java自学笔记12：java中的集合框架（上）

一.集合框架

1.概念与作用

2.体系结构

3.实际应用

集合的概念：

现实生活中：很多的事物凑在一起

数学中的集合：具有共同属性的事物的总体

java中的集合类：是一种工具类，就像是容器，存储任意数量的具有共同属性的对象。

集合的作用：

在类的内部，对数据进行组织；

简单而快速的搜索大数量的条目；

有的集合接口，提供了一系列排列有序的元素，并且可以在序列中间快速的插入或者删除有关元素；

有的集合接口，提供了映射关系，可以通过关键字（key）去快速查找到对应的唯一对象，而这个关键字可以是任意类型。

与数组的对比—为何选择集合而不是数组

1.数组的长度和容量都是固定的，集合的长度或容量是动态扩展的

2.数组只能通过下标访问元素，类型固定，而有的集合可以通过任意类型查找所映射的具体对象

java集合框架体系结构

Collection：存储的都是单身对象

List（序列）有序，ArrayList

Queue（队列）有序，LinkedList

Set（集）无序，HashSet



Map：存储的都是夫妇，成对出现

HashMap

二.Collection接口&List接口简介

1.Collection接口，子接口以及实现类

Collection接口是List，Set和Queue接口的父接口

定义了可用于操作List，Set和Queue的方法-增删改查

2.List接口及其实现类—ArrayList

List是元素有序并且可以重复的集合，被称为序列

List可以精确的控制每个元素的插入位置，或删除某个位置元素

ArrayList—数组序列，是List的一个重要实现类

ArrayList底层是由数组实现的

实现功能—模拟学生选课功能

*选择课程（往集合中添加课程）

*删除所选的某门课程（删除集合中的元素）

*查看所选课程

*修改所选课程

代码示例：

创建学生类和课程类

package com.vishuo.collection;

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;//Set和List一样，都是Collection的子接口

/*
* 学生类
*
* */
public class Student {
public String id;
public String name;

public Set courses;

public Student(String id,String name){
this.id = id;
this.name = name;
//实例化
this.courses  =new HashSet();
}
}

package com.vishuo.collection;

/*
* 课程类：在实际开发中，要实现属性的私有化，通过setter和getter方法进行访问
* */
public class Course {

public String id;
public String name;

public Course(String id,String name){
this.id = id;

this.name = name;
}
public Course(){

}
}

package com.vishuo.collection;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

/*
* 备选课程类
* */

public class ListTest {
/*
* 用于存放备选课程的List
*/
public List coursesToSelect;

public ListTest() {
this.coursesToSelect = new ArrayList();
}
/*
* 用于往CoursesToSelect中添加备选课程
*/

public void testAdd() {
// 创建一个课程对象，并通过调用add方法，添加到备选课程List中
Course cr1 = new Course("1", "数据结构");
coursesToSelect.add(cr1);
Course temp = (Course) coursesToSelect.get(0);// 对象存入集合都变成object类型，取出时需要类型转换
;
System.out.println("添加了课程：" + temp.id + ":" + temp.name);

Course cr2 = new Course("2", "C语音");
coursesToSelect.add(0, cr2);
Course temp2 = (Course) coursesToSelect.get(0);
System.out.println("添加了课程：" + temp2.id + ":" + temp2.name);

coursesToSelect.add(cr1);
Course temp0 = (Course) coursesToSelect.get(2);// 对象存入集合都变成object类型，取出时需要类型转换
;
System.out.println("添加了课程：" + temp0.id + "
4000
:" + temp0.name);

/**
* Course cr3 = new Course("3", "test"); coursesToSelect.add(4,cr3);
* 会报数组下标越界异常
*
* 添加了课程：1:数据结构Exception in thread "main" 添加了课程：2:C语音
* java.lang.IndexOutOfBoundsException: Index: 4, Size: 2 at
* java.util.ArrayList.rangeCheckForAdd(ArrayList.java:661) at
* java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:473) at
* com.vishuo.collection.ListTest.testAdd(ListTest.java:35) at
* com.vishuo.collection.ListTest.main(ListTest.java:41)
*/

Course[] coures = { new Course("3", "离散数学"), new Course("4", "汇编语音") };
coursesToSelect.addAll(Arrays.asList(coures));
Course temp3 = (Course) coursesToSelect.get(3);
Course temp4 = (Course) coursesToSelect.get(4);
System.out.println("添加了两门课程：" + temp3.id + ":" + temp3.name + ";" + temp4.id + ":" + temp4.name);

Course[] course2 = { new Course("5", "高等数学"), new Course("6", "大学英语") };
coursesToSelect.addAll(2, Arrays.asList(course2));

Course temp5 = (Course) coursesToSelect.get(2);
Course temp6 = (Course) coursesToSelect.get(3);
System.out.println("添加了两门课程：" + temp5.id + ":" + temp5.name + ";" + temp6.id + ":" + temp6.name);

}

/**
* 取得List中的元素的方法
*
* @author mac
*
*/

public void testGet() {
int size = coursesToSelect.size();
System.out.println("有如下课程待选:");
for (int i = 0; i < size; i++) {
Course cr = (Course) coursesToSelect.get(i);
System.out.println("课程：" + cr.id + ":" + cr.name);
}
}

/*
* 通过迭代器来遍历List
*/
public void testIterator() {
// 通过集合的iterator方法，取得迭代器的示例
Iterator it = coursesToSelect.iterator();
System.out.println("有如下课程待选(通过迭代器访问):");
while (it.hasNext()) {
Course cr = (Course) it.next();
System.out.println("课程：" + cr.id + ":" + cr.name);
}
}

/*
* 通过for each 方法访问集合元素
*/
public void testForEach() {
System.out.println("有如下课程待选(通过for each访问):");
for (Object obj : coursesToSelect) {
Course cr = (Course) obj;
System.out.println("课程：" + cr.id + ":" + cr.name);
}
}

/*
* 修改List中的元素
*/
public void testModify() {
coursesToSelect.set(4, new Course("7", "毛概"));
}

/*
* 删除List中的元素
*/
public void testRemove() {
// Course cr= (Course)coursesToSelect.get(4);
// System.out.println("我是课程："+cr.id+":"+cr.name+",我即将被删除");
// coursesToSelect.remove(cr);
// System.out.println("即将删除4位置上的课程！");
// coursesToSelect.remove(4);
System.out.println("即将删除4位置和5上的课程！");
Course[] coures = { (Course) coursesToSelect.get(4), (Course) coursesToSelect.get(5) };
coursesToSelect.removeAll(Arrays.asList(coures));
System.out.println("成功删除课程！");
testForEach();
}

/*
* 往List中添加一些奇怪的东西
*/
public void testType() {
/*
* System.out.println("能否往List中添加一些奇怪的东西呢！？");
coursesToSelect.add("我不是课程，我只是一个无辜的字符串");

* Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: java.lang.String cannot be cast to com.vishuo.collection.Course
at com.vishuo.collection.ListTest.testForEach(ListTest.java:105)
at com.vishuo.collection.ListTest.main(ListTest.java:146)
*/

}

public static void main(String[] args) {
ListTest lt = new ListTest();
lt.testAdd();
lt.testType();
lt.testForEach();
// lt.testGet();
// lt.testIterator();
// lt.testForEach();
// lt.testModify();
// lt.testForEach();
// lt.testRemove();
}
}

二.泛型

集合中的元素，可以是任意类型的对象（对象的引用）

：如果把某个对象放入集合，则会忽略他的类型，而把他当做Object处理

泛型则是规定了某个集合只可以存放特定类型的对象

：会在编译期间进行类型检查

可以直接按指定类型获取集合元素

注意：

1.泛型集合中的限定类型，不能使用基本数据类型。

2.可以通过使用包装类限定允许存入的基本数据类型。

代码示例：

创建Course的子类ChildCourse类

package com.vishuo.collection;

public class ChildCourse extends Course {

}

package com.vishuo.collection;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class TestGeneric {

/*
* 带有泛型-Course的List的类型属性
*/
public List<Course> courses;

public TestGeneric(){
this.courses = new ArrayList<Course>();
}

/*
* 测试添加
*/
public void testAdd(){
Course cr1 = new Course("1","大学语文");
courses.add(cr1);
//泛型集合中，不能添加泛型规定的类型及其子类型以外的对象，否则会报错！
//    courses.add("能否添加进一些奇怪的东西呢？");
Course cr2 =new Course("2","java基础");
courses.add(cr2);
}

/*
* 测试循环遍历
*/
public void testForEach(){
for(Course cr:courses){
System.out.println(cr.id+":"+cr.name);
}
}

/*
* 泛型结合可以添加泛型的子类型的对象实例
*/
public void testChild(){
ChildCourse ccr = new ChildCourse();
ccr.id = "3";
ccr.name ="我是子类型的课程对象实例";
courses.add(ccr);
}

/*
* 泛型不能使用基本类型
*/
public void testBasicType(){
List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
list.add(1);
System.out.println("基本类型必须使用包装类作为泛型！"+list.get(0));
}

public static void main(String[] args){
TestGeneric tg = new TestGeneric();
tg.testAdd();
tg.testForEach();
tg.testChild();
tg.testForEach();
tg.testBasicType();
}
}

学生选课—通过Set集合管理课程

Set接口及其实现类—HashSet

：Set是元素无序并且不可以重复的集合，被称为集

：HashSet—哈希集，是Set的一个重要实现类



案例功能说明：

：提供备选课程

：创建学生对象，并给该学生添加三门课程（添加在学生的courses—Set类型的属性中）

：显示备选课程

：循环三次，每次输入课程ID

：往学生的courses属性中添加与输入的ID匹配的课程

：输出学生选择的课程

修改Student类

package com.vishuo.collection;

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;//Set和List一样，都是Collection的子接口

/*
* 学生类
*
* */
public class Student {
public String id;
public String name;

public Set<Course> courses;

public Student(String id,String name){
this.id = id;
this.name = name;
//实例化
this.courses  =new HashSet<Course>();
}
}

package com.vishuo.collection;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.Scanner;

public class SetTest {

public List<Course> coursesToSelect;

public SetTest(){
coursesToSelect = new ArrayList<Course>();

}

public void testAdd() {
// 创建一个课程对象，并通过调用add方法，添加到备选课程List中
Course cr1 = new Course("1", "数据结构");
coursesToSelect.add(cr1);
Course temp = (Course) coursesToSelect.get(0);// 对象存入集合都变成object类型，取出时需要类型转换
;
//      System.out.println("添加了课程：" + temp.id + ":" + temp.name);

Course cr2 = new Course("2", "C语音");
coursesToSelect.add(0, cr2);
Course temp2 = (Course) coursesToSelect.get(0);
//      System.out.println("添加了课程：" + temp2.id + ":" + temp2.name);

//      coursesToSelect.add(cr1);
//      Course temp0 = (Course) coursesToSelect.get(2);// 对象存入集合都变成object类型，取出时需要类型转换
//      ;
//      System.out.println("添加了课程：" + temp0.id + ":" + temp0.name);

/**
* Course cr3 = new Course("3", "test"); coursesToSelect.add(4,cr3);
* 会报数组下标越界异常
*
* 添加了课程：1:数据结构Exception in thread "main" 添加了课程：2:C语音
* java.lang.IndexOutOfBoundsException: Index: 4, Size: 2 at
* java.util.ArrayList.rangeCheckForAdd(ArrayList.java:661) at
* java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:473) at
* com.vishuo.collection.ListTest.testAdd(ListTest.java:35) at
* com.vishuo.collection.ListTest.main(ListTest.java:41)
*/

Course[] coures = { new Course("3", "离散数学"), new Course("4", "汇编语音") };
coursesToSelect.addAll(Arrays.asList(coures));
Course temp3 = (Course) coursesToSelect.get(2);
Course temp4 = (Course) coursesToSelect.get(3);
//      System.out.println("添加了两门课程：" + temp3.id + ":" + temp3.name + ";" + temp4.id + ":" + temp4.name);

Course[] course2 = { new Course("5", "高等数学"), new Course("6", "大学英语") };
coursesToSelect.addAll(2, Arrays.asList(course2));

Course temp5 = (Course) coursesToSelect.get(2);
Course temp6 = (Course) coursesToSelect.get(3);
//      System.out.println("添加了两门课程：" + temp5.id + ":" + temp5.name + ";" + temp6.id + ":" + temp6.name);

}

/*
* 通过for each 方法访问集合元素
*/
public void testForEach() {
System.out.println("有如下课程待选(通过for each访问):");
for (Object obj : coursesToSelect) {
Course cr = (Course) obj;
System.out.println("课程：" + cr.id + ":" + cr.name);
}
}

public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
SetTest st = new SetTest();
st.testAdd();
st.testForEach();
//创建一个学生对象
Student student = new Student("1","小敏");
System.out.println("欢迎学生："+student.name+"选课！");
//创建一个Scanner对象，用来接收从键盘输入的课程ID
Scanner console = new Scanner(System.in);

for(int i = 0;i<3;i++){
System.out.println("请输入课程ID");
String courseId = console.next();
for(Course cr: st.coursesToSelect){
if(cr.id.equals(courseId)){
student.courses.add(cr);
/*
* Set中，添加某个对象，无论添加多少次
* 最终只会保留一个该对象（的引用）
* 并且，保留的是第一次添加的哪一个
*/
//                  student.courses.add(cr);
}
}
}
st.testForEachForsET(student);
}

public void testForEachForsET(Student student){
//打印输出，学生所选的课程！
System.out.println("共选择了：" + student.courses.size() +"门课程");
for(Course cr:student.courses){
System.out.println("选择了课程：" +cr.id +":"+cr.name);
}
}
}