黑马程序员-day14-集合框架(Colection)

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集合类
思考：
1.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。
2.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。

集合框架的构成及分类



集合概述：
Java是面向对象语言，如果我们要针对多个对象进行操作，就必须对多个对象进行存储。
而对多个元素进行存储，前面我们学习过数组，数组的弊端，长度固定。这样，数组将不能满足变化的要求。所以，Java就提供了集合供我们使用。

集合的特点：
1.长度可以发生改变。
2.只能存储对象。
3.可以存储多种类型对象(一般存储的还是同一种，因为1.5JDK的新特性 泛型)。

集合和数组的区别：
1.长度
  数组固定。
  集合可变。
2.存储元素
  数组可以是基本类型，也可以是引用类型。
  集合只能是引用类型。（JDK1.5以后还可以存储基本数据类型，因为JDK1.5自动装箱拆箱）
3.储存是否是同一类型
  数组元素类型一致。
  集合元素类型可以不一致。（建议还是同一种类型，因为JDK1.5出现了泛型）
4.功能是否一致
  数组只能对数据进行存取操作，当然删除数组中的元素还可以删除，就是null。
  集合不但可以对数据进行基本操作，还提供了更强大的功能，比如删除 修改...。

集合体系的由来
集合是存储多个元素的容器，但是，由于数据结构不同，Java就提供了多种集合类。
而这多种集合类有共性的功能，所以，通过不断的向上抽取，最终形成了集合体系
结构。

为什么会出现这么多的容器呢？
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。
数据结构：数据存储的方式。

如何学习和使用一个继承体系呢?
学习顶层：因为顶层定义的是共性内容。
使用底层：因为底层才是具体的实现。
简单一句话：参阅顶层内容，建立底层对象。


集合框架中的常用接口
1.Collection接口有两个子接口：
  List（列表） ，Set（集）
2.List和Set的区别？
  List：可存放重复元素，元素存取是有序的。因为该集合体系有索引。
  Set：不可以存放重复元素，元素存取是无序的(存入和取出顺序不一定一致)。

Collection定义了集合框架的共性功能。
1.添加
add(e);
addAll(collection);
2.删除
remove(e);
removeAll(collection);
clear();
3.判断。
contains(e);
isEmpty();
4.获取
iterator();
size();
5.获取交集。
retainAll();
6.集合变数组。
toArray();

Collection共性功能实例

import java.util.List;import java.util.ArrayList;public class CollectionDemo{public static void main(String[] args){ArrayList al = new ArrayList();//添加一个元素al.add("张三");al.add("李四");al.add("王五");sop(al.get(1));//输出一个元素al.remove("王五");//删除一个元素sop(al.size());//打印下集合的长度 结果为2.因为删了一个al.clear();//清空集合sop(al.contains("王五"));//判断该列表中是否有这个元素sop(al.isEmpty);//判断该列表是否为空method();}//取交集和取交集public static void method(){List list1 = new ArrayList();list1.add("张三");list1.add("李四");list1.add("王五");List list2 = new ArrayList();list2.add("张三");list2.add("李四");list2.add("赵六");//list1.retainAll(list2);//取交集。拿list1元素跟list2的元素比，如果相同就保留。调用父类的方法//sop(list1);list1.removeAll(list2);//删除交集。拿list1的元素跟list2的元素比，如果相同就删除。调用父类的方法sop(list1);}public static void sop(Object obj){System.out.println(obj);}}

注意：
1.直接存储基本类型值也是可以的，因为JDK1.5后，有自动装箱技术，会将基本数据类转换成数据对象。JDK1.4绝对不行，因为集合中存放的对象的引用，当直接存放基本类型值的时候，会将这个基本类型值变成一个对象（自动装箱）。
2.集合对象中存储的其实都是元素对象的引用(地址)。
3.add方法的参数是Object类型可以接受所有类型的对象。但会出现向上转型，取出元素时的类型还是Object，不能使用具体对象的特有内容，想要是有特有内容，必须向下转型。集合框架中存放的都是对象的地址。当我们想用对象的特有方法的时候必须向下转型。当我们想直接打印一个集合，其实是调用了这个对象的toString方法，当我们要打印一个对象的长度的时候，首先我们会想到length方法。但是由于我们添加数据的时候用的add方法，而add方法的参数类型是Object，也就说把存进去的数据向上转型了。但是我们都知道Object是没有length方法，此时无法使用length方法。那么就要向下转型才可以，只有使用子类的特有方法size。


List接口中常用的类
List可存放重复元素，元素存取是有序的。因为该集合体系有索引。
1.ArrayList：底层是数组数据结构，查询速度很快，但是增删稍慢，线程不同步，默认10个元素。(线程不同步)
2.LinkedList：底层是链表数据结构，查询很慢，增删速度很快。（线程不同步）
3.Vector：底层是数组数据结构，和ArrayList一样，查询，增删，都很慢，Vector是1.0出现，ArrayList是1.2出现，（线程同步）但已经不用了。

取出List集合中元素的方式：
1.get(int index)：通过脚标获取元素。
2.遍历取出：
  Iterator()：通过迭代方法获取迭代器对象。
  ListIterator():Iterator()的子类，只能用于List集合。
注意：Iterator里面的方法是有限的，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，ListIterator。

迭代器(Iterator)
1.迭代是取出集合中元素的一种方式。如同抓娃娃游戏机中的夹子。
2.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。
3.用法：
  (1)Iterator iter = l.iterator();
     while(iter.hasNext()){
      System.out.println(iter.next());
     }
  (2)for(Iterator iter = iterator();iter.hasNext();){
      System.out.println(iter.next());
     }

迭代器的使用
1.使用步骤
  (1)通过集合对象获取迭代器对象。
  (2)通过迭代器对象判断。
  (3)通过迭代器对象获取。
2.迭代器原理
  由于多种集合的数据结构不同，所以存储方式不同，所以，取出方式也不同。这个时候，我们就把判断和获取功能定义在了一个接口中，将来，遍历哪种集合的时候，只要该集合内部实现这个接口即可。
3.集合的常见使用步骤
  (1)创建集合对象。
  (2)创建元素对象。
  (3)把元素添加到集合中。
  (4)遍历集合。
     通过集合对象获取迭代器对象。
     通过迭代器对象判断。
     通过迭代器对象获取。

遍历自定义对象实例(Iterator)

import java.util.ArrayList;import java.util.Iterator;/* * 遍历自定义对象(Iterator) *///学生类class Student{private String name;private int age;Student(String name, int age){this.name = name;this.age = age;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}}public class IteratorDemo {public static void main(String[] args) {ArrayList al = new ArrayList();al.add(new Student("张三", 20));al.add(new Student("李四", 21));al.add(new Student("王五", 22));for(Iterator it = al.iterator();it.hasNext();){Student stu = (Student)it.next();System.out.println("name:" + stu.getName() + ",age:" + stu.getAge());}}}

Iterator迭代注意事项
1.迭代器是取出方式，会直接访问集合中的元素。所以将迭代器通过内部类的形式来进行描述。通过容器的iterator()方法获取该内部类的对象。
2.迭代器在Collcection接口中是通用的，它替代了Vector类中的Enumeration(枚举)。
3.迭代器的next方法是自动向下取元素，要避免出现NoSuchElementException。
4.迭代器的next方法返回值类型是Object，所以要记得类型转换。
5.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。

思考：为什么next方法的返回类型是Object的呢？
因为add方法的参数是Object类型可以接受所有类型的对象。会出现向上转型，取出元素时的类型还是Object，不能使用具体对象的特有内容，想要是有特有内容，必须向下转型。

列表迭代器(ListIterator)
1.由来：由于Iterator迭代器对数据的操作功能太少，只有对数据进行获取和删除等功能，所以就有了ListIterator迭代器。ListIterator迭代器不仅可以对迭代器进行获取和删除，还可以对迭代器进行添加和修改。
2.特有方法：
  (1)添加
add(E e):将指定的元素插入列表（可选操作）。
  (2)修改 
set(E e):用指定元素替换 next 或 previous 返回的最后一个元素（可选操作）。
  (3)逆向
hasPrevious():逆向遍历列表
previous():返回列表中的前一个元素。

遍历自定义对象及ListIterator特有方法实例(ListIterator)

import java.util.ArrayList;import java.util.ListIterator;/* * 遍历自定义对象，及ListIterator特有方法 *///学生类class Student{private String name;private int age;Student(String name, int age){this.name = name;this.age = age;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}}public class ListIteratorDemo {public static void main(String[] args) {ArrayList al = new ArrayList();al.add(new Student("张三", 20));al.add(new Student("李四", 21));al.add(new Student("王五", 22));ListIterator it = al.listIterator();//遍历元素sop(al);//正向遍历列表while(it.hasNext()){Student stu = (Student)it.next();if(stu.getName() == "李四"){//删除元素it.remove();//添加元素it.add(new Student("赵六", 24));}else if (stu.getName() == "王五") {//修改元素it.set(new Student("贺七", 23));}}System.out.println("修改后：");//遍历元素sop(al);System.out.println("逆向遍历列表：");//逆向遍历列表while(it.hasPrevious()){Student stu = (Student)it.previous();System.out.println("name:" + stu.getName() + ",age:" + stu.getAge());}}//遍历元素，ArrayList的get方法public static void sop(ArrayList al){for(int x = 0; x<al.size(); x++){Student stu = (Student)al.get(x);System.out.println("name:" + stu.getName() + ",age:" + stu.getAge());}}}

面试题：并发修改异常
并发修改异常的产生原因：用迭代器遍历集合，用集合去操作集合。
解决方案：
1.使用集合操作。
2.使用列表迭代器操作。


Vector-枚举(Enumeration)
1.特点：
特有的取出方式：枚举(Enumeration)
2.为什么枚举被迭代器替代了？
  因为枚举的名称以及方法的名称都过长。

Vector实例：

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()){System.out.println(en.nextElement());}}}

LinkedList
1.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，但是元素被删除。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，但不删除元素。如果集合中没有元素，会返回null。

pollFirst();
pollLast();
获取元素，但是元素被删除。如果集合中没有元素，会返回null。

LinkedList实例：

import java.util.*;class LinkedListDemo {public static void main(String[] args) {LinkedList link = new LinkedList();link.addLast("java01");link.addLast("java02");link.addLast("java03");link.addLast("java04");//sop(link);//sop(link.getFirst());//sop(link.getFirst());//sop(link.getLast());//sop(link.removeFirst());//sop(link.removeFirst());//sop("size="+link.size());while(!link.isEmpty()){//移除并返回此列表的最后一个元素sop(link.removeLast());}}public static void sop(Object obj){System.out.println(obj);}}

常见的数据结构
加钱：数据结构+算法+UML+设计模式。

数据结构：
栈,队列,数组,链表。
栈：先进后出。    如同一个杯子
队列：先进先出。如同一个水管
数组：查询快，增删慢。
链表：查询慢，增删快。


栈和队列实例(LinkedList模拟)

/*使用LinkedList模拟一个堆栈或者队列数据结构。*/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.removeFirst();}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");while(!dl.isNull()){System.out.println(dl.myGet());}}}

Set接口中常用的类
元素是无序的（存入和取出顺序不一定一致），元素不可以重复。
1.HashSet：
  (1)定义：底层数据结构是哈希表。线程是不同步的，会出现安全问题，存取速度快。
  (2)HashSet的子类LinkedHashSet：有序。
  内部使用散列以加快查询速度，同时使用链表维护元素插入的次序，在使用迭代器遍历Set时，结果会按元素插入的次序显示。 
2.TreeSet：底层的数据结构是二叉树，线程是不同步的，可以对Set集合中的元素进行排序。
  (1)对Set集合中的元素的进行指定（我们指定的比较器）顺序的排序。不同步。TreeSet底层的数据结构就是二叉树。
  
注意：
1.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。
2.集合只能保存引用数据类型，也就是存储的是对象的地址值，而不是对象本身。集合中的元素相当于引用类型变量。
3.如果使用的集合涉及到了频繁的插入，建议使用LinkedList。


HashSet

import java.util.HashSet;import java.util.Iterator;public class HashSetDemo {public static void main(String[] args) {HashSet hs = new HashSet();hs.add("java-01");hs.add("java-02");hs.add("java-03");Iterator it = hs.iterator();while(it.hasNext()){sop(it.next());}}public static void sop(Object obj){System.out.println(obj);}}

思考：
1.HashSet是如何保证元素唯一性的呢？
  是通过两个方法，hashCode和equals来完成。如果元素hashCode值相同，才会判断equals是否为true。如果元素的hashCode不同，不会调用equals方法。
2.怎么重写hashCode()和equals()方法呢?
  (1)hashCode():把对象的所有成员变量值相加即可。如果是基本数据类型，就加值。如果是引用类型，就加哈希值。
return name.hasCode()+ age * 27;
  (2)equals(obj):先判断是否是同一类型的对象，再把传递进来的对象进行向下转型。再判断对象的内容是否相同。
if(!(obj instanceof Student)) ;
Student stu = (Student)obj; 
return this.name.equals(stu.name) && this.age == stu.age;
   所有成员变量的值比较。基本类型用==,引用类型用equals()。
注意：
1.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。
2.HashSet在存对象时，自动调用了HashCode()生成哈希码值，如果生成的哈希码值和该HashSet里存在元素的哈希码值相同，再自动调用equals()，反之则不调用equals()。


保证元素唯一性实例：

import java.util.HashSet;import java.util.Iterator;/*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。*///人类class Person{private String name;private int age;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}public Person(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public int hashCode(){HashSetTest.sop(name + ":hashCode");return name.hashCode()+age*50;}public boolean equals(Object obj){//判断是不是同一个类型的对象if(!(obj instanceof Person)){return false;}Person p = (Person)obj;HashSetTest.sop(name + " equals " + p.name);return this.name.equals(p.name) && this.age == p.age;}}public class HashSetTest {public static void main(String[] args) {HashSet hs = new HashSet();hs.add(new Person("张三", 20));hs.add(new Person("李四", 20));hs.add(new Person("张三", 20));hs.add("张三");Iterator it = hs.iterator();while (it.hasNext()) {Object obj = it.next();if(obj instanceof Person){Person p = (Person)obj;sop("name:" + p.getName() + ",age:" + p.getAge());}else {sop(obj);}}}public static void sop(Object obj){System.out.println(obj);}}

TreeSet
思考：

TreeSet的排序是如何进行的呢？
通过compareTo或者compare方法中的来保证元素的唯一性。元素是以二叉树的形式存放的。

TreeSet集合两种实现排序方式：
1.自然排序(元素具备比较性)
  让元素自身具备比较性。元素需要实现Comparable接口，覆盖compareTo方法。也种方式也成为元素的自然顺序，或者叫做默认顺序。调用TreeSet的无参构造，要求对象所属的类实现Comparable接口。
2.比较器排序(集合具备比较性)
  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。调用TreeSet的带参构造，要求构造方法接收一个实现了Comparator接口的对象。

自然排序实例：

import java.util.Iterator;import java.util.TreeSet;/** * 需求： * 1.演示TreeSet的一个特点：把Set集合中元素进行排序 * 2.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。 *  *   记住，排序时，当主要条件相同时，一定判断一下次要条件。 *///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;}//根据年龄来排序public int compareTo(Object obj){if(!(obj instanceof Student)){throw new RuntimeException("不是学生对象");}//向下转型Student stu = (Student)obj;System.out.println(this.name + "compareTo age" + stu.name);//比较    if(this.age > stu.age){    return 1;    }else if(this.age == stu.age){    return this.name.compareTo(stu.name);    }return -1;}}public class TreeSetDemo {public static void main(String[] args) {/*1.演示TreeSet的一个特点：把Set集合中元素进行排序TreeSet ts = new TreeSet();ts.add("abc");ts.add("abc1");ts.add("1abc");ts.add("bbc");//迭代器取出元素for(Iterator iterator = ts.iterator(); iterator.hasNext();){iptOut(iterator.next());}*///2.往TreeSet集合中存储自定义对象学生。TreeSet ts = new TreeSet();ts.add(new Student("张三", 18));ts.add(new Student("李四", 20));ts.add(new Student("王五", 29));ts.add(new Student("赵六", 18));//迭代器取出元素for(Iterator iterator = ts.iterator(); iterator.hasNext();){Student stu = (Student)iterator.next();out(stu.getName() + ":" + stu.getAge());}}public static void out(Object e){System.out.println(e);}}

比较器排序实例：

import java.util.Comparator;import java.util.Iterator;import java.util.TreeSet;/*当元素自身不具备比较性，或者具备的比较性不是所需要的。这时需要让容器自身具备比较性。定义了比较器，将比较器对象作为参数传递给TreeSet集合的构造函数。定义一个类，实现Comparator接口，覆盖compare方法。*///学生类，实现Comparable借口，使元素具备比较性class Student implements Comparable{private String name;private int age;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}Student(String name, int age){this.name = name;this.age = age;}//根据学生的年龄来比较，当年龄相同时再比较姓名public int compareTo(Object obj){//判断是不是本类对象if(!(obj instanceof Student)){throw new RuntimeException("不是Student类对象");}//向下转型Student stu = (Student)obj;System.out.println(this.name + "compareTo age" + stu.name);//比较if(this.age > stu.age){return 1;}else if (this.age == stu.age) {System.out.println(this.name + "compareTo name" + stu.name);return this.name.compareTo(stu.name);}return -1;}}//比较器class MyComparator implements Comparator{public int compare(Object obj1, Object obj2){Student stu1 = (Student)obj1;Student stu2 = (Student)obj2;//先比较姓名，再比较年龄int num = stu1.getName().compareTo(stu2.getName());if(num == 0){if(stu1.getAge() > stu2.getAge()){return 1;}else if(stu1.getAge() < stu2.getAge()){return -1;}return 0;}return num;}}class TreeSetDemo2 {public static void main(String[] args) {TreeSet ts = new TreeSet(new MyComparator());ts.add(new Student("张三 ",20));ts.add(new Student("李四 ",19));ts.add(new Student("王五 ",22));ts.add(new Student("张三 ",20));Iterator it = ts.iterator();while (it.hasNext()) {Student stu = (Student)it.next();System.out.println("name:" +stu.getName() + ",age:" + stu.getAge());}}}

注意：当两种排序都存在时，以比较器为主。