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java 自学日志【十一】---集合框架

2013-05-07 23:41 447 查看
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集合框架

为什么出现集合类?

对象是对数据的封装,而集合是对对象的封装。编程中除了对单个象的操作外,

常常还需要对多个对象进行统一操作,这时就需用一个容器将这些对象存储起来,这样的容器就是集合。

其实,String类也是一个特殊的容器,它存储的是char类型的元素。集合的共性操作就是CRUD。集合的应用比数组更广泛。

集合与数组的区别

他们都是容器,都可以存储对象,他们的区别是:数组的长度是固定的,而集合的长度的可变的;

数组既能存储基本数据类型也能存储引用数据类型,而集合只能存储引用数据类型,

如果给集合添加基本数据类型的元素,这些基本数据类型会自动装箱成对应的引用数据类型;数组存储的元素都是同一类型,而集合可以存储不同类型的元素。

集合的特
: 集合只用于存储对象,它的长度可变,能够存储不同类型的对象。

集合框架为什么有这么多的容器?

因为每一个容器对数据的存储方式都有不同,这个存储方式称之为:数据结构。

提示:学习javaAPI时,通常查阅父类接口,了解其体系的共性方法,而使用时选择具体的子类,以利用子类的特有方法。

Collection

共性方法

Collection是一个接口,它定义了一些共性的方法,包括添加、移除、清空元素,是否为空、是否包括某一元素,获取元素个数等操作。

注意:

1.它里边有一个Iterator方法,专门用于取出元素。

2.集合的add方法的参数类型是Object,以便于接受任意类型的对象。

3.集合中存放的都是对象的引用(地址)。

Iterator(迭代器)

集合中的的元素取出动作,不足以用一个函数来描述(取出前要先判断有没有),同时不同的存储结构,其取出的方式也不同,

所以定义了一个接口Iterator专门用来实现其取出操作。因为要访问集合内部的元素,所以迭代器的实现放在了具体集合的内部。


代码:
import java.util.*;

class  CollectionDemo
{
public static void main(String[] args)
{
method_get();
//method_1();

}
public static void method_get()
{
ArrayList al = new ArrayList();

//1.添加元素
al.add("java01");//add的参数是Object类型的。
al.add("java02");
al.add("java03");
al.add("java04");

Iterator it = al.iterator();//获取迭代器,用于取出集合中的元素。
sop(it.hasNext());
sop(it.next());
sop(it.hasNext());

while(it.hasNext())
{
sop(it.next());
}
/*
for(Itera tor it = al.iterator();it.hasNext();)
{
sop(it.next());
}
*/
}

//取交集
public static void method_1()
{
ArrayList al1 = new ArrayList();
al1.add("java01");
al1.add("java02");
al1.add("java03");
al1.add("java04");

ArrayList al2 = new ArrayList();
al2.add("java02");
al2.add("java05");
al2.add("java07");
al2.add("java08");

//al1.retainAll(al2);//取交集,al1中只会保留和al2中相同的元素。
al1.removeAll(al2);

sop("al1:"+al1);
sop("al2:"+al2);

}

public static void base_method()
{
//创建一个集合容器,使用Collection接口的子类,ArrayList
ArrayList al = new ArrayList();

//1.添加元素
al.add("java01");//add的参数是Object类型的。
al.add("java02");
al.add("java03");
al.add("java04");

//打印原集合
sop(al);

//3.删除元素
al.remove("java02");

//4.判断元素。
sop("java03是否存在:"+al.contains("java03"));
sop("结合是否为零:"+al.isEmpty());

//2,获取个数,集合长度
sop("size="+al.size());

//打印改变后的集合
sop(al);

}
public static void sop(Object obj)
{
System.out.println(obj);
}
}
Collection体系结构

Collection

|--List:元素是有序的,元素可以重复。因为该集合体系有索引。

|--ArrarList:底层数据使用的是数据结构。JDK1.2才出现的。特点:查询修改速度很快,但添加删除很慢。线程不同步。

|--LinkedList:底层数据用的是链表数据结构。特点:增删速度很快,查询稍慢。

|--Vector:底层是数组数据结构。JDK1.0出现的,线程同步。被ArrayList替代了,增删查询都很慢。

|--Set:元素是无序的(存入和取出的顺序不一定一致),元素不可重复,没有索引。

|---HashSet:底层数据结构是哈希表。

|---TreeSet:底层数据是二叉树结构。

Set集合的功能和Collection是一致。

List特有方法:List中凡是可以操作角标的方法都是该体系特有的方法。


通用方法

增:

add(index,element);

addAll(index,Collection);

删:

remove(index);

改:

set(index,element);

查:

get(index);

subList(from,to);

ListIterator();

注意:

1. List判断包含、移除等操作都要调用equals方法。所以新建立一个Student类,将值存入集合时,要复写equals方法,以满足对对象相同的设定。

2. List取出元素的方式有三种:for循环,Iterator,ListIterator。

List特有的迭代器:ListIterator

ListIterator是Iterator的子接口。在迭代时,不可以通过集合对象的方法操作集合中的元素,因为会发生ConcurrentModificationException异常。

所以,在迭代时,只能用迭代器的方法操作元素,可是Iterator方法是有限的,只能对元素进行判读,取出,删除的操作。

如果想要其他的操作如添加,修改等,就需要使用其子接口,ListIterator。实现该接口的子类对象只能通过List集合的ListIterator方法获取。

代码:
class ListDemo
{
public static void main(String[] args)
{
//演示列表迭代器
ArrayList al = new ArrayList();

//1.添加元素
al.add("java01");//add的参数是Object类型的。
al.add("java02");
al.add("java03");

//在迭代过程中,准备添加或者删除元素。
ListIterator it = al.listIterator();

sop("hasPrevious:"+it.hasPrevious());
while(it.hasNext())
{
Object obj = it.next();
if(obj.equals("java02"))
it.set("java08");
sop(obj);
}
while(it.hasPrevious())
{
sop("hasPrevious:"+it.previous());
}
sop("hasNext:"+it.hasNext());
sop("hasPrevious:"+it.hasPrevious());
sop(al);
/*
for(Iterator it = al.iterator();it.hasNext();)
{
Object obj = it.next();
if(obj.equals("java02"))
//al.add("java07");//迭代器和集合同时操作元素,会出现ConcurrentModificationException异常。
it.remove();//将java02的引用从集合中删除了。
sop("obj="+obj);
}
sop(al);
*/

//method();

}
public static void method()
{
ArrayList al = new ArrayList();

//1.添加元素
al.add("java01");//add的参数是Object类型的。
al.add("java02");
al.add("java03");

sop("原集合:"+al);
//在指定位置添加元素。
al.add(1,"java09");
sop(al);

//删除指定位置的元素。
//al.remove(2);

//修改元素
//al.set(2,"java07");

//通过角标获取元素
sop("a1.get(1):"+al.get(1));
sop(al);
//获取所有元素
for(int x = 0;x<al.size();x++)
{
sop("al("+x+"):"+al.get(x));
}

for(Iterator it = al.iterator();it.hasNext();)
{
sop("next:"+it.next());
}

//通过indexOf获取对象的位置
sop("index="+al.indexOf("java02"));

List sub = al.subList(1,3);
sop("sub:"+sub);

}
public static void sop(Object obj)
{
System.out.println(obj);
}
}


ArrayList

ArrayList底层是数组结构,线程不同步。

代码:

/*
练习:将自定义对象作为元素存到ArrayList集合中,并去除重复元素,比如:存入对象,同姓名同年龄,视为同一个人,为重复元素。

思路:
1.对人描述,将数据封装进人对象。
2.定义容器,将人存入。
3.取出。
List集合判断元素是否相同,依据的是元素的equals方法。
*/
import java.util.*;
class Person1
{
private String name;
private int age;
Person1(String name,int age)
{
this.name =name;
this.age = age;
}
public String getName()
{
return name;
}
public int getAge()
{
return age;
}
//复写equals方法,其实是为集合做判(包含)断服务的。
public boolean equals(Object obj)
{
if(!(obj instanceof Person1))
return false;
Person1 p = (Person1)(obj);
return this.name.equals(p.name) && this.age==p.age;
}
}
class ArrayListTest2
{
public static void main(String[] args)
{
ArrayList al = new ArrayList();
Person1 p1=new Person1("mama",23);
al.add(new Person1("lisi",20));
al.add(new Person1("zhangsna",23));
al.add(new Person1("wangwu",40));
al.add(new Person1("wangwu",40));
al.add(new Person1("loosi",20));
al.add(p1);
al.add(p1);

al=singleList(al);
//      sop("remove 03:"+al.remove(new Person1("zhangsna",23)));

Iterator it = al.iterator();
while(it.hasNext())
{
Person1 p = (Person1)it.next();

sop(p.getName()+"::"+p.getAge());
}

}
//去除ArrayList中的重复的元素
public static ArrayList singleList(ArrayList al)
{
ArrayList newAl = new ArrayList();

Iterator it = al.iterator();
while(it.hasNext())
{
Object obj = it.next();
if(!(newAl.contains(obj)))
//contains判断是否相同,用的是equals方法,集合中的元素如果没有重写equals方法,那么传入引用没有问题,
//但如果传入的是匿名对象,那么就会出现重复元素,该函数的实现就出现了bug
newAl.add(obj);
}
return newAl;

}
public static void sop(Object obj)
{
System.out.println(obj);
}
}
Vector

Vector底层也是数组结构,它是线程同步的,但效率低,它有自己特有的枚举Enumeration,用来取出集合元素。

后来ArrayList取代了Vector,Iterator取代了Enumeration。

代码:

import java.util.*;

class VectorDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Vector v = new Vector();
v.add("java01");
v.add("java02");
v.add("java03");
v.add("java04");

Enumeration en =v.elements();
while(en.hasMoreElements())
{
sop(en.nextElement());
}
}

public static void sop(Object obj)
{
System.out.println(obj);
}
}
LinkedList

LinkedList的特有方法:

addFirst(); addLast();

getFirst();getLast();

获取元素,但不删除元素.如果集合中没有元素,会出现NoSuchElementException

removeFirst();removeLast();

获取元素,同时删除元素。如果集合中没有元素,会出现NoSuchElementException

在JDK1.6出现了替代方法。

offerFirst();offerLast();

peekFirst();peekLast();

获取元素,但是元素不被删除。如果集合中没有元素,会返回null

poolFirst();poolLast();

获取元素,但是元素被删除。如果集合中没有元素,会返回null。

代码:
/*
需求:使用LinkedList模拟一个堆栈或者队列数据结构
为什么要模拟?
LinkedList名称是固定的,在现实开发中,我们希望制作一个跟项目有关的容器,针对特定的数据结构提供更为简便的方法。
堆栈:先进后出。如同一个杯子。
队列:先进先出。如同一个水管。First In First Out
*/
import java.util.*;
class DuiLie
{
private LinkedList link ;
DuiLie()
{
link = new LinkedList();
}
public void myAdd(Object obj)
{
link.addFirst(obj);
}
public Object myGet()
{
return link.removeLast();
}
public boolean isNull()
{
return link.isEmpty();
}
}
class LinkedListTest
{
public static void main(String[] args)
{
DuiLie dl = new DuiLie();
dl.myAdd("java01");
dl.myAdd("java02");
dl.myAdd("java03");
dl.myAdd("java04");

sop(dl.myGet());
}
public static void sop(Object obj)
{
System.out.println(obj);
}
}


Set

与List不同,Set中的元素不允许重复,但这里的“不允许”是建立在你正确运用其实现原理的基础上,否则仍可能出现重复的情况。

Set常用的子类为HashSet和TreeSet,这两个子类实现元素唯一性的原理不同:HashSet是通过依次调用元素的hashCode和equals方法,

而TreeSet是通过让元素或集合具备比较性(分别对应Comparable和Comparator两个接口)来实现的。

TreeSet还有一个特点,它的元素是有序的。这里的有序,跟其存入顺序无关,是指其自然顺序或比较器指定的顺序。

HashSet

HashSet是如何保证元素的唯一性?

是通过依次调用hashCode和equals来完成。如果元素的HashCode值相同,才会判断equals是否为true。

如果元素的hashCode值不同,不会调用equals方法。(开发时,往集合存对象时,一般要重写对象所属类的hashCode和equals方法)

HashSet对于判断元素是否存在,删除等操作,依赖的方法也是元素的hashCode和equals方法。

代码:

/*
往HashSet集合中存入自定义对象。
姓名和年龄相同为同一个人,重复元素。

*/
import java.util.*;
class Person
{
private String name;
private int age;
Person(String name,int age)
{
this.name =name;
this.age = age;
}
public String getName()
{
return name;
}
public int getAge()
{
return age;
}
public int hashCode()
{
System.out.println(this.name+"之前的hashCode值:"+super.hashCode());
return name.hashCode()+age*37;//所有的目的都是为了让HashSet判断的hashCode值只跟你要保证唯一的那些值有关,
//age*37,是为了尽量保证hashCode值的唯一。比如(40+20)和(20+40)的情况。

}
public boolean equals(Object obj)
{
if(!(obj instanceof Person))
return false;
Person p = (Person)(obj);
System.out.println(this.name+"...equals..."+p.name);//该句没有被打印说明没有调用equals()方法。
return this.name.equals(p.name) && this.age==p.age;
}
}

class HashSetTest
{
public static void main(String[] args)
{
HashSet hs = new HashSet();
hs.add(new Person("a1",11));
hs.add(new Person("a2",12));
hs.add(new Person("a3",13));
hs.add(new Person("a2",12));
// hs.add(new Person("a4",14));

//sop("a1存在:"+hs.contains(new Person("a1",11)));
sop("a4 exists?"+hs.remove(new Person("a4",14)));

Iterator it = hs.iterator();
while(it.hasNext())
{
Person p = (Person)it.next();
sop(p.getName()+"::"+p.getAge());
}
}

public static void sop(Object obj)
{
System.out.println(obj);
}
}
TreeSet

TreeSet中元素的取出顺序跟存入顺序无关,不可以有重复元素。

TreeSet实现排序的方式有两种:

一、让元素具备比较性(或自然顺序,实现Comparable接口)

TreeSet存入的元素,如果没有实现Comparable接口,往TreeSet中add第一个元素的时候,不会出问题,但add第二个元素时,会出现类型转换异常,

因为TreeSet集合是通过Comparable接口的compareTo方法来完成排序的,它默认其中的元素都实现了Comparable接口。

同时,在compareTo方法中,当主要条件判断相等后,一定要再判断下次要条件。

TreeSet对于判断元素是否存在,删除等操作,依赖的方法也是元素的compareTo方法。

二、让集合具备比较器(集合传入Comparator)

当集合元素没有比较性或具备的比较性不是所需要的时,可以让集合自己具备比较性,即集合初始化时,把一个比较器Comparator作为参数传入集合的构造函数。

Comparator接口里边有个compare(obj,obj)方法。

代码:

import java.util.*;
class TreeSetDemo2
{
public static void main(String[] args)
{
TreeSet ts = new TreeSet(new MyCompare());

ts.add(new Student2("a1",15));
ts.add(new Student2("a2",12));
ts.add(new Student2("a2",13));
ts.add(new Student2("a4",16));
ts.add(new Student2("a4",17));

Iterator it = ts.iterator();
while(it.hasNext())
{
Student2 stu = (Student2)it.next();
System.out.println(stu.getName()+"::"+stu.getAge());
}
}
}
//第二种排序方式:实现比较器,现在姓名再按年龄排序。
class MyCompare implements Comparator
{
public int compare(Object o1,Object o2)
{
Student2 s1 = (Student2)o1;
Student2 s2 = (Student2)o2;

int num = s1.getName().compareTo(s2.getName());
if(num==0)
{
/*if(s1.getAge()>s2.getAge())
return 1;
if(s1.getAge()==s2.getAge())
return 0;
return -1;*/
num = new Integer(s1.getAge()).compareTo(new Integer(s2.getAge()));
}
return num;
}
}

//第一种排序方式:让集合元素具备比较性,先按年龄再按姓名比较。
class Student2 implements Comparable//该接口让学生具备比较性。
{
private String name;
private int age=100;
Student2(String name,int age)
{
this.name = name;
this.age = age;
}

public int compareTo(Object obj)
{
if(!(obj instanceof Student2))
throw new RuntimeException(obj.toString()+"不是学生对象");
Student2 s = (Student2)obj;
//System.out.println(this.name+"...compareTo..."+s.name);
if(this.age>s.age)
return 1;
if(this.age==s.age)
{
return this.name.compareTo(s.name);
}
return -1;

}
/*
public int compareTo(Object obj){

return 1;//这样做会导致按存入顺序取出元素;改为-1,则逆序;改为0,则永远只能存一个元素。
}*/
public String getName()
{
return name;
}
public int getAge()
{
return age;
}

}


泛型:jdk1.5版本以后出现的新特性,用于解决安全问题,是一个安全机制,类型安全机制;

好处:①将运行时的异常转移到了编译时期,方便程序员解决问题,让问题减少,提高安全性;

② 避免了强制类型转换的麻烦。

泛型的格式:通过“<>”定义要操作的引用数据类型,<>是接受类型的,当使用集合时,将集合中要

存储的数据类型作为参数传递到<>中即可。

泛型类:当定义的类中要操作的引用数据类型不确定的时候,早起定义Object来完成,现在定义泛型来完成,

泛型类定义的泛型在整个类中有效,如果某方法使用,那么泛型的对象明确要操作的具体类型后,

所有操作的类型就固定了,为了让不同的方法可以操作不同的类型,可以将泛型定义在方法上;

泛型类:class Demo<T> {public void show(T t)}

泛型方法:public <Q> void show(Q,q);

<> 定义在返回值类型的前面,修饰符的后面;

注意:静态函数不可以访问类上定义的泛型,如果静态方法操作应用的对象数据类型不确定,可以将泛型

定义在方法上。


Map

Map集合:它存储的是键值对,其中键必须保证唯一性,值允许重复。

Map集合没有自身特有的迭代器,它的元素取出是通过将键或键值对放入Set集合中,利用Set集合中的迭代器取出的。

Map是双列集合,Collection是单列集合。

共性方法

Map接口中定义了该体系通用的方法。

1.添加

V put(K key, V value)

void putAll(Map<? extends K,? extends V>m)

注意put与add的不同:put时,如果key已经存在,则新存入的值覆盖原来的值,并把原来的值作为方法的返回值;

add时,如果该元素已经存在,则不能存入集合,方法返回值为false,如果存在,则存入集合,方法返回值为true。

2.删除

clear()

V remove(Object key)

3.判断

boolean containsKey(Object key)

boolean containsValue(Object value)

boolean isEmpty()

4.获取

V get(Object key)

int size()

Collection<V> values()

Set<Map.Entry<K,V>>entrySet()

Set<K> keySet()

代码演示:
import java.util.*;
class  MapDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Map<String,String> map = new HashMap <String,String>();
System.out.println("put:"+map.put("01","zhangsan01"));//结果为null
System.out.println("put:"+map.put("01","wangwu"));//结果我zhangsan01
/*
put如果存入了已经存在的键,则新键值会覆盖旧键值,并将旧键值返回;put存入一个未存在的键时,会返回null。
*/
map.put("02","zhangsan02");
map.put("03","zhangsan02");
map.put(null,null);

System.out.println("containsKey:"+map.containsKey("022"));
//System.out.println("remove:"+map.remove("02"));
System.out.println("get:"+map.get("023"));
map.put("04","null");
System.out.println("get:"+map.get("04"));
//可以通过get方法的返回值来判断一个键是否存在。通过返回null来判断。(毕老师这点讲的是不是有问题?)

//获取map集合中的值
Collection <String> coll =map.values();

System.out.println(coll);
System.out.println(map);
}
}
Map的体系

Map

|---Hashtable<K,V>:底层是哈希表数据结构,不可以存入null键null值,该集合是同步的。JDK1.0,效率低。,

|---HashMap<K,V>:底层是哈希表数据结构,允许存入null键null值,该集合是不同步的。JDK1.2,效率高。

|---TreeMap<K,V>:底层是二叉树结构,线程不同步,可以用于给Map集合中键进行排序。

和Set很像,其实Set底层就是使用了Map集合。

map集合的两种取出方式:

1.Set<K> keySet;将map中的所有的键存入到Set集合,因为set具有迭代器。

所以可以迭代方式取出所有的键,再根据get方法,获取每一个键对应的值。

Map集合的取出原理:将Map集合转成Set集合,再通过迭代器取出。

2.Set<Map.Entry<K,V>> entrySet:将Map集合中的映射关系存入到了Set集合中,

而这个关系的数据类型就是:Map.Entry.

代码演示:
import java.util.*;
class MapDemo1 //map集合两种取出方式,keySet, entrySet
{
public static void sop(Object o)
{
System.out.println(o);
}

public static void main(String[] args)
{
Map<String,String> m = new HashMap<String,String>();

m.put("01","andy");
m.put("02","tony");
m.put("03","jack");
sop(m);
sop("---------------------");
/*
// keySet取出方式;
//1.将map集合中所有的键存入到set集合中;
Set<String> keySet = m.keySet();
//2.set集合中具备迭代器,用set集合中的迭代器获取map集合的每一个键;
Iterator<String> it = keySet.iterator();
while (it.hasNext())
{
String key =it.next();
String value = m.get(key);//通过map集合的get方法,获取每一个键对应的值;
sop("key="+key+",value="+value);
}
*/

//entrySet取出方式;
//1.将map集合中的映射关系存到set集合中
Set<Map.Entry<String,String>> entrySet = m.entrySet();
sop(m);
//2.set集合中具备迭代器,用set集合中的迭代器获取map集合的映射关系;
Iterator<Map.Entry<String,String>> it = entrySet.iterator();

while (it.hasNext())
{
Map.Entry<String,String> me = it.next();
String key = me.getKey();
String value = me.getValue();
sop(key+"--"+value);
}
}
}


Map扩展

Map集合中的值还可以是Map集合,这是Map集合嵌套使用的情况。


代码:

/*
map扩展知识

map集合使用是因为具备映射关系。

“yureban” “01” “zhangsan”
“yureban” “02” "lisi"
"jiuyeban" "01" "zhousi"
"jiuyeban" "02" "liuwu"

一个学校有多个教室,每个教室都有自己的名字,而一个教室对应多个学生。

*/
import java.util.*;
class Student1
{
private static String id;
private String name;
Student1(String id,String name)
{
this.id = id;
this.name = name;
}
public String toString()
{
return id+":::"+name;
}
public static void main(String[] args)
{
Student1  s1 =new Student1("id","name");
id = "1212";
Integer a = Integer.parseInt(id,10);
System.out.println(s1.id);
System.out.println(a);

}

}
class MapDemo3
{
public static void demo()
{
HashMap<String,List<Student1>> czbk = new HashMap<String,List<Student1>>();
List<Student1> yure = new ArrayList<Student1>();
List<Student1> jiuye = new ArrayList<Student1>();

czbk.put("yuer:",yure);
czbk.put("jiuye:",jiuye);

yure.add(new Student1("01","zhangsan"));
yure.add(new Student1("02","wagnwu"));

jiuye.add(new Student1("01","liuqiang"));
jiuye.add(new Student1("02","limeng"));

Iterator<String> it = czbk.keySet().iterator();
while(it.hasNext())
{
String roomName = it.next();
List<Student1> room = czbk.get(roomName);
System.out.println(roomName);
getInfos(room);
}
}
public static void getInfos(List<Student1> room)
{
Iterator<Student1> it = room.iterator();
while(it.hasNext())
{
System.out.println(it.next());
}
}

public static void main(String[] args)
{
demo();
}

public static void getStudentInfo(HashMap<String,String> hm)
{
Iterator<Map.Entry<String,String>> it = hm.entrySet().iterator();
while(it.hasNext())
{
Map.Entry<String,String> me = it.next();
String num =me.getKey();
String name = me.getValue();
System.out.println(num+":"+name);
}
System.out.println(hm);
}
}
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