Java学习12-集合-1
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1.Java集合框架概述
Java 集合可分为 Collection 和 Map 两种体系
- Collection 接口 :单列数据,定义了存取一组对象的方法的集合
- List: :元素有序、可重复的集合
- Set: :元素无序、不可重复的集合
- Map 接口:双列数据,保存具有映射关系“key-value对”的集合
1.1集合与数组存储数据概述:
集合、数组都是对多个数据进行存储操作的结构,简称Java容器。
说明:此时的存储,主要指的是内存层面的存储,不涉及到持久化的存储(.txt, .jpg, .avi,数据库)
1.2数组存储的特点
- 一旦初始化以后,其长度就确定了。
- 数组一旦定义好,其元素的类型也就确定了,就只能操作指定类型的数据了。
1.3数组存储的弊端
- 一旦初始化以后,其长度就不可修改
- 数组中提供的方法有限,对于添加、删除、插入数据等操作,非常不便,同时效率不高
- 获取数组中实际元素个数的需求,数组没有现成的属性和方法可用
- 数组存储数据的特点:有序、可重复。对于无序、不可重复的需求,不能满足
1.4集合存储的优点
集合类可以用于存储数量不等的多个对象,还可用于保存具有映射关系的关联数组
2.Collection接口方法
- Collection 接口是 List、Set 和 Queue 接口的父接口,该接口里定义的方法既可用于操作 Set 集合,也可用于操作 List 和 Queue 集合。
- JDK不提供此接口的任何直接实现,而是提供更具体的子接口(如:Set和List)实现。
- 在 Java5 之前,Java 集合会丢失容器中所有对象的数据类型,把所有对象都当成 Object 类型处理;从 JDK 5.0 增加了 泛型以后,Java 集合可以记住容器中对象的数据类型。
【例】
contains()和containsAll()
/**
* 测试contains()和containsAll()
*/
public void test1() {
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
Person p = new Person("Jack", 20);
coll.add(p);
coll.add(new Person("Jerry", 20));
//1. contains(Object obj):判断当前集合中是否包含obj,调用obj所在类的equals()方法
//向Collection接口的实现类的对象中添加数据obj时,要求obj所在类要重写equals()方法
System.out.println(coll.contains(123));//true
System.out.println(coll.contains(new String("Tom")));//true, String中的equals()方法是重写过的
System.out.println(coll.contains(p));//true
System.out.println(coll.contains(new Person("Jerry", 20)));//false, Person对象中的equals()没有重写,所以调用的是Object中的equals()方法,“==”
//重写equals()方法后,快捷键alt+insert,结果将变为true
System.out.println("------------------------------------");
//2.containsAll(Collection coll):判断新年更惨coll1中的所有元素是否都存在于集合中
// Collection coll1=new ArrayList();
// coll1.add(123);
// coll1.add(456);
//简化写法:
Collection coll1 = Arrays.asList(123, 456);
System.out.println(coll.containsAll(coll1));//true
Collection coll2 = Arrays.asList(123456);
System.out.println(coll.containsAll(coll2));//false
}
remove()和removeAll()
/**
* 测试remove()和removeAll()
*/
public void test2() {
//3. remove(Object obj):从当前集合中移除obj元素
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
Person p = new Person("Jack", 20);
coll.add(p);
coll.add(new Person("Jerry", 20));
coll.remove(123);
System.out.println(coll);//[456, Tom, false, Person{name='Jack', age=20}, Person{name='Jerry', age=20}]
coll.remove(4567);
System.out.println(coll);//[456, Tom, false, Person{name='Jack', age=20}, Person{name='Jerry', age=20}]
coll.remove(new Person("Jerry", 20));
System.out.println(coll);//[456, Tom, false, Person{name='Jack', age=20}, Person{name='Jerry', age=20}]
//此处不能移除的原因:没有重写Person类的equals()方法。
// 向Collection接口的实现类的对象中移除数据obj时,要求obj所在类要重写equals()方法
//4.removeAll(Collection coll1):从当前集合中移除coll1中所有的元素
Collection coll1 = Arrays.asList(123, 456);
coll.removeAll(coll1);
System.out.println(coll);//[Tom, false, Person{name='Jack', age=20}, Person{name='Jerry', age=20}]
}
returnAll()
/**
* 测试returnAll()
*/
public void test3() {
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
Person p = new Person("Jack", 20);
coll.add(p);
coll.add(new Person("Jerry", 20));
//5. retainAll(Collection coll1):交集,获取当前集合和coll1集合的交集,并返回给当前集合
Collection coll1 = Arrays.asList(123, 456, 789);
coll.retainAll(coll1);
System.out.println(coll);//[123, 456]
}
equals()
/**
* 测试equals()
*/
public void test4() {
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
Collection coll1 = new ArrayList();
coll1.add(123);
coll1.add(456);
coll1.add(new String("Tom"));
coll1.add(false);
//6. equals(Object obj):要想返回true,需要当前集合和形参集合的元素都相同(重写实现类的equals()方法)
System.out.println(coll.equals(coll1));//true
}
hashCode()
/**
* 测试hashCode()
*/
public void test5() {
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
//7. hashCode():返回当前对象的哈希值
System.out.println(coll.hashCode());//7639761
}
toArray() 和 Arrays.asList()
/**
* 测试toArray() 和 Arrays.asList()
*/
public void test6() {
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
//8. toArray():集合->数组
Object[] arr = coll.toArray();
for (int i = 0; i <arr.length ; i++) {
System.out.println(arr[i]);//123
//456
//Tom
//false
}
System.out.println("-----------------------");
//9. 扩展:Arrays.asList():数组->集合
List<String> list=Arrays.asList(new String[]{"AA","BB","CC"});
System.out.println(list);//[AA, BB, CC]
}
3.Iterator迭代器接口
3.1 next() 和 hasNext()
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
/**
* 集合元素的遍历操作:使用迭代器Iterator
*/
public class IteratorTest {
public void teat1(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
Person p = new Person("Jack", 20);
coll.add(p);
coll.add(new Person("Jerry", 20));
Iterator iterator=coll.iterator();
while (iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());//[AA, BB, CC]
}
}
public static void main(String[] args) {
IteratorTest it=new IteratorTest();
it.teat1();
}
}
3.2 remove()
public void test2(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
Person p = new Person("Jack", 20);
coll.add(p);
coll.add(new Person("Jerry", 20));
//删除集合中的Tom
Iterator iterator = coll.iterator();
while (iterator.hasNext()){
Object obj = iterator.next();
if ("Tom".equals(obj)){
iterator.remove();
}
}
//遍历集合
//上一个迭代器的指针已经到头了,所以要再新建一个迭代器
Iterator iterator1 = coll.iterator();
while (iterator1.hasNext()){
System.out.println(iterator1.next());
}
}
【注意】
- Iterator可以删除集合的元素,但是是遍历过程中通过迭代器对象的remove方法,不是集合对象的remove方法。
- 如果还未调用next()或在上一次调用 next 方法之后已经调用了 remove 方法,再调用remove都会报IllegalStateException。
4.增强for循环:
增强for循环可以用来遍历集合或者数组
- for(集合中元素的类型 局部遍历:集合对象)
- for(数组中元素的类型 局部遍历:数组对象)
【例1】用增强for循环遍历集合
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
/**
* 增强for循环
*/
public class ForTest {
public void test1() {
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
Person p = new Person("Jack", 20);
coll.add(p);
coll.add(new Person("Jerry", 20));
//for(集合中元素的类型 局部遍历:集合对象)
//for(数组中元素的类型 局部遍历:数组对象)
for (Object obj : coll) {
System.out.println(obj);
}
}
public static void main(String[] args) {
ForTest ft = new ForTest();
ft.test1();
}
}
【例2】用增强for循环遍历数组
public void test2() {
int[] arr = new int[]{1, 2, 3, 4, 5, 6};
////for(数组中元素的类型 局部遍历:数组对象)
for (int i:arr) {
System.out.println(i);
}
}
5.Collection子接口一:List
5.1 List接口概述
- List集合类中 元素有序、且可重复,集合中的每个元素都有其对应的顺序索引。
- List容器中的元素都对应一个整数型的序号记载其在容器中的位置,可以根据序号存取容器中的元素。
- List接口的实现类常用的有:ArrayList、LinkedList和Vector。
ArrayList、LinkedList、Vector三者的异同:
- 同:三个类都是实现了List接口,存储数据的特点相同:存储有序的、可重复的数据
- 不同:
- ArrayList:List接口的主要实现类,线程不安全,效率高;底层使用Object[]存储
- LinkedList:对于频繁的插入、删除操作的效率高;底层使用双向链表存储
- Vector:List接口的古老的实现类,线程安全,效率低;底层使用Object[]存储
5.2 List接口方法
5.3 List 实现类之一:ArrayList
ArrayList 是 List 接口的典型实现类、主要实现类
ArrayList是对象引用的一个”变长”数组
JDK1.8:ArrayList像懒汉式,一开始创建一个长度为0的数组,当添加第一个元素时再创建一个始容量为10的数组
Arrays.asList(…) 方法返回的 List 集合,既不是 ArrayList 实例,也不是eVector 实例。 Arrays.asList(…) 返回值是一个固定长度的 List 集合
List除了从Collection集合继承的方法外,List 集合里添加了一些根据索引来操作集合元素的方法。
- void add(int index, Object ele): 在index 位置插入ele 元素
- boolean addAll(int index, Collection eles): 从index 位置开始将eles中的所有元素添加进来
- Object get(int index): 获取指定index 位置的元素
- int indexOf(Object obj): 返回obj 在集合中首次出现的位置,若找不到obj元素,则返回-1
- int lastIndexOf(Object obj): 返回obj 在当前集合中末次出现的位置
- Object remove(int index): 移除指定index 位置的元素,并返回此元素
- Object set(int index, Object ele): 设置指定index 位置的元素为ele
-List subList(int fromIndex, int toIndex): 返回从fromIndex 到toIndex位置的子集合
【例】
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
public class ListTest {
public static void main(String[] args) {
ListTest listTest = new ListTest();
listTest.test1();
}
public void test1() {
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(456);
list.add("AA");
list.add(new Person("Tom", 12));
list.add(456);
System.out.println(list);//[123, 456, AA, Person{name='Tom', age=12}, 456]
//1. void(int index, Object ele):在index位置插入ele元素
list.add(1,"BB");
System.out.println(list);//[123, BB, 456, AA, Person{name='Tom', age=12}, 456]
//2. boolean addAll(int index, Collection eles): 从index 位置开始将eles中的所有元素添加进来
List list1 = Arrays.asList(1, 2, 3);
list.addAll(list1);
System.out.println(list);//[123, BB, 456, AA, Person{name='Tom', age=12}, 456, 1, 2, 3]
list.add(list1);
System.out.println(list);//[123, BB, 456, AA, Person{name='Tom', age=12}, 456, 1, 2, 3, [1, 2, 3]]
//注意list.addAll(list1); 和 list.add(list1);的区别
//3. Object get(int index): 获取指定index 位置的元素
System.out.println(list.get(0));//123
//4. int indexOf(Object obj): 返回obj 在集合中首次出现的位置,若找不到obj元素,则返回-1
System.out.println(list.indexOf("BB"));//1
//5. int lastIndexOf(Object obj): 返回obj 在当前集合中末次出现的位置
System.out.println(list.lastIndexOf(456));//5
//6. Object remove(int index): 移除指定index 位置的元素,并返回此元素
System.out.println(list.remove(3));//AA
System.out.println(list);//[123, BB, 456, Person{name='Tom', age=12}, 456, 1, 2, 3, [1, 2, 3]]
//7.Object remove(Object obj)
list.remove(list1);
System.out.println(list);//[123, BB, 456, Person{name='Tom', age=12}, 456, 1, 2, 3]
//如果ArrayList内装的是Integer对象,则 .remove(8)是删掉下标为8的元素
//remove(Integer.valueOf(8)) 是删掉8这个元素
//8.Object set(int index, Object ele): 设置指定index 位置的元素为ele
list.set(0,"CC");
System.out.println(list);//[CC, BB, 456, Person{name='Tom', age=12}, 456, 1, 2, 3]
//9.List subList(int fromIndex, int toIndex): 返回从fromIndex 到toIndex位置的子集合
System.out.println(list.subList(0, 2));//[CC, BB]
}
}
总结:ArrayList常用方法;
- 增:add(Object obj)
- 删:remove(int index) / remove(Object obj)
- 改:set(int index, Object ele)
- 查:get(int index)
- 插:add(int index, Object ele)
- 长度:size()
- 遍历:1. Iterator迭代器方式 2. 增强for循环 3. 普通的循环
【例】遍历ArrayList方法总结
/**
* ArrayList的遍历
*/
public void test3(){
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(456);
list.add("AA");
//方式一:Iterator方式
Iterator iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
//方式二:增强for循环方式
for (Object obj: list) {
System.out.println(obj);
}
//方式三:普通for循环
for (int i = 0; i <list.size() ; i++) {
System.out.println(list.get(i));
}
}
5.4 List 实现类之二:LinkedList
对于频繁的插入或删除元素的操作,建议使用LinkedList类,效率较高
新增方法:
- void addFirst(Object obj)
- void addLast(Object obj)
- Object getFirst()
- Object getLast()
- Object removeFirst()
- Object removeLast()
5.5 List 实现类之三:Vector
Vector 是一个古老的集合,JDK1.0就有了。大多数操作与ArrayList相同,区别之处在于Vector是线程安全的。
在各种list中,最好把ArrayList作为首选择。当插入、删除频繁时,使用LinkedList;Vector总是比ArrayList慢,所以尽量避免使用。
新增方法:
- void addElement(Object obj)
- void insertElementAt(Object obj,int index)
- void setElementAt(Object obj,int index)
- void removeElement(Object obj)
- void removeAllElements()
6.Collection子接口二:Set
6.1 Set接口概述
Set接口是Collection的子接口,set接口没有提供额外的方法
Set 集合不允许包含相同的元素,如果试把两个相同的元素加入同一个Set 集合中,则添加操作失败。
Set 判断两个对象是否相同不是使用 == 运算符,而是根据 equals() 方法
对于存放在Set容器中的对象, 对应的类一定要重写equals() 和hashCode(Objectobj) 方法(自动生成即可),以实现对象相等规则 。
- HsahSet:作为Set接口的主要实现类;线程不安全;可以存储null值
- LinkedHashSet:HashSet的子类;遍历其内部顺序时,可以按照添加的顺序遍历
- TreeSet:可以按照添加对象的指定属性,进行排序
6.2 Set 实现类之一:HashSet
HashSet概述:
-
HashSet 是 Set 接口的典型实现,大多数时候使用 Set 集合时都使用这个实现类。
-
HashSet 按 Hash 算法来存储集合中的元素,因此具有很好的存取、查找、删除性能。
-
HashSet 具有以下特点:
- 元素是无序的,无序不等于随机。存储的数据在底层数组中并非按照数组索引的顺序添加,而是根据数据的哈希值决定的。
- 元素是不可重复的,保证添加的元素按照equals()判断时,不能返回true。即:相同的元素只能添加一个
- HashSet 不是线程安全的
- 集合元素可以是 null
-
HashSet 集合判断两个元素相等的标准:两个对象通过 hashCode() 方法比较相等,并且两个对象的 equals() 方法返回值也相等。
-
对于存放在Set容器中的对象, 对应的类一定要重写equals() 和hashCode(Objectobj) 方法(自动生成即可),以实现对象相等规则 。
HashSet添加元素过程:
向HashSet中添加元素a,首先调用元素a所在类的hashCode方法,计算元素a的哈希值,此哈希值接着通过某种算法计算出在HashSet底层数组中的存放位置(即为:索引位置),判断数组在此位置上是否已经有元素:
- 如果此位置上没有其他元素,则元素a添加成功-----------------------------------------> 情况1
- 如果此位置上有其它元素b(或以链表形式存在的多个元素),则比较元素a与元素b的hash值:
- 如果hash值不同,则元素a添加成功-------------------------------------------------->情况2
- 如果hash值相同,进而需要调用元素a所在类的equals()方法:
- equals()返回true,元素a添加失败
- equals()返回false,元素a添加成功---------------------------------------------->情况3
对于添加成功的 情况2 和 情况3 而言,元素a与已经存在指定索引位置上的数据以链表方式存储:
jdk7:元素a放到数组中,指向原来的数组
jdk8:原来的元素放在数组中,指向元素a
public void test1(){
Set set = new HashSet();
set.add(456);
set.add(123);
set.add("AA");
set.add("CC");
set.add(new User("Tom",12));
set.add(new User("Tom",12));
set.add(129);
Iterator iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());//AA
// CC
//129
// 456
//123
//User{name='Tom', age=12}
}
}
6.3 Set 实现类之二:LinkedHashSet
LinkedHashSet概述:
- LinkedHashSet 是 HashSet 的子类
- LinkedHashSet 根据元素的 hashCode 值来决定元素的存储位置,但它同时使用双向链表维护元素的次序,这使得元素看起来是以插入顺序保存的。
- LinkedHashSet插入性能略低于 HashSet,但在迭代访问 Set 里的全部元素时有很好的性能。
- LinkedHashSet 不允许集合元素重复。
public void test1(){
Set set = new LinkedHashSet();
set.add(456);
set.add(123);
set.add("AA");
set.add("CC");
set.add(new User("Tom",12));
set.add(new User("Tom",12));
set.add(129);
Iterator iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());//456
// 123
//AA
// CC
//User{name='Tom', age=12}
//129
}
}
6.4 Set 实现类之三:TreeSet(了解)
TreeSet概述:
- 向TreeSet中添加的数据,要求时像同类的对象
- TreeSet 两种排序方法: 自然排序和定制排序。默认情况下,TreeSet 采用自然排序。
- 自然排序中,比较两个对象是否相同的标准为:compareTo(),相同返回0,不同返回1,不再是使用equals()
- 定制排序中,比较两个对象是否相同的标准为:conpare(),返回0相同,不同返回1,不再使用equals()
- TreeSet底层使用 红黑树结构存储数据
【例】
- User类
import java.util.Objects;
public class User implements Comparable {
private String name;
private int age;
public User(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public User() {
}
public String getName() {
return name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "User{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
@Override
public boolean equals(Object o) {
System.out.println("User equals()...");
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
User user = (User) o;
return age == user.age &&
Objects.equals(name, user.name);
}
@Override
public int hashCode() {
return Objects.hash(name, age);
}
//按照姓名从小到大排列,年龄从小到大排列
@Override
public int compareTo(Object o) {
if (o instanceof User) {
User user = (User) o;
// return this.name.compareTo(user.name);
int compare = this.name.compareTo(user.name);
if (compare != 0) {
return compare;
} else {
return Integer.compare(this.age, user.age);
}
} else {
throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
}
}
//按照姓名从大到小排列,年龄从小到大排列
/* @Override
public int compareTo(Object o) {
if (o instanceof User) {
User user = (User) o;
// return -this.name.compareTo(user.name);
int compare = -this.name.compareTo(user.name);
if (compare != 0) {
return compare;
} else {
return Integer.compare(this.age, user.age);
}
} else {
throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
}
}*/
}
- 测试TreeSet()
import java.util.*;
/**
* Set存储
* 1. 无序性,无序性不等于随机性
* 2. 不可重复
*/
public class SetTest {
public static void main(String[] args) {
SetTest setTest = new SetTest();
//setTest.test2();
setTest.test3();
}
/**
* 自然排序
*/
public void test1() {
Set set = new TreeSet();
//TreeSet只能添加像同类型的对象
set.add(456);
set.add(123);
set.add(129);
outPut(set);
//123
//129
//456
}
/**
* 自然排序(重写了User类的compareTo()方法)
*/
public void test2() {
Set set = new TreeSet();
//TreeSet只能添加像同类型的对象
set.add(new User("Tom", 12));
set.add(new User("Jerry", 18));
set.add(new User("Jack", 38));
set.add(new User("Mike", 27));
set.add(new User("Mike", 29));
outPut(set);
// User{name='Jack', age=38}
// User{name='Jerry', age=18}
// User{name='Mike', age=27}
// User{name='Mike', age=29}
// User{name='Tom', age=12}
}
/**
* 定制排序
*/
public void test3() {
Comparator com = new Comparator() {
// 照年龄从小到大排列
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
if (o1 instanceof User && o2 instanceof User) {
User u1 = (User) o1;
User u2 = (User) o2;
return Integer.compare(u1.getAge(),u2.getAge());
}else {
throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
}
}
};
Set set = new TreeSet(com);
//TreeSet只能添加像同类型的对象
set.add(new User("Tom", 12));
set.add(new User("Jerry", 18));
set.add(new User("Jack", 38));
set.add(new User("Mike", 27));
set.add(new User("Mike", 29));
outPut(set);
// User{name='Tom', age=12}
// User{name='Jerry', age=18}
// User{name='Mike', age=27}
// User{name='Mike', age=29}
// User{name='Jack', age=38}
}
/**
* 迭代器
*
* @param set
*/
public static void outPut(Set set) {
Iterator iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next());
}
}
}