Java基础---集合

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海是平的

6289人浏览 · 2013-08-31 16:04:45

海是平的 · 2013-08-31 16:04:45 发布

第一讲集合框架

先看下面的图：

这就是集合框架的构成。由于数据结构的不同，有不同的集合，也叫容器。下面是集合类的简单介绍。

一、为什么出现集合类？

面向对象语言对事物的体现都是以对象的形式，所以为了方便对多个对象的操作，就对对象进行存储，集合就是存储对象最常用的一种方式。

二、数组和集合类同是容器，有何不同？

数组虽然也可以存储对象，但长度是固定的；集合长度是可变的。数组中可以存储基本数据类型，集合只能存储对象。

三、集合类的特点

集合只用于存储对象，集合长度是可变的，集合可以存储不同类型的对象。

第二讲 Collection

Collection是集合框架中的常用接口。其下有两个子接口：List（列表），Set（集）。

所属关系：

Collection

|--List//元素是有序的，元素可以重复。因为该集合体系有索引。

|--Set//元素是无序的，元素不可以重复。

一、Collection接口中的常见操作

1、添加元素

add(Objectobj); //add方法的参数类型是Object。以便于接收任意类型对象。

2、删除元素

remove(Objectobj);

removeAll(另一集合);//调用者只保留另一集合中没有的元素。

clear();//清空集合

3、判断元素

contains(Objectobj);//判断是否存在obj这个元素

isEmpty();//是否为空

4、获取个数，集合长度

size();

5、取交集

retainAll(另一集合);//调用者只保留两集合的共性元素。

注：集合中存储的都是对象的引用（地址）。

二、迭代

1、概述

迭代是取出集合中元素的一种方式。

对于集合的元素取出这个动作：

当不足以用一个函数来描述，需要用多个功能来体现，所以就将取出这个动作封装成一个对象来描述。就把取出方式定义在集合的内部，这样取出方式就可以直接访问集合内部的元素。那么取出方式就被定义成了内部类。

而每一个容器的数据结构不同，所以取出的动作细节也不一样。但是都具有共性内容：判断和取出。那么就可以将这些共性抽取。

那么这些内部类都符合一个规则（或者说都抽取出来一个规则）。该规则就是Iterator。通过一个对外提供的方法：iterator();，来获取集合的取出对象。

因为Collection中有iterator方法，所以每一个子类集合对象都具备迭代器。

2、迭代的常见操作

hasNext();//有下一个元素，返回真

next();//取出下一个元素

remove();//移除

注：在迭代时循环中next调用一次，就要hasNext判断一次。

使用：

ArrayList a=newArrayList();//创建一个集合

Iteratorit=a.iterator();//获取一个迭代器，用于取出集合中的元素。

第一种打印方式：

for(Iterator iter = a.iterator();iter.hasNext(); )

{

System.out.println(iter.next());

}

第二种打印方式：

Iteratoriter = a.iterator();

while(iter.hasNext())

{

System.out.println(iter.next());

}

3、迭代注意事项

迭代器在Collcection接口中是通用的，它替代了Vector类中的Enumeration(枚举)。
迭代器的next方法是自动向下取元素，要避免出现NoSuchElementException。
迭代器的next方法返回值类型是Object，所以要记得类型转换。

第三讲 List

一、List

组成

List：元素是有序的，元素可以重复。因为该集合体系有索引。

|--ArrayList：底层的数据结构使用的是数组结构。特点：查询速度很快。但是增删稍慢。线程不同步。

|--LinkedList：底层使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。线程同步。被ArrayList替代了。

二、List的特有方法

凡是可以操作角标的方法都是该体系特有的方法。

1、增

booleanadd(index,element);//指定位置添加元素

BooleanaddAll(index,Collection);//在指定位置增加给定集合中的所有元素，若省略位置参数，则在当前集合的后面依次添加元素

2、删

Booleanremove(index);//删除指定位置的元素

3、改

set(index,element);//修改指定位置的元素。

4、查

get(index);//通过角标获取元素

subList(from,to);//获取部分对象元素

5、其他

listIterator();//List特有的迭代器

indexOf(obj);//获取元素第一次出现的位置，如果没有则返回-1

注：List集合判断元素是否相同，移除等操作，依据的是元素的equals方法。

三、ListIterator

1、概述

ListIterator是List集合特有的迭代器，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。所以在迭代器时，只能用迭代器的方法操作元素。可是Iterator方法是有限的，只能对元素进行判断，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：ListIterrator。该接口只能通过List集合的ListIterator方法获取。

2、ListIterator特有的方法

add(obj);//增加

set(obj);//修改为obj

hasPrevious();//判断前面有没有元素

previous();//取前一个元素

四、枚举Enumeration

枚举：

就是Vector特有的取出方式。Vector有三种取出方式。

其实枚举和迭代是一样的。因为枚举的名称以及方法的名称都过长。所以被迭代器取代了。

特有方法：

addElement(obj);//添加元素，相当于add(obj);

Enumerationelements();//Vector特有取出方式(枚举)

hasMoreElements();//相当于Iterator的hasNext()方法

nextElements();//相当于Iterator的next()方法

例：

Vector v=new Vector();
	for(Enumeration e=v.elements();e.hasMoreElements();)
{
	System.out.println(e.nextElements());
}

五、LinkedList

LinkedList：底层使用的是链表数据结构。特点：增删速度很快，查询稍慢。

特有方法：

1、增

addFirst();

addLast();

2、获取

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

getFirst();

getLast();

3、删

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

removeFirst();

removeLast();

在JDK1.6以后，出现了替代方法。

1、增

offFirst();

offLast();

2、获取

//获取元素，但是不删除。如果集合中没有元素，会返回null。

peekFirst();

peekLast();

3、删

//获取元素，并删除元素。如果集合中没有元素，会返回null。

pollFirst();

pollLast();

示例：

/*
使用LinkedList模拟一个堆栈或者队列数据结构。

堆栈：先进后出  如同一个杯子。
队列：先进先出 First in First out  FIFO 如同一个水管。

*/
import java.util.*;

class LinkedListTest
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		LinkedList l=new LinkedList();
		l.addFirst("java01");
		l.addFirst("java02");
		l.addFirst("java03");
		l.addFirst("java04");
		l.addFirst("java05");
	
		//堆栈输出
	//	stack(l);
		
		//队列输出
		queue(l);

	}

	//堆栈
	public static void stack(LinkedList l)
	{
		while (!l.isEmpty())
		{
			sop(l.removeFirst());
		}
	}

	//队列
	public static void queue(LinkedList l)
	{
		while(!l.isEmpty())
		{
			sop(l.removeLast());
		}
	}

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

第四讲 Set

一、概述

Set：元素是无序（存入和取出的顺序不一定一致），元素不可以重复。

|--HashSet：底层数据结构是哈希表。线程不同步。保证元素唯一性的原理：判断元素的hashCode值是否相同。如果相同，还会继续判断元素的equals方法，是否为true。

|--TreeSet：可以对Set集合中的元素进行排序。默认按照字母的自然排序。底层数据结构是二叉树。保证元素唯一性的依据：compareTo方法return 0。

Set集合的功能和Collection是一致的。

二、HasSet

HashSet：线程不安全，存取速度快。

可以通过元素的两个方法，hashCode和equals来完成保证元素唯一性。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。

注意：HashSet对于判断元素是否存在，以及删除等操作，依赖的方法是元素的hashCode和equals方法。

示例：

/*
往hashSet集合中存入自定对象
姓名和年龄相同为同一个人，重复元素。去除重复元素
思路：1、对人描述，将人的一些属性等封装进对象
	  2、定义一个HashSet容器，存储人对象
	  3、取出

*/
import java.util.*;

//人描述
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 boolean equals(Object obj)
	{
		if(!(obj instanceof Person))
			return false;
		Person p=(Person)obj;
		return this.name.equals(p.name)&&this.age==p.age;
	}

	public int hashCode()
	{
		return this.name.hashCode()+this.age;
	}
}
class  HashSetTest
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		HashSet h=new HashSet();
		h.add(new Person("shenm",10));
		h.add(new Person("shenm2",6));
		h.add(new Person("shenm1",30));
		h.add(new Person("shenm0",10));
		h.add(new Person("shenm0",10));
		
		getOut(h);

	}

	//取出元素
	public static void getOut(HashSet h)
	{
		for (Iterator it=h.iterator(); it.hasNext(); )
		{
			Person p=(Person)it.next();
			sop(p.getName()+"..."+p.getAge());
		}
	}

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

三、TreeSet

1、特点

a、底层的数据结构为二叉树结构（红黑树结构）

b）可对Set集合中的元素进行排序，是因为：TreeSet类实现了Comparable接口，该接口强制让增加到集合中的对象进行了比较，需要复写compareTo方法，才能让对象按指定需求（如人的年龄大小比较等）进行排序，并加入集合。

java中的很多类都具备比较性，其实就是实现了Comparable接口。

注意：排序时，当主要条件相同时，按次要条件排序。

二叉树示意图

c、保证数据的唯一性的依据：通过compareTo方法的返回值，是正整数、负整数或零，则两个对象较大、较小或相同。相等时则不会存入。

2、Tree排序的两种方式

1）第一种排序方式：自然排序

让元素自身具备比较性。元素需要实现Comparable接口，覆盖compareTo方法。这种方式也被称为元素的自然顺序，或者叫做默认顺序。

示例：

import java.util.*;
//学生类
class Student implements Comparable
{
	private String name;
	private int age;
	Student(String name,int age)
	{
		this.name=name;
		this.age=age;
	}
	public String getName()
	{
		return name;
	}

	public int getAge()
	{
		return age;
	}
	//复写hashCode以便HashSet集合调用
	public int hashCode()
	{
		return name.hashCode()+age;
	}
	//复写equals以便HashSet集合和集合中一些比较方法调用
	public boolean equals(Object obj)
	{
		if(!(obj instanceof Student))
			throw new RuntimeException();
		Student s = (Student)obj;
		return this.name.equals(s.name)&&this.age==s.age;
	}
	//复写compareTo以便TreeSet集合调用
	public int compareTo(Object obj)
	{
		Student s=(Student)obj;
		if(this.age==s.age)
			return this.name.compareTo(s.name);
		return this.age-s.age;
		//return new Integer(this.age).compareTo(new Integer(s.age)); 
	}
}

class  TreeSetTest
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		TreeSet<Student> t=new TreeSet<Student>();
		t.add(new Student("wo1",12));
		t.add(new Student("wosj",2));
		t.add(new Student("wo1sdj",12));
		t.add(new Student("wo6sd",12));
		t.add(new Student("wo",22));

		
		for (Iterator<Student> it=t.iterator(); it.hasNext(); )
		{
			Student s=it.next();
			System.out.println(s.getName()+"....."+s.getAge());
		}
	}
}

2）第二种方式：比较器

当元素自身不具备比较性时，或者具备的比较性不是所需要的。这时就需要让集合自身具备比较性。

在集合初始化时，就有了比较方式。定义一个比较器，将比较器对象作为参数传递给TreeSet集合的构造函数。

比较器构造方式：定义一个类，实现Comparator接口，覆盖compare方法。

当两种排序都存在时，以比较器为主。

示例：

/*
需求：
往TreeSet集合中存储自定义对象学生。
想按照学生的年龄进行排序。

*/

import java.util.*;
//学生类
class Student implements Comparable
{
	private String name;
	private int age;
	Student(String name,int age)
	{
		this.name=name;
		this.age=age;
	}
	public String getName()
	{
		return name;
	}

	public int getAge()
	{
		return age;
	}
	//复写hashCode以便HashSet集合调用
	public int hashCode()
	{
		return name.hashCode()+age;
	}
	//复写equals以便HashSet集合和集合中一些比较方法调用
	public boolean equals(Object obj)
	{
		if(!(obj instanceof Student))
			throw new RuntimeException();
		Student s = (Student)obj;
		return this.name.equals(s.name)&&this.age==s.age;
	}
	//复写compareTo以便TreeSet集合调用
	public int compareTo(Object obj)
	{
		Student s=(Student)obj;
		if(this.age==s.age)
			return this.name.compareTo(s.name);
		return this.age-s.age;
		//return new Integer(this.age).compareTo(new Integer(s.age)); 
	}

}

class  TreeSetTest
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		TreeSet<Student> t=new TreeSet<Student>(new LenCompare());
		t.add(new Student("wo1",12));
		t.add(new Student("wosj",2));
		t.add(new Student("wo1sdj",12));
		t.add(new Student("wo6sd",12));
		t.add(new Student("wo",22));

		
		for (Iterator<Student> it=t.iterator(); it.hasNext(); )
		{
			Student s=it.next();
			System.out.println(s.getName()+"....."+s.getAge());
		}
	}

}
//定义一个比较器，以姓名长度为主要比较
class LenCompare implements Comparator<Student>
{
	public int compare(Student s1,Student s2)
	{
		int num=new Integer(s1.getName().length()).compareTo(new Integer(s2.getName().length()));
		if (num==0)
		{
			return new Integer(s1.getAge()).compareTo(s2.getAge());
		}
		return num;
	}
}

第五讲 Map集合

一、概述

1、简述：

Map<K,V>集合是一个接口，和List集合及Set集合不同的是，它是双列集合，并且可以给对象加上名字，即键（Key）

2、特点：

1）该集合存储键值对，一对一对往里存

2）要保证键的唯一性。

二、Map集合的子类

Map

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

|--HashMap：底层是哈希表数据结构。允许使用null键null值，该集合是不同步的。JDK1.2，效率高。

|--TreeMap：底层是二叉树数据结构。线程不同步。可以用于给Map集合中的键进行排序。

Map和Set很像。其实Set底层就是使用了Map集合。

三、Map集合的常用方法

1、添加

Vput(K key,V value);//添加元素，如果出现添加时，相同的键，那么后添加的值会覆盖原有键对应值，并put方法会返回被覆盖的值。

voidputAll(Map <? extends K,? extends V> m);//添加一个集合

2、删除

clear();//清空

Vremove(Object key);//删除指定键值对

3、判断

containsKey(Objectkey);//判断键是否存在

containsValue(Objectvalue)//判断值是否存在

isEmpty();//判断是否为空

4、获取

Vget(Object key);//通过键获取对应的值

size();//获取集合的长度

Collection<V>value();//获取Map集合中所以得值，返回一个Collection集合

还有两个取出方法，接下来会逐个讲解：

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

Set<K> keySet();

注：HashMap集合可以通过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。

四、Map集合的两种取出方式

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。

1、Set<K> keySet()：将Map中所以的键存入到Set集合。因为Set具备迭代器。所以可以通过迭代方式取出所以键的值，再通过get方法。获取每一个键对应的值。

示例：

/*
每一个学生都有对应的归属地。
学生Student，地址String。
学生属性：姓名，年龄。
注意：姓名和年龄相同的视为同一个学生。
保证学生的唯一性。

思路：1、描述学生类
	  2、定义一个Map集合，存储学生对象和地址值
	  3、获取Map中的元素
*/

import java.util.*;

//描述学生类
class Student implements Comparable<Student>
{
	private String name;
	private int age;
	Student(String name,int age)
	{
		this.name=name;
		this.age=age;
	}
	public String getName()
	{
		return name;
	}

	public int getAge()
	{
		return age;
	}

	//复写hashCode
	public int hashCode()
	{
		return name.hashCode()+age*33; 
	}
	//复写equals，比较对象内容
	public boolean equals(Object obj)
	{
		if(!(obj instanceof Student))
			throw new ClassCastException("类型不匹配");
		Student s=(Student)obj;
		return this.name.equals(s.name)&&this.age==s.age;
	}

	//复写compareTo,以年龄为主
	public int compareTo(Student c)
	{
		int num=new Integer(this.age).compareTo(new Integer(c.age));
		if(num==0)
		{
			return this.name.compareTo(c.name);
		}
		return num;
	}

	//复写toString，自定义输出内容
	public String toString()
	{
		return name+"..."+age;
	}

}
class  HashMapTest
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		HashMap<Student,String > hm=new HashMap<Student,String >();
		hm.put(new Student("zhangsan",12),"beijing");
		hm.put(new Student("zhangsan",32),"sahnghai");
		hm.put(new Student("zhangsan",22),"changsha");
		hm.put(new Student("zhangsan",62),"USA");
		hm.put(new Student("zhangsan",12),"tianjing");

		keyset(hm);
	}

	//keySet取出方式
	public static void keyset(HashMap<Student,String> hm)
	{
		Iterator<Student> it=hm.keySet().iterator();

		while(it.hasNext())
		{
			Student s=it.next();
			String addr=hm.get(s);
			System.out.println(s+":"+addr);
		}
	}
}

2、Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()：将Map集合中的映射关系存入到Set集合中，而这个关系的数据类型就是：Map.Entry

其实，Entry也是一个接口，它是Map接口中的一个内部接口。

 interface Map
     {
          public static interface Entry
          {
               public abstract Object getKey();
               public abstract Object getValue();
          }
	 }

示例：

同上面示例的学生类----

class  HashMapTest
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		HashMap<Student,String > hm=new HashMap<Student,String >();
		hm.put(new Student("zhangsan",12),"beijing");
		hm.put(new Student("zhangsan",32),"sahnghai");
		hm.put(new Student("zhangsan",22),"changsha");
		hm.put(new Student("zhangsan",62),"USA");
		hm.put(new Student("zhangsan",12),"tianjing");

		entryset(hm);
	}
//entrySet取出方式
	public static void entryset(HashMap<Student,String> hm)
	{
		Iterator<Map.Entry<Student,String>> it=hm.entrySet().iterator();

		while(it.hasNext())
		{
			Map.Entry<Student,String> me=it.next();
			Student s=me.getKey();
			String addr=me.getValue();
			System.out.println(s+":::"+addr);
		}
	}
}

关于Map.Entry：

Map是一个接口，其实，Entry也是一个接口，它是Map的子接口中的一个内部接口，就相当于是类中有内部类一样。为何要定义在其内部呢？

原因：a、Map集合中村的是映射关系这样的两个数据，是先有Map这个集合，才可有映射关系的存在，而且此类关系是集合的内部事务。

b、并且这个映射关系可以直接访问Map集合中的内部成员，所以定义在内部。

五、Map集合的应用及扩展

1、何时使用Map集合：当量数据之间存在着映射关系的时候，就应该想到使用Map集合。

2、示例：

获取该字符串中的字母出现的次数，如："sjokafjoilnvoaxllvkasjdfns"；希望打印的结果是：a(3)c(0).....

通过结果发现，每个字母都有对应的次数，说明字母和次数之间有映射关系。代码如下：

/*
思路：1、将字符串转换为字符数组
	  2、定义一个TreeMap集合，用于存储字母和字母出现的次数
	  3、用数组去遍历集合，如果集合中有该字母则次数加1，如果集合中没有则存入
	  4、将TreeMap集合中的元素转换为字符串
*/
package TreeMapTest;
import java.util.*;

class CharCount
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		String s="sdfgzxcvasdfxcvdf";
		System.out.println("s中各字母出现的次数："+charCount(s));
	}

	//定义一个方法获取字符串中字母出现的次数
	public static String charCount(String str)
	{
		char[] cha=str.toCharArray();//转换为字符数组

		//定义一个TreeMap集合，因为TreeMap集合会给键自动排序
		TreeMap<Character,Integer> tm=new TreeMap<Character,Integer>();

		int count=0;//定义计数变量
		for (int x=0;x<cha.length ;x++ )
		{
			if(!(cha[x]>='a'&&cha[x]<='z'||cha[x]>='A'&&cha[x]<='Z'))
				continue;//如果字符串中非字母，则不计数
			Integer value=tm.get(cha[x]);//获取集合中的值
			if(value!=null)//如果集合中没有该字母，则存入
				count=value;
			count++;
			tm.put(cha[x],count);//存入键值对
			count=0;//复位计数变量
		}
		 
		 StringBuilder sb=new StringBuilder();//定义一个容器

		//遍历集合，取出并以题目格式存入容器中
		for(Iterator<Character> it=tm.keySet().iterator();it.hasNext();)
		{
			Character ch=it.next();
			Integer value=tm.get(ch);
			sb.append(ch+"("+value+")");
		}
		return sb.toString();//返回字符串	 
	}
}

六、Map扩展知识

在很多项目中，应用比较多的是一对多的映射关系，这就可以通过嵌套的形式将多个映射定义到一个大的集合中，并将大的集合分级处理，形成一个体系。

如：

/*
map扩展知识。
map集合被使用是因为具备映射关系。
以下是班级对应学生，而学生中学号对应着姓名的映射关系：
"yureban"   Student("01" "zhangsan");

"yureban" Student("02" "lisi");

"jiuyeban" "01" "wangwu";
"jiuyeban" "02" "zhaoliu";

就如同一个学校有多个教室。每一个教室都有名称。
*/
import java.util.*;

class  MapExpandKnow
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		//预热班集合
		HashMap<String,String> yureban=new HashMap<String,String>();
		//就业班集合
		HashMap<String,String> jiuyeban=new HashMap<String,String>();
		//学校集合
HashMap<String,HashMap<String,String>> czbk=new HashMap<String,HashMap<String,String>>();
		
		//学校中班级集合和名称的映射
		czbk.put("yureban",yureban);
		czbk.put("jiuyueban",jiuyeban);
		
//预热班级中学号与姓名的映射
		yureban.put("01","zhangsan");
		yureban.put("02","lisi");
		
		//就业班级中学号与姓名的映射
		jiuyeban.put("01","wangwu");
		jiuyeban.put("02","zhouqi");
			
			//直接显示全部学生信息
		getAllStudentInfo(czbk);

	}
	//定义一个方法获取全部学生信息，包括在哪个班级，叫什么名字，学号多少
	public static void getAllStudentInfo(HashMap<String ,HashMap<String,String>> hm)
	{
		for (Iterator<String> it=hm.keySet().iterator();it.hasNext() ; )//用keySet取出方式
		{
			String s= it.next();//班级名称
			System.out.println(s+":");
			HashMap<String,String> stu=hm.get(s);//班级集合

			getStudentInfo(stu);
		}
	}
	
	//获取班级中学生的信息，包括姓名和学号
	public static void getStudentInfo(HashMap<String,String> hm)
	{
		for (Iterator<String> it=hm.keySet().iterator();it.hasNext() ; )
		{
			String key=it.next();//学号
			String value=hm.get(key);//姓名
			System.out.println(key+"..."+value);
		}
	}
}

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