每一个节点或是红色的,或者是黑色的
-
根节点必须是黑色
-
如果一个节点没有子节点或者父节点,则该节点相应的指针属性值为Nil,这些Nil视为叶节点,每个叶节点(Nil)是黑色的
-
如果某一个节点是红色,那么它的子节点必须是黑色(不能出现两个红色节点相连的情况)
-
对每一个节点,从该节点到其所有后代叶节点的简单路径上,均包含相同数目的黑色节点
-
-
红黑树添加节点的默认颜色
- 添加节点时,默认为红色,效率高
-
红黑树添加节点后如何保持红黑规则
- 根节点位置
- 直接变为黑色
- 非根节点位置
- 父节点为黑色
- 不需要任何操作,默认红色即可
- 父节点为红色
- 叔叔节点为红色
- 将"父节点"设为黑色,将"叔叔节点"设为黑色
- 将"祖父节点"设为红色
- 如果"祖父节点"为根节点,则将根节点再次变成黑色
- 叔叔节点为黑色
4. 将"父节点"设为黑色
5. 将"祖父节点"设为红色
6. 以"祖父节点"为支点进行旋转
- 叔叔节点为红色
- 父节点为黑色
- 根节点位置
10.HashSet集合
10.1HashSet集合概述和特点【应用】
- 底层数据结构是哈希表
- 存取无序
- 不可以存储重复元素
- 没有索引,不能使用普通for循环遍历
10.2HashSet集合的基本应用【应用】
存储字符串并遍历
public class HashSetDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建集合对象
HashSet<String> set = new HashSet<String>();
//添加元素
set.add("hello");
set.add("world");
set.add("java");
//不包含重复元素的集合
set.add("world");
//遍历
for(String s : set) {
System.out.println(s);
}
}
}
10.3哈希值【理解】
-
哈希值简介
是JDK根据对象的地址或者字符串或者数字算出来的int类型的数值
-
如何获取哈希值
Object类中的public int hashCode()：返回对象的哈希码值
注意：集合中存储的是自定义对象，必须重写hashcode和equals方法。 -
哈希值的特点
- 同一个对象多次调用hashCode()方法返回的哈希值是相同的
- 默认情况下，不同对象的哈希值是不同的。而重写hashCode()方法，可以实现让不同对象的哈希值相同
10.4哈希表结构【理解】
-
JDK1.8以前
数组 + 链表
-
JDK1.8以后
-
节点个数少于等于8个
数组 + 链表
-
节点个数多于8个且数组长度大于等于64时
数组 + 红黑树
-
补充
利用 hashcode方法和equals方法保障数据去重。
取元素的时候是有序遍历，而存数据是有hash值添加因此无索引，存取顺序不一样。
10.5HashSet集合存储学生对象并遍历【应用】
-
案例需求
- 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
-
代码实现
学生类
public 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 boolean equals(Object o) { if (this == o) return true; if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false; Student student = (Student) o; if (age != student.age) return false; return name != null ? name.equals(student.name) : student.name == null; } @Override public int hashCode() { int result = name != null ? name.hashCode() : 0; result = 31 * result + age; return result; } }测试类
public class HashSetDemo02 { public static void main(String[] args) { //创建HashSet集合对象 HashSet<Student> hs = new HashSet<Student>(); //创建学生对象 Student s1 = new Student("林青霞", 30); Student s2 = new Student("张曼玉", 35); Student s3 = new Student("王祖贤", 33); Student s4 = new Student("王祖贤", 33); //把学生添加到集合 hs.add(s1); hs.add(s2); hs.add(s3); hs.add(s4); //遍历集合(增强for) for (Student s : hs) { System.out.println(s.getName() + "," + s.getAge()); } } } -
总结
HashSet集合存储自定义类型元素,要想实现元素的唯一,要求必须重写hashCode方法和equals方法
LinkedHashSet
双列集合
1.Map集合
1.1Map集合概述和特点【理解】
-
Map集合概述
interface Map<K,V> K：键的类型；V：值的类型 -
Map集合的特点
- 双列集合,一个键对应一个值
- 键不可以重复,值可以重复
-
Map集合的基本使用
public class MapDemo01 { public static void main(String[] args) { //创建集合对象 Map<String,String> map = new HashMap<String,String>(); //V put(K key, V value) 将指定的值与该映射中的指定键相关联 map.put("it001","林青霞"); map.put("it002","张曼玉"); map.put("it003","王祖贤"); map.put("it003","柳岩"); //输出集合对象 System.out.println(map); } }
1.2Map集合的基本功能【应用】
-
方法介绍
方法名 说明 V put(K key,V value) 添加元素 V remove(Object key) 根据键删除键值对元素 void clear() 移除所有的键值对元素 boolean containsKey(Object key) 判断集合是否包含指定的键 boolean containsValue(Object value) 判断集合是否包含指定的值 boolean isEmpty() 判断集合是否为空 int size() 集合的长度，也就是集合中键值对的个数 -
示例代码
public class MapDemo02 { public static void main(String[] args) { //创建集合对象 Map<String,String> map = new HashMap<String,String>(); //V put(K key,V value)：添加元素 map.put("张无忌","赵敏"); map.put("郭靖","黄蓉"); map.put("杨过","小龙女"); //V remove(Object key)：根据键删除键值对元素 // System.out.println(map.remove("郭靖")); // System.out.println(map.remove("郭襄")); // 返回删除键对应的值 //void clear()：移除所有的键值对元素 // map.clear(); //boolean containsKey(Object key)：判断集合是否包含指定的键 // System.out.println(map.containsKey("郭靖")); // System.out.println(map.containsKey("郭襄")); //返回true/false //boolean isEmpty()：判断集合是否为空 // System.out.println(map.isEmpty()); //int size()：集合的长度，也就是集合中键值对的个数 System.out.println(map.size()); //输出集合对象 System.out.println(map); } }
补充
1.3Map集合的获取功能【应用】
-
方法介绍
方法名 说明 V get(Object key) 根据键获取值 Set keySet() 获取所有键的集合 Collection values() 获取所有值的集合 Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() 获取所有键值对对象的集合 -
示例代码
public class MapDemo03 { public static void main(String[] args) { //创建集合对象 Map<String, String> map = new HashMap<String, String>(); //添加元素 map.put("张无忌", "赵敏"); map.put("郭靖", "黄蓉"); map.put("杨过", "小龙女"); //V get(Object key):根据键获取值 // System.out.println(map.get("张无忌")); // System.out.println(map.get("张三丰")); //Set<K> keySet():获取所有键的集合 // Set<String> keySet = map.keySet(); // for(String key : keySet) { // System.out.println(key); // } //Collection<V> values():获取所有值的集合 Collection<String> values = map.values(); for(String value : values) { System.out.println(value); } } }
1.4Map集合的遍历(方式1)【应用】
-
遍历思路
- 我们刚才存储的元素都是成对出现的，所以我们把Map看成是一个夫妻对的集合
- 把所有的丈夫给集中起来
- 遍历丈夫的集合，获取到每一个丈夫
- 根据丈夫去找对应的妻子
- 我们刚才存储的元素都是成对出现的，所以我们把Map看成是一个夫妻对的集合
-
步骤分析
- 获取所有键的集合。用keySet()方法实现
- 遍历键的集合，获取到每一个键。用增强for实现
- 根据键去找值。用get(Object key)方法实现
-
代码实现
public class MapDemo01 { public static void main(String[] args) { //创建集合对象 Map<String, String> map = new HashMap<String, String>(); //添加元素 map.put("张无忌", "赵敏"); map.put("郭靖", "黄蓉"); map.put("杨过", "小龙女"); //获取所有键的集合。用keySet()方法实现 Set<String> keySet = map.keySet(); //遍历键的集合，获取到每一个键。用增强for实现 for (String key : keySet) { //根据键去找值。用get(Object key)方法实现 String value = map.get(key); System.out.println(key + "," + value); } } }
1.5Map集合的遍历(方式2)【应用】
-
遍历思路
- 我们刚才存储的元素都是成对出现的，所以我们把Map看成是一个夫妻对的集合
- 获取所有结婚证的集合
- 遍历结婚证的集合，得到每一个结婚证
- 根据结婚证获取丈夫和妻子
- 我们刚才存储的元素都是成对出现的，所以我们把Map看成是一个夫妻对的集合
-
步骤分析
- 获取所有键值对对象的集合
- Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()：获取所有键值对对象的集合
- 遍历键值对对象的集合，得到每一个键值对对象
- 用增强for实现，得到每一个Map.Entry
- 根据键值对对象获取键和值
- 用getKey()得到键
- 用getValue()得到值
- 获取所有键值对对象的集合
-
代码实现
public class MapDemo02 { public static void main(String[] args) { //创建集合对象 Map<String, String> map = new HashMap<String, String>(); //添加元素 map.put("张无忌", "赵敏"); map.put("郭靖", "黄蓉"); map.put("杨过", "小龙女"); //获取所有键值对对象的集合 Set<Map.Entry<String, String>> entrySet = map.entrySet(); //遍历键值对对象的集合，得到每一个键值对对象 for (Map.Entry<String, String> me : entrySet) { //根据键值对对象获取键和值 String key = me.getKey(); String value = me.getValue(); System.out.println(key + "," + value); } } }
lambda 表达式遍历
foreach底层就是利用第二种方式进行遍历，依次得到每一个键和值，再调用accept方法
2.HashMap集合
2.1HashMap集合概述和特点【理解】
- HashMap底层是哈希表结构的
- 依赖hashCode方法和equals方法保证键的唯一
- 如果键要存储的是自定义对象，需要重写hashCode和equals方法
2.2HashMap集合应用案例【应用】
-
案例需求
- 创建一个HashMap集合，键是学生对象(Student)，值是居住地 (String)。存储多个元素，并遍历。
- 要求保证键的唯一性：如果学生对象的成员变量值相同，我们就认为是同一个对象
-
代码实现
学生类
public 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 boolean equals(Object o) { if (this == o) return true; if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false; Student student = (Student) o; if (age != student.age) return false; return name != null ? name.equals(student.name) : student.name == null; } @Override public int hashCode() { int result = name != null ? name.hashCode() : 0; result = 31 * result + age; return result; } }测试类
public class HashMapDemo { public static void main(String[] args) { //创建HashMap集合对象 HashMap<Student, String> hm = new HashMap<Student, String>(); //创建学生对象 Student s1 = new Student("林青霞", 30); Student s2 = new Student("张曼玉", 35); Student s3 = new Student("王祖贤", 33); Student s4 = new Student("王祖贤", 33); //把学生添加到集合 hm.put(s1, "西安"); hm.put(s2, "武汉"); hm.put(s3, "郑州"); hm.put(s4, "北京"); //遍历集合 Set<Student> keySet = hm.keySet(); for (Student key : keySet) { String value = hm.get(key); System.out.println(key.getName() + "," + key.getAge() + "," + value); } } }
hsahmap底层
1.看源码之前需要了解的一些内容
Node<K,V>[] table 哈希表结构中数组的名字
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY： 数组默认长度16
DEFAULT_LOAD_FACTOR： 默认加载因子0.75
HashMap里面每一个对象包含以下内容：
1.1 链表中的键值对对象
包含：
int hash; //键的哈希值
final K key; //键
V value; //值
Node<K,V> next; //下一个节点的地址值
1.2 红黑树中的键值对对象
包含：
int hash; //键的哈希值
final K key; //键
V value; //值
TreeNode<K,V> parent; //父节点的地址值
TreeNode<K,V> left; //左子节点的地址值
TreeNode<K,V> right; //右子节点的地址值
boolean red; //节点的颜色
2.添加元素
HashMap<String,Integer> hm = new HashMap<>();
hm.put(“aaa” , 111);
hm.put(“bbb” , 222);
hm.put(“ccc” , 333);
hm.put(“ddd” , 444);
hm.put(“eee” , 555);
添加元素的时候至少考虑三种情况：
2.1数组位置为null
2.2数组位置不为null，键不重复，挂在下面形成链表或者红黑树
2.3数组位置不为null，键重复，元素覆盖
//参数一：键
//参数二：值
//返回值：被覆盖元素的值，如果没有覆盖，返回null
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
//利用键计算出对应的哈希值，再把哈希值进行一些额外的处理
//简单理解：返回值就是返回键的哈希值
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
//参数一：键的哈希值
//参数二：键
//参数三：值
//参数四：如果键重复了是否保留
// true，表示老元素的值保留，不会覆盖
// false，表示老元素的值不保留，会进行覆盖
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {
//定义一个局部变量，用来记录哈希表中数组的地址值。
Node<K,V>[] tab;
//临时的第三方变量，用来记录键值对对象的地址值
Node<K,V> p;
//表示当前数组的长度
int n;
//表示索引
int i;
//把哈希表中数组的地址值，赋值给局部变量tab
tab = table;
if (tab == null || (n = tab.length) == 0){
//1.如果当前是第一次添加数据，底层会创建一个默认长度为16，加载因子为0.75的数组
//2.如果不是第一次添加数据，会看数组中的元素是否达到了扩容的条件
//如果没有达到扩容条件，底层不会做任何操作
//如果达到了扩容条件，底层会把数组扩容为原先的两倍，并把数据全部转移到新的哈希表中
tab = resize();
//表示把当前数组的长度赋值给n
n = tab.length;
}
//拿着数组的长度跟键的哈希值进行计算，计算出当前键值对对象，在数组中应存入的位置
i = (n - 1) & hash;//index
//获取数组中对应元素的数据
p = tab[i];
if (p == null){
//底层会创建一个键值对对象，直接放到数组当中
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
}else {
Node<K,V> e;
K k;
//等号的左边：数组中键值对的哈希值
//等号的右边：当前要添加键值对的哈希值
//如果键不一样，此时返回false
//如果键一样，返回true
boolean b1 = p.hash == hash;
if (b1 && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))){
e = p;
} else if (p instanceof TreeNode){
//判断数组中获取出来的键值对是不是红黑树中的节点
//如果是，则调用方法putTreeVal，把当前的节点按照红黑树的规则添加到树当中。
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
} else {
//如果从数组中获取出来的键值对不是红黑树中的节点
//表示此时下面挂的是链表
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
//此时就会创建一个新的节点，挂在下面形成链表
p.next = newNode(hash, key, value, null);
//判断当前链表长度是否超过8，如果超过8，就会调用方法treeifyBin
//treeifyBin方法的底层还会继续判断
//判断数组的长度是否大于等于64
//如果同时满足这两个条件，就会把这个链表转成红黑树
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1)
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
//e： 0x0044 ddd 444
//要添加的元素： 0x0055 ddd 555
//如果哈希值一样，就会调用equals方法比较内部的属性值是否相同
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))){
break;
}
p = e;
}
}
//如果e为null，表示当前不需要覆盖任何元素
//如果e不为null，表示当前的键是一样的，值会被覆盖
//e:0x0044 ddd 555
//要添加的元素： 0x0055 ddd 555
if (e != null) {
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null){
//等号的右边：当前要添加的值
//等号的左边：0x0044的值
e.value = value;
}
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
//threshold：记录的就是数组的长度 * 0.75，哈希表的扩容时机 16 * 0.75 = 12
if (++size > threshold){
resize();
}
//表示当前没有覆盖任何元素，返回null
return null;
}
3.TreeMap集合
3.1TreeMap集合概述和特点【理解】
- TreeMap底层是红黑树结构
- 依赖自然排序或者比较器排序,对键进行排序
- 如果键存储的是自定义对象,需要实现Comparable接口或者在创建TreeMap对象时候给出比较器排序规则
3.2TreeMap集合应用案例【应用】
-
案例需求
- 创建一个TreeMap集合,键是学生对象(Student),值是籍贯(String),学生属性姓名和年龄,按照年龄进行排序并遍历
- 要求按照学生的年龄进行排序,如果年龄相同则按照姓名进行排序
-
代码实现
学生类
public class Student implements Comparable<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 + '}'; } @Override public int compareTo(Student o) { //按照年龄进行排序 int result = o.getAge() - this.getAge(); //次要条件，按照姓名排序。 result = result == 0 ? o.getName().compareTo(this.getName()) : result; return result; } }测试类
public class Test1 { public static void main(String[] args) { // 创建TreeMap集合对象 TreeMap<Student,String> tm = new TreeMap<>(); // 创建学生对象 Student s1 = new Student("xiaohei",23); Student s2 = new Student("dapang",22); Student s3 = new Student("xiaomei",22); // 将学生对象添加到TreeMap集合中 tm.put(s1,"江苏"); tm.put(s2,"北京"); tm.put(s3,"天津"); // 遍历TreeMap集合,打印每个学生的信息 tm.forEach( (Student key, String value)->{ System.out.println(key + "---" + value); } ); } }
TreeMap源码
1.TreeMap中每一个节点的内部属性
K key; //键
V value; //值
Entry<K,V> left; //左子节点
Entry<K,V> right; //右子节点
Entry<K,V> parent; //父节点
boolean color; //节点的颜色
2.TreeMap类中中要知道的一些成员变量
public class TreeMap<K,V>{
//比较器对象
private final Comparator<? super K> comparator;
//根节点
private transient Entry<K,V> root;
//集合的长度
private transient int size = 0;
3.空参构造
//空参构造就是没有传递比较器对象
public TreeMap() {
comparator = null;
}
4.带参构造
//带参构造就是传递了比较器对象。
public TreeMap(Comparator<? super K> comparator) {
this.comparator = comparator;
}
5.添加元素
public V put(K key, V value) {
return put(key, value, true);
}
参数一：键
参数二：值
参数三：当键重复的时候，是否需要覆盖值
true：覆盖
false：不覆盖
private V put(K key, V value, boolean replaceOld) {
//获取根节点的地址值，赋值给局部变量t
Entry<K,V> t = root;
//判断根节点是否为null
//如果为null，表示当前是第一次添加，会把当前要添加的元素，当做根节点
//如果不为null，表示当前不是第一次添加，跳过这个判断继续执行下面的代码
if (t == null) {
//方法的底层，会创建一个Entry对象，把他当做根节点
addEntryToEmptyMap(key, value);
//表示此时没有覆盖任何的元素
return null;
}
//表示两个元素的键比较之后的结果
int cmp;
//表示当前要添加节点的父节点
Entry<K,V> parent;
//表示当前的比较规则
//如果我们是采取默认的自然排序，那么此时comparator记录的是null，cpr记录的也是null
//如果我们是采取比较去排序方式，那么此时comparator记录的是就是比较器
Comparator<? super K> cpr = comparator;
//表示判断当前是否有比较器对象
//如果传递了比较器对象，就执行if里面的代码，此时以比较器的规则为准
//如果没有传递比较器对象，就执行else里面的代码，此时以自然排序的规则为准
if (cpr != null) {
do {
parent = t;
cmp = cpr.compare(key, t.key);
if (cmp < 0)
t = t.left;
else if (cmp > 0)
t = t.right;
else {
V oldValue = t.value;
if (replaceOld || oldValue == null) {
t.value = value;
}
return oldValue;
}
} while (t != null);
} else {
//把键进行强转，强转成Comparable类型的
//要求：键必须要实现Comparable接口，如果没有实现这个接口
//此时在强转的时候，就会报错。
Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;
do {
//把根节点当做当前节点的父节点
parent = t;
//调用compareTo方法，比较根节点和当前要添加节点的大小关系
cmp = k.compareTo(t.key);
if (cmp < 0)
//如果比较的结果为负数
//那么继续到根节点的左边去找
t = t.left;
else if (cmp > 0)
//如果比较的结果为正数
//那么继续到根节点的右边去找
t = t.right;
else {
//如果比较的结果为0，会覆盖
V oldValue = t.value;
if (replaceOld || oldValue == null) {
t.value = value;
}
return oldValue;
}
} while (t != null);
}
//就会把当前节点按照指定的规则进行添加
addEntry(key, value, parent, cmp < 0);
return null;
}
private void addEntry(K key, V value, Entry<K, V> parent, boolean addToLeft) {
Entry<K,V> e = new Entry<>(key, value, parent);
if (addToLeft)
parent.left = e;
else
parent.right = e;
//添加完毕之后，需要按照红黑树的规则进行调整
fixAfterInsertion(e);
size++;
modCount++;
}
private void fixAfterInsertion(Entry<K,V> x) {
//因为红黑树的节点默认就是红色的
x.color = RED;
//按照红黑规则进行调整
//parentOf:获取x的父节点
//parentOf(parentOf(x)):获取x的爷爷节点
//leftOf:获取左子节点
while (x != null && x != root && x.parent.color == RED) {
//判断当前节点的父节点是爷爷节点的左子节点还是右子节点
//目的：为了获取当前节点的叔叔节点
if (parentOf(x) == leftOf(parentOf(parentOf(x)))) {
//表示当前节点的父节点是爷爷节点的左子节点
//那么下面就可以用rightOf获取到当前节点的叔叔节点
Entry<K,V> y = rightOf(parentOf(parentOf(x)));
if (colorOf(y) == RED) {
//叔叔节点为红色的处理方案
//把父节点设置为黑色
setColor(parentOf(x), BLACK);
//把叔叔节点设置为黑色
setColor(y, BLACK);
//把爷爷节点设置为红色
setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);
//把爷爷节点设置为当前节点
x = parentOf(parentOf(x));
} else {
//叔叔节点为黑色的处理方案
//表示判断当前节点是否为父节点的右子节点
if (x == rightOf(parentOf(x))) {
//表示当前节点是父节点的右子节点
x = parentOf(x);
//左旋
rotateLeft(x);
}
setColor(parentOf(x), BLACK);
setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);
rotateRight(parentOf(parentOf(x)));
}
} else {
//表示当前节点的父节点是爷爷节点的右子节点
//那么下面就可以用leftOf获取到当前节点的叔叔节点
Entry<K,V> y = leftOf(parentOf(parentOf(x)));
if (colorOf(y) == RED) {
setColor(parentOf(x), BLACK);
setColor(y, BLACK);
setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);
x = parentOf(parentOf(x));
} else {
if (x == leftOf(parentOf(x))) {
x = parentOf(x);
rotateRight(x);
}
setColor(parentOf(x), BLACK);
setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);
rotateLeft(parentOf(parentOf(x)));
}
}
}
//把根节点设置为黑色
root.color = BLACK;
}
6.课堂思考问题：
6.1TreeMap添加元素的时候，键是否需要重写hashCode和equals方法？
此时是不需要重写的。
6.2HashMap是哈希表结构的，JDK8开始由数组，链表，红黑树组成的。
既然有红黑树，HashMap的键是否需要实现Compareable接口或者传递比较器对象呢？
不需要的。
因为在HashMap的底层，默认是利用哈希值的大小关系来创建红黑树的
6.3TreeMap和HashMap谁的效率更高？
如果是最坏情况，添加了8个元素，这8个元素形成了链表，此时TreeMap的效率要更高
但是这种情况出现的几率非常的少。
一般而言，还是HashMap的效率要更高。
6.4你觉得在Map集合中，java会提供一个如果键重复了，不会覆盖的put方法呢？
此时putIfAbsent本身不重要。
传递一个思想：
代码中的逻辑都有两面性，如果我们只知道了其中的A面，而且代码中还发现了有变量可以控制两面性的发生。
那么该逻辑一定会有B面。
习惯：
boolean类型的变量控制，一般只有AB两面，因为boolean只有两个值
int类型的变量控制，一般至少有三面，因为int可以取多个值。
6.5三种双列集合，以后如何选择？
HashMap LinkedHashMap TreeMap
默认：HashMap（效率最高）
如果要保证存取有序：LinkedHashMap
如果要进行排序：TreeMap
LinkedHashMap
补充
1. 可变参数
在JDK1.5之后，如果我们定义一个方法需要接受多个参数，并且多个参数类型一致，我们可以对其简化.
格式：
修饰符 返回值类型 方法名(参数类型... 形参名){ }
底层：
其实就是一个数组
好处：
在传递数据的时候，省的我们自己创建数组并添加元素了，JDK底层帮我们自动创建数组并添加元素了
代码演示:
public class ChangeArgs {
public static void main(String[] args) {
int sum = getSum(6, 7, 2, 12, 2121);
System.out.println(sum);
}
public static int getSum(int... arr) {
int sum = 0;
for (int a : arr) {
sum += a;
}
return sum;
}
}
注意：
1.一个方法只能有一个可变参数
2.如果方法中有多个参数，可变参数要放到最后。
应用场景: Collections
在Collections中也提供了添加一些元素方法：
public static <T> boolean addAll(Collection<T> c, T... elements) :往集合中添加一些元素。
代码演示:
public class CollectionsDemo {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
//原来写法
//list.add(12);
//list.add(14);
//list.add(15);
//list.add(1000);
//采用工具类 完成 往集合中添加元素
Collections.addAll(list, 5, 222, 1，2);
System.out.println(list);
}
2. Collections类
2.1 Collections常用功能
-
java.utils.Collections是集合工具类，用来对集合进行操作。常用方法如下：
-
public static void shuffle(List<?> list):打乱集合顺序。 -
public static <T> void sort(List<T> list):将集合中元素按照默认规则排序。 -
public static <T> void sort(List<T> list，Comparator<? super T> ):将集合中元素按照指定规则排序。
代码演示：
public class CollectionsDemo {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
list.add(100);
list.add(300);
list.add(200);
list.add(50);
//排序方法
Collections.sort(list);
System.out.println(list);
}
}
结果：
[50,100, 200, 300]
我们的集合按照默认的自然顺序进行了排列，如果想要指定顺序那该怎么办呢？
2.2 Comparator比较器
创建一个学生类，存储到ArrayList集合中完成指定排序操作。
Student 类
public class Student{
private String name;
private int age;
//构造方法
//get/set
//toString
}
测试类：
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
// 创建四个学生对象 存储到集合中
ArrayList<Student> list = new ArrayList<Student>();
list.add(new Student("rose",18));
list.add(new Student("jack",16));
list.add(new Student("abc",20));
Collections.sort(list, new Comparator<Student>() {
@Override
public int compare(Student o1, Student o2) {
return o1.getAge()-o2.getAge();//以学生的年龄升序
}
});
for (Student student : list) {
System.out.println(student);
}
}
}
Student{name='jack', age=16}
Student{name='rose', age=18}
Student{name='abc', age=20}
3. 综合练习
练习1：随机点名器
需求：班级里有N个学生，实现随机点名器
代码实现：
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
/* 班级里有N个学生，学生属性:姓名，年龄，性别。
实现随机点名器。*/
//1.定义集合
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
//2.添加数据
Collections.addAll(list,"范闲","范建","范统","杜子腾","杜琦燕","宋合泛","侯笼藤","朱益群","朱穆朗玛峰","袁明媛");
//3.随机点名
/* Random r = new Random();
int index = r.nextInt(list.size());
String name = list.get(index);
System.out.println(name);*/
//打乱
Collections.shuffle(list);
String name = list.get(0);
System.out.println(name);
}
}
练习2：带概率的随机
需求：
班级里有N个学生
要求在随机的时候，70%的概率随机到男生，30%的概率随机到女生
代码实现：
public class Test2 {
public static void main(String[] args) {
/* 班级里有N个学生
要求：
70%的概率随机到男生
30%的概率随机到女生
"范闲","范建","范统","杜子腾","宋合泛","侯笼藤","朱益群","朱穆朗玛峰",
"杜琦燕","袁明媛","李猜","田蜜蜜",
*/
//1.创建集合
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
//2.添加数据
Collections.addAll(list,1,1,1,1,1,1,1);
Collections.addAll(list,0,0,0);
//3.打乱集合中的数据
Collections.shuffle(list);
//4.从list集合中随机抽取0或者1
Random r = new Random();
int index = r.nextInt(list.size());
int number = list.get(index);
System.out.println(number);
//5.创建两个集合分别存储男生和女生的名字
ArrayList<String> boyList = new ArrayList<>();
ArrayList<String> girlList = new ArrayList<>();
Collections.addAll(boyList,"范闲","范建","范统","杜子腾","宋合泛","侯笼藤","朱益群","朱穆朗玛峰");
Collections.addAll(girlList,"杜琦燕","袁明媛","李猜","田蜜蜜");
//6.判断此时是从boyList里面抽取还是从girlList里面抽取
if(number == 1){
//boyList
int boyIndex = r.nextInt(boyList.size());
String name = boyList.get(boyIndex);
System.out.println(name);
}else{
//girlList
int girlIndex = r.nextInt(girlList.size());
String name = girlList.get(girlIndex);
System.out.println(name);
}
}
}
4.不可变集合
4.1 什么是不可变集合
是一个长度不可变，内容也无法修改的集合
4.2 使用场景
如果某个数据不能被修改，把它防御性地拷贝到不可变集合中是个很好的实践。
当集合对象被不可信的库调用时，不可变形式是安全的。
简单理解：
不想让别人修改集合中的内容
比如说：
1，斗地主的54张牌，是不能添加，不能删除，不能修改的
2，斗地主的打牌规则：单张，对子，三张，顺子等，也是不能修改的
3，用代码获取的操作系统硬件信息，也是不能被修改的
4.3书写格式
4.4 不可变集合分类
- 不可变的list集合
- 不可变的set集合
- 不可变的map集合
4.5 不可变的list集合
public class ImmutableDemo1 {
public static void main(String[] args) {
/*
创建不可变的List集合
"张三", "李四", "王五", "赵六"
*/
//一旦创建完毕之后，是无法进行修改的，在下面的代码中，只能进行查询操作
List<String> list = List.of("张三", "李四", "王五", "赵六");
System.out.println(list.get(0));
System.out.println(list.get(1));
System.out.println(list.get(2));
System.out.println(list.get(3));
System.out.println("---------------------------");
for (String s : list) {
System.out.println(s);
}
System.out.println("---------------------------");
Iterator<String> it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
String s = it.next();
System.out.println(s);
}
System.out.println("---------------------------");
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
String s = list.get(i);
System.out.println(s);
}
System.out.println("---------------------------");
//list.remove("李四");
//list.add("aaa");
list.set(0,"aaa");
}
}
4.6 不可变的Set集合
public class ImmutableDemo2 {
public static void main(String[] args) {
/*
创建不可变的Set集合
"张三", "李四", "王五", "赵六"
细节：
当我们要获取一个不可变的Set集合时，里面的参数一定要保证唯一性
*/
//一旦创建完毕之后，是无法进行修改的，在下面的代码中，只能进行查询操作
Set<String> set = Set.of("张三", "张三", "李四", "王五", "赵六");
for (String s : set) {
System.out.println(s);
}
System.out.println("-----------------------");
Iterator<String> it = set.iterator();
while(it.hasNext()){
String s = it.next();
System.out.println(s);
}
System.out.println("-----------------------");
//set.remove("王五");
}
}
4.7 不可变的Map集合
4.7.1：键值对个数小于等于10
public class ImmutableDemo3 {
public static void main(String[] args) {
/*
创建Map的不可变集合
细节1：
键是不能重复的
细节2：
Map里面的of方法，参数是有上限的，最多只能传递20个参数，10个键值对
细节3：
如果我们要传递多个键值对对象，数量大于10个，在Map接口中还有一个方法
*/
//一旦创建完毕之后，是无法进行修改的，在下面的代码中，只能进行查询操作
Map<String, String> map = Map.of("张三", "南京", "张三", "北京", "王五", "上海",
"赵六", "广州", "孙七", "深圳", "周八", "杭州",
"吴九", "宁波", "郑十", "苏州", "刘一", "无锡",
"陈二", "嘉兴");
Set<String> keys = map.keySet();
for (String key : keys) {
String value = map.get(key);
System.out.println(key + "=" + value);
}
System.out.println("--------------------------");
Set<Map.Entry<String, String>> entries = map.entrySet();
for (Map.Entry<String, String> entry : entries) {
String key = entry.getKey();
String value = entry.getValue();
System.out.println(key + "=" + value);
}
System.out.println("--------------------------");
}
}
4.7.2：键值对个数大于10
public class ImmutableDemo4 {
public static void main(String[] args) {
/*
创建Map的不可变集合,键值对的数量超过10个
*/
//1.创建一个普通的Map集合
HashMap<String, String> hm = new HashMap<>();
hm.put("张三", "南京");
hm.put("李四", "北京");
hm.put("王五", "上海");
hm.put("赵六", "北京");
hm.put("孙七", "深圳");
hm.put("周八", "杭州");
hm.put("吴九", "宁波");
hm.put("郑十", "苏州");
hm.put("刘一", "无锡");
hm.put("陈二", "嘉兴");
hm.put("aaa", "111");
//2.利用上面的数据来获取一个不可变的集合
/*
//获取到所有的键值对对象（Entry对象）
Set<Map.Entry<String, String>> entries = hm.entrySet();
//把entries变成一个数组
Map.Entry[] arr1 = new Map.Entry[0];
//toArray方法在底层会比较集合的长度跟数组的长度两者的大小
//如果集合的长度 > 数组的长度 ：数据在数组中放不下，此时会根据实际数据的个数，重新创建数组
//如果集合的长度 <= 数组的长度：数据在数组中放的下，此时不会创建新的数组，而是直接用
Map.Entry[] arr2 = entries.toArray(arr1);
//不可变的map集合
Map map = Map.ofEntries(arr2);
map.put("bbb","222");*/
//Map<Object, Object> map = Map.ofEntries(hm.entrySet().toArray(new Map.Entry[0]));
Map<String, String> map = Map.copyOf(hm);
map.put("bbb","222");
}
}
5.Stream流
5.1体验Stream流【理解】
-
案例需求
按照下面的要求完成集合的创建和遍历
- 创建一个集合，存储多个字符串元素
- 把集合中所有以"张"开头的元素存储到一个新的集合
- 把"张"开头的集合中的长度为3的元素存储到一个新的集合
- 遍历上一步得到的集合
-
原始方式示例代码
public class MyStream1 { public static void main(String[] args) { //集合的批量添加 ArrayList<String> list1 = new ArrayList<>(List.of("张三丰","张无忌","张翠山","王二麻子","张良","谢广坤")); //list.add() //遍历list1把以张开头的元素添加到list2中。 ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>(); for (String s : list1) { if(s.startsWith("张")){ list2.add(s); } } //遍历list2集合，把其中长度为3的元素，再添加到list3中。 ArrayList<String> list3 = new ArrayList<>(); for (String s : list2) { if(s.length() == 3){ list3.add(s); } } for (String s : list3) { System.out.println(s); } } } -
使用Stream流示例代码
public class StreamDemo { public static void main(String[] args) { //集合的批量添加 ArrayList<String> list1 = new ArrayList<>(List.of("张三丰","张无忌","张翠山","王二麻子","张良","谢广坤")); //Stream流 list1.stream().filter(s->s.startsWith("张")) .filter(s->s.length() == 3) .forEach(s-> System.out.println(s)); } } -
Stream流的好处
- 直接阅读代码的字面意思即可完美展示无关逻辑方式的语义：获取流、过滤姓张、过滤长度为3、逐一打印
- Stream流把真正的函数式编程风格引入到Java中
- 代码简洁
5.2Stream流的常见生成方式【应用】
-
Stream流的思想
-
Stream流的三类方法(使用步骤)
- 获取Stream流
- 创建一条流水线,并把数据放到流水线上准备进行操作
- 中间方法
- 流水线上的操作
- 一次操作完毕之后,还可以继续进行其他操作
- 终结方法
- 一个Stream流只能有一个终结方法
- 是流水线上的最后一个操作
- 获取Stream流
-
生成Stream流的方式
-
Collection体系集合
使用默认方法stream()生成流， default Stream stream()
-
Map体系集合
把Map转成Set集合，间接的生成流
-
数组
通过Arrays中的静态方法stream生成流
-
同种数据类型的多个数据
通过Stream接口的静态方法of(T… values)生成流
-
-
代码演示
public class StreamDemo { public static void main(String[] args) { //Collection体系的集合可以使用默认方法stream()生成流 List<String> list = new ArrayList<String>(); Stream<String> listStream = list.stream(); Set<String> set = new HashSet<String>(); Stream<String> setStream = set.stream(); //Map体系的集合间接的生成流 Map<String,Integer> map = new HashMap<String, Integer>(); Stream<String> keyStream = map.keySet().stream(); Stream<Integer> valueStream = map.values().stream(); Stream<Map.Entry<String, Integer>> entryStream = map.entrySet().stream(); //数组可以通过Arrays中的静态方法stream生成流 String[] strArray = {"hello","world","java"}; Stream<String> strArrayStream = Arrays.stream(strArray); //同种数据类型的多个数据可以通过Stream接口的静态方法of(T... values)生成流 //of方法的细节，可以传递零散的数据，也可以传递数组，但是数组必须是引用数据类型的会把数组当成一个元素放到Stream中。 Stream<String> strArrayStream2 = Stream.of("hello", "world", "java"); Stream<Integer> intStream = Stream.of(10, 20, 30); } }
5.3Stream流中间操作方法【应用】
-
概念
中间操作的意思是,执行完此方法之后,Stream流依然可以继续执行其他操作
-
常见方法
方法名 说明 Stream filter(Predicate predicate) 用于对流中的数据进行过滤 Stream limit(long maxSize) 返回此流中的元素组成的流，截取前指定参数个数的数据 Stream skip(long n) 跳过指定前几个参数个数的数据，返回由该流的剩余元素组成的流 static Stream concat(Stream a, Stream b) 合并a和b两个流为一个流 Stream distinct() 元素去重（依赖hashcode和equals方法） Stream map(Function<T,R> mapper) 转换流中的数据类型 -
注意：
1.中间方法，返回新的Stream流，原来的只能用一次，建议使用链式编程。
2.修改Stream中的数据，不会影响原来的集合或数组的数据。 -
filter代码演示
public class MyStream3 { public static void main(String[] args) { // Stream<T> filter(Predicate predicate)：过滤 // Predicate接口中的方法 boolean test(T t)：对给定的参数进行判断，返回一个布尔值 ArrayList<String> list = new ArrayList<>(); list.add("张三丰"); list.add("张无忌"); list.add("张翠山"); list.add("王二麻子"); list.add("张良"); list.add("谢广坤"); //filter方法获取流中的 每一个数据. //而test方法中的s,就依次表示流中的每一个数据. //我们只要在test方法中对s进行判断就可以了. //如果判断的结果为true,则当前的数据留下 //如果判断的结果为false,则当前数据就不要. // list.stream().filter( // new Predicate<String>() { // @Override // public boolean test(String s) { // boolean result = s.startsWith("张"); // return result; // } // } // ).forEach(s-> System.out.println(s)); //因为Predicate接口中只有一个抽象方法test //所以我们可以使用lambda表达式来简化 // list.stream().filter( // (String s)->{ // boolean result = s.startsWith("张"); // return result; // } // ).forEach(s-> System.out.println(s)); list.stream().filter(s ->s.startsWith("张")).forEach(s-> System.out.println(s)); } } -
limit&skip代码演示
public class StreamDemo02 { public static void main(String[] args) { //创建一个集合，存储多个字符串元素 ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(); list.add("林青霞"); list.add("张曼玉"); list.add("王祖贤"); list.add("柳岩"); list.add("张敏"); list.add("张无忌"); //需求1：取前3个数据在控制台输出 list.stream().limit(3).forEach(s-> System.out.println(s)); System.out.println("--------"); //需求2：跳过3个元素，把剩下的元素在控制台输出 list.stream().skip(3).forEach(s-> System.out.println(s)); System.out.println("--------"); //需求3：跳过2个元素，把剩下的元素中前2个在控制台输出 list.stream().skip(2).limit(2).forEach(s-> System.out.println(s)); } } -
concat&distinct代码演示
public class StreamDemo03 { public static void main(String[] args) { //创建一个集合，存储多个字符串元素 ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(); list.add("林青霞"); list.add("张曼玉"); list.add("王祖贤"); list.add("柳岩"); list.add("张敏"); list.add("张无忌"); //需求1：取前4个数据组成一个流 Stream<String> s1 = list.stream().limit(4); //需求2：跳过2个数据组成一个流 Stream<String> s2 = list.stream().skip(2); //需求3：合并需求1和需求2得到的流，并把结果在控制台输出 // Stream.concat(s1,s2).forEach(s-> System.out.println(s)); //需求4：合并需求1和需求2得到的流，并把结果在控制台输出，要求字符串元素不能重复 Stream.concat(s1,s2).distinct().forEach(s-> System.out.println(s)); } }
5.4Stream流终结操作方法【应用】
-
概念
终结操作的意思是,执行完此方法之后,Stream流将不能再执行其他操作
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常见方法
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代码演示
public class MyStream5 { public static void main(String[] args) { ArrayList<String> list = new ArrayList<>(); list.add("张三丰"); list.add("张无忌"); list.add("张翠山"); list.add("王二麻子"); list.add("张良"); list.add("谢广坤"); //method1(list); // long count()：返回此流中的元素数 long count = list.stream().count(); System.out.println(count); } private static void method1(ArrayList<String> list) { // void forEach(Consumer action)：对此流的每个元素执行操作 // Consumer接口中的方法void accept(T t)：对给定的参数执行此操作 //在forEach方法的底层,会循环获取到流中的每一个数据. //并循环调用accept方法,并把每一个数据传递给accept方法 //s就依次表示了流中的每一个数据. //所以,我们只要在accept方法中,写上处理的业务逻辑就可以了. list.stream().forEach( new Consumer<String>() { @Override public void accept(String s) { System.out.println(s); } } ); System.out.println("===================="); //lambda表达式的简化格式 //是因为Consumer接口中,只有一个accept方法 list.stream().forEach( (String s)->{ System.out.println(s); } ); System.out.println("===================="); //lambda表达式还是可以进一步简化的. list.stream().forEach(s->System.out.println(s)); } }
5.5Stream流的收集操作【应用】
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概念
对数据使用Stream流的方式操作完毕后,可以把流中的数据收集到集合中
-
常用方法
方法名 说明 R collect(Collector collector) 把结果收集到集合中 -
工具类Collectors提供了具体的收集方式
方法名 说明 public static Collector toList() 把元素收集到List集合中 public static Collector toSet() 把元素收集到Set集合中 public static Collector toMap(Function keyMapper,Function valueMapper) 把元素收集到Map集合中 -
代码演示
// toList和toSet方法演示 public class MyStream7 { public static void main(String[] args) { ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>(); for (int i = 1; i <= 10; i++) { list1.add(i); } list1.add(10); list1.add(10); list1.add(10); list1.add(10); list1.add(10); //filter负责过滤数据的. //collect负责收集数据. //获取流中剩余的数据,但是他不负责创建容器,也不负责把数据添加到容器中. //Collectors.toList() : 在底层会创建一个List集合.并把所有的数据添加到List集合中. List<Integer> list = list1.stream().filter(number -> number % 2 == 0) .collect(Collectors.toList()); System.out.println(list); Set<Integer> set = list1.stream().filter(number -> number % 2 == 0) .collect(Collectors.toSet()); System.out.println(set); } } /** Stream流的收集方法 toMap方法演示 创建一个ArrayList集合，并添加以下字符串。字符串中前面是姓名，后面是年龄 "zhangsan,23" "lisi,24" "wangwu,25" 保留年龄大于等于24岁的人，并将结果收集到Map集合中，姓名为键，年龄为值 */ public class MyStream8 { public static void main(String[] args) { ArrayList<String> list = new ArrayList<>(); list.add("zhangsan,23"); list.add("lisi,24"); list.add("wangwu,25"); Map<String, Integer> map = list.stream().filter( s -> { String[] split = s.split(","); int age = Integer.parseInt(split[1]); return age >= 24; } // collect方法只能获取到流中剩余的每一个数据. //在底层不能创建容器,也不能把数据添加到容器当中 //Collectors.toMap 创建一个map集合并将数据添加到集合当中 // s 依次表示流中的每一个数据 //键不能重复 //第一个lambda表达式就是如何获取到Map中的键 //第二个lambda表达式就是如何获取Map中的值 ).collect(Collectors.toMap( s -> s.split(",")[0], s -> Integer.parseInt(s.split(",")[1]) )); System.out.println(map); } }
总结
5.6Stream流综合练习【应用】
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案例需求
现在有两个ArrayList集合，分别存储6名男演员名称和6名女演员名称，要求完成如下的操作
- 男演员只要名字为3个字的前三人
- 女演员只要姓林的，并且不要第一个
- 把过滤后的男演员姓名和女演员姓名合并到一起
- 把上一步操作后的元素作为构造方法的参数创建演员对象,遍历数据
演员类Actor已经提供，里面有一个成员变量，一个带参构造方法，以及成员变量对应的get/set方法
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代码实现
演员类
public class Actor { private String name; public Actor(String name) { this.name = name; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } }测试类
public class StreamTest { public static void main(String[] args) { //创建集合 ArrayList<String> manList = new ArrayList<String>(); manList.add("周润发"); manList.add("成龙"); manList.add("刘德华"); manList.add("吴京"); manList.add("周星驰"); manList.add("李连杰"); ArrayList<String> womanList = new ArrayList<String>(); womanList.add("林心如"); womanList.add("张曼玉"); womanList.add("林青霞"); womanList.add("柳岩"); womanList.add("林志玲"); womanList.add("王祖贤"); //男演员只要名字为3个字的前三人 Stream<String> manStream = manList.stream().filter(s -> s.length() == 3).limit(3); //女演员只要姓林的，并且不要第一个 Stream<String> womanStream = womanList.stream().filter(s -> s.startsWith("林")).skip(1); //把过滤后的男演员姓名和女演员姓名合并到一起 Stream<String> stream = Stream.concat(manStream, womanStream); // 将流中的数据封装成Actor对象之后打印 stream.forEach(name -> { Actor actor = new Actor(name); System.out.println(actor); }); } }