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Java笔记(8)-泛型、链表、LinkedList<E>、Iterator迭代器、Collections类方法、堆栈、HashMap<K,V>、TreeSet<E>、自动装箱和拆箱

2016-09-23 19:37 585 查看
　 热爱生命

　 　　　—汪国真

　

我不去想是否能够成功

　　既然选择了远方

　　便只顾风雨兼程

我不去想能否赢得爱情

　　既然钟情于玫瑰

　　就勇敢地吐露真诚

我不去想身后会不会袭来寒风冷雨

　　既然目标是地平线

　　留给世界的只能是背影

我不去想未来是平坦还是泥泞

　　只要热爱生命

　　一切，都在意料之中

　　　　

泛型与集合框架

组织数据之结构及相关操作。

1 泛型

泛型(Generics)是在JDK1.5中推出的，其主要目的是可以建立具有类型安全的集合框架，如链表、散列映射等数据结构。

1.1 泛型类

ShowObject是泛型类的名称，E 是其中的泛型，可以是任何对象和接口，但不能是基本类型数据。

class ShowObject<E>


能显示对象基本信息的ShowObject类

public class ShowObject<E> {
public void showMess(E b) {
String mess = b.toString();// 泛型变量只能调用toString()方法
System.out.println(mess);
}
}


1.2 泛型类声明对象

示例

Main.java


//package com.泛型;

class Dog {
public String toString() {
return "一条小狗";
}
}

class Cat {

public String toString() {
return "一只小猫";

}

}

class ShowObject<E> {
public void showMess(E b) {
String mess = b.toString();// 泛型变量只能调用Object类中的方法
System.out.println(mess);
}
}

public class Main<E> {
public static void main(String[] args) {
ShowObject<Dog> showDog = new ShowObject<Dog>();
showDog.showMess(new Dog());
ShowObject<Cat> showCat = new ShowObject<Cat>();
showCat.showMess(new Cat());

}
}


一条小狗
一只小猫


1.3 泛型接口

"interface 名称<泛型列表>"
声明一个接口，这样声明的接口称作泛型接口。

interface Listen<E> {
void listen(E x);
}


示例

MyInterface.java


//package com.泛型接口;

interface Listen<E> {
void listen(E x);
}

class Student implements Listen<Piano> {

@Override
public void listen(Piano p) {
p.play();
}
}

class Teacher implements Listen<Violin> {

@Override
public void listen(Violin v) {
v.play();
}

}

class Piano {
public void play() {
System.out.println("钢琴协奏曲：黄河");
}
}

class Violin {
public void play() {
System.out.println("小提琴协奏曲：梁祝");
}
}

public class MyInterface {
public static void main(String[] args) {
Student zhang = new Student();
System.out.println("学生听：");
zhang.listen(new Piano());
Teacher teacher = new Teacher();
System.out.println("老师听：");
teacher.listen(new Violin());
}
}


学生听：
钢琴协奏曲：黄河
老师听：
小提琴协奏曲：梁祝


1.4 泛型的目的

Java泛型的主要目的是可以建立具有类型安全的数据结构，如链表、散列表等数据结构，最重要的一个优点就是：在使用这些泛型类建立数据结构时，不必进行强制类型转换，即不要求进行运行时的类型检查。JDK1.5是支持泛型的编译器，它将运行时的类型检查提前到编译时执行，是代码更安全。

2 链表

处理一些类型相同的数据，习惯使用数组这种数据结构，但使用前必须定义数组大小，且不容易改变数组的大小，因为数组改变大小意味着放弃原有的全部单元。分配太多单元又会浪费宝贵的内存资源。动态增加或减少数据项时，可以使用链表这种数据结构。

链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。

链表由一系列结点（链表中每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时动态生成。每个结点包括两个部分：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域。

2.0 
LinkedList < E >
泛型类

java.util
包中的
LinkedList<E>
泛型类创建的对象以链表结构存储数据，习惯上称
LinkedList
类创建的对象为链表对象。

LinkedList<String> list = new LinkedList<String>


创建了一个空双链表。

2.1 常用方法

LinkedList<E>
是实现了泛型接口
List<E>
的泛型类，而泛型接口
List<E>
又是
Collection<E>
泛型接口的子接口。
LinkedList<E>
泛型类的绝大部分方法都是泛型接口方法的实现。编程时，可以使用接口回调技术，即把
LinkedList<E>
对象的引用赋值给
Collection<E>
接口变量或
List<E>
接口变量，那么接口变量就可以调用类实现的方法。

public boolean add(E element) 向链表末尾添加一个新节点，element为数据
public int size() 返回链表的长度，即节点的个数
.
.
.


2.2 遍历链表

链表对象可以使用
iterator()
方法获取一个
Iterator
对象，该对象就是针对当前链表的迭代器。

get(int index)
方法遍历

示例

MyLinkedList.java


//package com.链表;

import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;

public class MyLinkedList {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new LinkedList<String>();//接口回调 向上转型
list.add("大家好");
list.add("新生26号汇报表演");
list.add("十一快乐");
Iterator<String> iter = list.iterator();
while(iter.hasNext()){
String te = iter.next();
System.out.print(te+" ");
}
System.out.println("");
for(int i=0;i<list.size();i++){
String te = list.get(i);
System.out.print(te+" ");
}
}
}


大家好 新生26号汇报表演 十一快乐
大家好 新生26号汇报表演 十一快乐


Java提供了顺序结构的动态数组表类
ArrayList
，数组表采用顺序结构来存储数据。数组表不适合动态地改变它存储的数据，如增加、删除单元等（比链表慢），但是数组表获取第n个单元中的数据的速度要比链表快。ArrayList类的很多方法与LinkedList类似，二者的本质区别就是：一个使用顺序结构，一个使用链表结构。

2.3 排序和查找

要对链表按某种大小关系排序，以便查找一个数据是否和链表某个节点上的数据相等。

如果链表实现了
Comparable
接口的类的实例，如String对象（String实现了该接口）就可以使用
Collections
类调用
sort(List<E> list>)
方法可以对参数指定的列表排序，即按节点中存储的对象的大小升序排列节点。

Collections.sort(listString);// 按字典序排序


自定义的类可以实现泛型接口
Comparable<E>
中的
compareTo(E b)
方法来指定该类的示例相互比较大小关系的准则

a.compareTo(b)<0 称a小于b
a.compareTo(b)>0 称a大于b
a.compareTo(b)=0 称a等于b


自定义People类

class People implements Comparable<People> {
int height, weight;

public People(int h, int w) {
height = h;
weight = w;
}
//指定该类的示例相互比较大小关系的准则
@Override
public int compareTo(People o) {
return (this.height - o.height);
}
}


查找链表中是否含有和指定数据相对的数据，那么首先对链表排序，然后使用

public static int binarySrarch(List<T> list, T key)  查找链表中是否含有和数据key相等的数据


示例

//package com.排序和查找;

import java.util.Collections;
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;

class People implements Comparable<People> {
int height, weight;

public People(int h, int w) {
height = h;
weight = w;
}
//指定该类的示例相互比较大小关系的准则
@Override
public int compareTo(People o) {
return (this.height - o.height);
}
}

public class Main {
public static void main(String[] args) {
LinkedList<String> listString = new LinkedList<String>();
listString.add("bird");
listString.add("apple");
listString.add("cat");
Collections.sort(listString);// 按字典序排序
Iterator<String> iterString = listString.iterator();
while (iterString.hasNext()) {// 遍历数据显示
String s = iterString.next();
System.out.print(s + " ");
}

int index = Collections.binarySearch(listString, "apple");// 查找相同
//System.out.println(index);
if (index >= 0) {
System.out.println("链表中含有和对象apple相等的数据");
}
List<People> listPeople = new LinkedList<People>();
listPeople.add(new People(185, 72));
listPeople.add(new People(170, 71));
listPeople.add(new People(172, 56));
listPeople.add(new People(187, 82));
Collections.sort(listPeople);
Iterator<People> iterPeople = listPeople.iterator();
while (iterPeople.hasNext()) {
People p = iterPeople.next();
System.out.println("身高:" + p.height + "cm 体重:" + p.weight);
}
People zhang = new People(170, 100);
index = Collections.binarySearch(listPeople, zhang);// 查找相同
//System.out.println(index);
if (index >= 0) {
System.out.println("链表中含有和对象zhang相等的数据");
}
}
}


apple bird cat 链表中含有和对象apple相等的数据
身高:170cm 体重:71
身高:172cm 体重:56
身高:185cm 体重:72
身高:187cm 体重:82
链表中含有和对象zhang相等的数据


2.4 洗牌和旋转

public static void shuffle(List<E> list) 随机排列list中的节点

static void rotate(List<E> list,int distance) 旋转链表中的节点 list为i的节点中的数据将是调用该方法前索引为i-distance) mod list.size()的节点中的数据。

public static void reverse(List<E> list) 翻转list中的数据


a b c d e
调用
Collections.rotate(list,1)
之后 
e b c d a
,distance正值时，右转，负值，左转。

3 堆栈

堆栈是一种“后进先出”的数据结构，只能在一端进行输入和输出数据的操作。

使用java.util 包中的S
Stack<E>
泛型类创建一个堆栈对象

public E push(E item)  压栈

public E pop() 出栈

public boolean empty() 判断是否有数据,有false,无true

public E peek() 获取栈顶端的数据，不能删除该数据

public int search (Object data) 获取数据在堆栈中的位置，最顶段为1，向下依次增加，不含此数据返回-1


堆栈是很灵活的数据结构，使用堆栈可以节省内存的开销。例如，递归是很消耗内存的算法，我们可以借助堆栈消除大部分递归，达到和递归算法同样的目的。Fibonacci整数序列是我们熟悉的一个递归序列，它的第n项是前两项的和，第一项和第二项是1。

示例

用堆栈输出Fibonacci递归序列对的若干项。

//package com.堆栈;

import java.util.Stack;

public class Main {
public static void main(String[] args) {
Stack<Integer> stack = new Stack<>();
stack.push(new Integer(1));// first
stack.push(new Integer(1));// second
int k = 1;
while (k <= 10) {
for (int i = 1; i <= 2; i++) {
Integer F1 = stack.pop();// second 后进向出
int f1 = F1.intValue();
Integer F2 = stack.pop();
int f2 = F2.intValue();
// System.out.println("F2:"+f2);
Integer temp = new Integer(f1 + f2);
System.out.println("" + temp.toString());

stack.push(temp);
stack.push(F2);
k++;
}
}
}
}


2
3
5
8
13
21
34
55
89
144


4 散列映射

4.1 
HashMap <K,V >
泛型类

HashMap<K,V>
是实现了泛型接口
Map<K,V>
的泛型类，
HashMap<K,V>
泛型类的绝大部分方法都是
Map<K,V>
接口方法的实现。编程时，可以使用接口回调技术，即把
HashMap<K,V>
对象的引用赋值给
Map<K,V>
接口变量，那么接口变量就可以调用类实现的方法。

HashMap<K,V>
对象采用散列表这种数据结构存储数据，习惯上称
HashMap<K,V>
对象为散列映射。

散列映射存储“键/值”对

自动增加容量

数组表和链表这两种结果，由于查找元素时不知道特定元素确定的位置，需要从头开始查找，最好用散列映射存储要查找的数据，散列映射可以减少查找的开销。

HashMap<String,Student> hashtable = new HashMap<String,Student>();

hashtable.put(K key,V value)//添加数据


4.2 常用方法

public void clear() 清空散列映射
public Object clone() 返回当前散列映射的一个克隆
public int size() 返回散列映射的大小，即散列映射的键值对的个数
.
.


4.3 遍历散列映射

public Collection<V> values()
方法返回一个实现
Collection<V>
接口类创建的对象，可以使用接口回调技术，即将该对象的引用给
Collection<V>
接口变量，该变量可以回调
iterator()
方法获取一个
Iterator
对象，这个
Iterator
对象存放着散列映射中所有的”键值”对中的值。

word.txt

mountain 山 water 水 canvas 画
fish 鱼 dog 狗 vehicle 车辆 decay 腐败


Scanner类读取

//package com.散列映射;

import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.util.Scanner;

public class TestCollection {
public static void main(String[] args) {
File file = new File("word.txt");
try {
Scanner sc = new Scanner(file);
while (sc.hasNextLine()) { // 以空格作为分隔符
String englishWord = sc.next();
String chineseWord = sc.next();
System.out.println(englishWord+" "+chineseWord);
}

} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}


mountain 山
water 水
canvas 画
fish 鱼
dog 狗
vehicle 车辆
decay 腐败


4.4 基于散列映射的查询

示例

word.txt

mountain 山 water 水 canvas 画
fish 鱼 dog 狗 vehicle 车辆 decay 腐败


//package com.散列映射;

import java.io.File;
import java.util.HashMap;
import java.util.Scanner;

public class Main {
public static void main(String[] args) {
HashMap<String, String> hashtable;
File file = new File("word.txt");
ReadWord read = new ReadWord();
hashtable = new HashMap<String, String>();
read.putWordToHashMap(hashtable, file); // 读取word.txt里的数据，存到HashMap中
Scanner scanner = new Scanner(System.in);// 键盘输入
System.out.println("输入要查询的英文单词：");
while (scanner.hasNext()) { // scanner.hasNextLine()
String englishWord = scanner.nextLine();
/**
* 获取键盘输入字符串 存到englishWord next（）方法才将其后输入的空格键、Tab键或Enter键等视为分隔符或结束符
* 获取不到空格 而nextLine（）方法的结束符只是Enter键
*/
if (englishWord.length() == 0)
break;
if (hashtable.containsKey(englishWord)) {
String chineseWord = hashtable.get(englishWord);
System.out.println(chineseWord);
} else {
System.out.println("没有此单词");
}
System.out.println("输入要查询的英文单词：");
}
}
}

class ReadWord {
public void putWordToHashMap(HashMap<String, String> hashtable, File file) {
try {
Scanner sc = new Scanner(file);
while (sc.hasNext()) { // 以空格作为分隔符
String englishWord = sc.next();
String chineseWord = sc.next();
hashtable.put(englishWord, chineseWord);
}
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
}
}
}


输入要查询的英文单词：
dog
狗
输入要查询的英文单词：
cat
没有此单词
输入要查询的英文单词：
mountain
山
输入要查询的英文单词：


5 树集

5.1 
TreeSet<E>
泛型类

TreeSet<E>
类是实现
Set<E>
接口的类，它的大部分实现方法都是接口方法的实现。
TreeSet<E>
类创建的对象称作树集。树集采用树结构存储数据，树节点的数据会按存放的数据的“大小”顺序一层一层地依次排列，同层中从左到右从小到大递增排列，下一层的都比上一层小

TreeSet<String> mytree = new TreeSet<String>();


mytree.add("boy");


5.2 节点的大小关系

树集节点的排列和链表不同，不按添加的先后顺序排列。树集用add方法添加节点，节点会按其存放的数据的”大小“ 顺序一层一层地依次排列。

自定义的类，这里使用了
Comparable<E>
泛型接口中
compareTo(E b)
方法来比较大小

5.3 TreeSet类常用方法

public boolean add(E o) 向树集添加节点，成功true
public void clear() 删除树集中的所有节点
public E first() 返回树集中第一个节点的数据（最小的节点）
public boolean remove(Object o) 删除树集中的存储参数指定的对象的最小节点，成功true
.
.


示例

MyTreeSet.java


//package com.树集;

import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;

public class MyTreeSet {
public static void main(String[] args) {
TreeSet<Student> mytree = new TreeSet<>();
Student st1, st2, st3;
st1 = new Student(178, "老霍");
st2 = new Student(176, "胖子");
st3 = new Student(158, "羊祯");
mytree.add(st1);
mytree.add(st2);
mytree.add(st3);
Iterator<Student> te = mytree.iterator();// 迭代器
while (te.hasNext()) {
Student stu = te.next();
System.out.println("" + stu.name + " " + stu.height + " cm");// 按身高从矮到高
}
}
}


羊祯 158 cm
胖子 176 cm
老霍 178 cm


6 树映射

TreeMap<K,V>
类实现了
Map<K，V>
接口，称
TreeMap<K,V>
对象为树映射。

public V put(K key,V value) //添加节点


树映射的节点存储”关键字/值“对，树映射保证节点是按照节点中的关键字升序排列的。

示例

使用TreeMap，分别按照学生的身高和体重排序节点。

//package com.树映射;

import java.util.*;

class StudentKey implements Comparable<StudentKey> {
double d = 0;

public StudentKey(double d) {
this.d = d;
}

@Override
public int compareTo(StudentKey o) {
if ((this.d - o.d) == 0) {
return -1;
}
return (int) ((this.d - o.d) * 1000);
}
}

class Student {
String name = null;
double weight, height;

public Student(String name, double weight, double height) {
super();
this.name = name;
this.weight = weight;
this.height = height;
}
}

public class MyTreeMap {
public static void main(String[] args) {
final int NUMBER = 3;
TreeMap<StudentKey, Student> treemap = new TreeMap<>();
String[] str = { "舒克", "贝塔", "坦克" };
double[] weight = { 78, 67, 45 };
double[] height = { 178, 156, 158 };
Student[] student = new Student[NUMBER];
for (int k = 0; k < student.length; k++) {
student[k] = new Student(str[k], weight[k], height[k]);// 把数据存到student数组中
}
StudentKey[] key = new StudentKey[NUMBER];
for (int k = 0; k < key.length; k++) {
key[k] = new StudentKey(student[k].weight); // 把体重数据存到key数组中
}
for (int k = 0; k < student.length; k++) {
treemap.put(key[k], student[k]);// 存到树映射 按体重排序
}
// System.out.println("treemap.keySet"+treemap.keySet());
// System.out.println("treemap.value()"+treemap.values());
// System.out.println("treemap"+treemap);
System.out.println("按体重排序：");
Collection<Student> collection = treemap.values(); // 存储的只是value，然后排序
/**
* Collection 集合接口， Collections
* 是一个包装类，用于元素的排序，搜索及线程安全等操作，服务于Collection框架
*/
Iterator<Student> iter = collection.iterator();// 迭代器，快速遍历集合
while (iter.hasNext()) {
Student stu = iter.next();
System.out.println("姓名:" + stu.name + " 体重:" + stu.weight);
}
treemap.clear();

for (int k = 0; k < key.length; k++) {
key[k] = new StudentKey(student[k].height);
}
for (int k = 0; k < student.length; k++) {
treemap.put(key[k], student[k]);// 按身高排序
}
System.out.println("按身高排序：");
collection = treemap.values();
iter = collection.iterator();
while (iter.hasNext()) {
Student stu = iter.next();
System.out.println("姓名:" + stu.name + " 身高:" + stu.height);
}
treemap.clear();

}
}


按体重排序：
姓名:坦克 体重:45.0
姓名:贝塔 体重:67.0
姓名:舒克 体重:78.0
按身高排序：
姓名:贝塔 身高:156.0
姓名:坦克 身高:158.0
姓名:舒克 身高:178.0


7 自动装箱和拆箱

JDK1.5 新增了自动装箱和拆箱功能，在没有自动装箱和拆箱功能之前，不能将基本数据类型添加到类似链表的数据结构中。 JDK1.5后，程序允许这样的操作，系统会自动完成基本类型到相应对象的转换（自动装箱）。当从一个数据结构中获取的对象时，如果该对象是基本类型的封装对象，那么系统自动完成对象到基本类型的转换（自动拆箱）。

import java.util.*;
public class Main {
public static void main(String args[]) {
ArrayList<Integer> list=new ArrayList<Integer>();
for(int i=0;i<10;i++) {
list.add(i);  //自动装箱,实际添加到list中的是new Integer(i)。
}
for(int k=list.size()-1;k>=0;k--) {
int m=list.get(k);  //自动拆箱,获取Integer对象中的int型数据
System.out.printf("%3d",m);
}
}
}


参考

《Java程序设计实用教程》
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标签：  java 泛型 结构 数据
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