黑马程序员————Java基础之集合框架

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集合框架

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。

数组与集合类的区别：

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（对象的引用地址）。。

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。

Java中集合类的关系图：

 

注：1. 在集合框架中，接口Map和Collection在层次结构上没有任何亲缘关系，它们是截然不同的。

        2. 不要简单的认为集合类就这些，jdk中集合类有很多这些是我们经常用到的而已，Collection、List、Set、Queue和Map都是接口（Interface），不是具体的类实现。

Collection接口：

Collenction接口是集合框架中的常用接口。其下有两个子接口：List，Set。

所属关系：

       Collenction

                 |--List：元素是有序的，元素可以重复。因为该集合体系有索引。

                 |--Set：元素是无序得，元素不可以重复。

Collection定义了集合框架的共性功能。

1，添加

 add(e);

 addAll(collection);

add方法的参数类型是Object。以便于接收任意类型对象。

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();

迭代器：

什么是迭代器呢？

其实就是集合的取出元素的方式。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。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。

如以下代码就是迭代器的使用方式：

<span style="font-family:SimSun;font-size:12px;">01.Iterator it = collection.iterator();  02.while(it.hasNext()){  03.    Object obj = it.next();  04.}  </span>

List：

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:底层使用的链表数据结构。特点：增删速度很快，查询稍慢。线程不同步。

  |--Vector:底层是数组数据结构。线程同步。被ArrayList替代了。因为效率低。

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。

增

 add(index,element);

 addAll(index,Collection);

删

 remove(index);

改

 set(index,element);

查

 get(index):

 subList(from,to);

 listIterator();

 int indexOf(obj):获取指定元素的位置。

 ListIterator listIterator(); 

List集合特有的迭代器。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，在迭代器时，只能用迭代器的放过操作元素，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，ListIterator。该接口只能通过List集合的listIterator方法获取。

listIterator接口特有方法：

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

LinkedList：

底层使用的链表数据结构。特点：增删速度很快，查询稍慢。线程不同步。

LinkedList:特有方法：

添加元素：

addFirst();

addLast();

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();

获取元素，但是元素被删除。如果集合中没有元素，会出现NoSuchElementException

removeFirst();

removeLast();

在JDK1.6出现了替代方法。

添加元素：

offerFirst();

offerLast();

获取元素，但不删除元素。如果集合中没有元素，会返回null。
peekFirst();

peekLast();

获取元素，但是元素被删除。如果集合中没有元素，会返回null。

pollFirst();

pollLast();

Set：

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。

Set集合的功能和Collection是一致的。

   HashSet:底层数据结构是哈希表。是线程不安全的。不同步。

       HashSet是如何保证元素唯一性的呢？

       是通过元素的两个方法，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。

       注意,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。

       

下面通过一个例子来演示以下：

/*需求：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。*/import java.util.*;class HashSetTest {public static void sop(Object obj){System.out.println(obj);}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("a3",13));Iterator it = hs.iterator();while(it.hasNext()){Person p = (Person)it.next();sop(p.getName()+"::"+p.getAge());}}}class Person{private String name;private int age;Person(String name,int age){this.name = name;this.age = age;}public int hashCode(){return name.hashCode()+age*37;}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 String getName(){return name;}public int getAge(){return age;}}

 

TreeSet：可以对Set集合中的元素进行排序。

  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.

  TreeSet排序的第一种方式：让元素自身具备比较性。元素需要实现Comparable接口，覆盖compareTo方法。 这种方式也称为元素的自然顺序，或者叫做默认顺序。

如以下例子：

import java.util.*;/*需求：往TreeSet集合中存储自定义对象学生。按照学生的年龄进行排序。*/class TreeSetDemo {public static void main(String[] args) {TreeSet ts = new TreeSet();ts.add(new Student("lisi02",22));ts.add(new Student("lisi007",20));ts.add(new Student("lisi09",19));ts.add(new Student("lisi08",19));Iterator it = ts.iterator();while(it.hasNext()){Student stu = (Student)it.next();System.out.println(stu.getName()+"..."+stu.getAge());}}}class Student implements Comparable//该接口强制让学生具备比较性。{private String name;private int age;Student(String name,int age){this.name = name;this.age = age;}public int compareTo(Object obj){if(!(obj instanceof Student))throw new RuntimeException("类型不匹配");Student s = (Student)obj;if(this.age>s.age)return 1;if(this.age==s.age){return this.name.compareTo(s.name);}return -1;}public String getName(){return name;}public int getAge(){return age;}}

  TreeSet的第二种排序方式。 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。

如以下例子：

/*需求：往TreeSet集合中存储自定义对象学生。按照学生的年龄进行排序。*/import java.util.*;class TreeSetDemo2 {public static void main(String[] args) {TreeSet ts = new TreeSet(new MyCompare());ts.add(new Student("张三1",22));ts.add(new Student("张三4",21));ts.add(new Student("张三7",20));ts.add(new Student("张三6",19));ts.add(new Student("张三2",18));ts.add(new Student("张三5",18));ts.add(new Student("张三3",29));Iterator it = ts.iterator();while(it.hasNext()){Student stu = (Student)it.next();System.out.println(stu.getName()+"..."+stu.getAge());}}}class Student implements Comparable//该接口强制让学生具备比较性。{private String name;private int age;Student(String name,int age){this.name = name;this.age = age;}public int compareTo(Object obj){if(!(obj instanceof Student))throw new RuntimeException("类型不匹配");Student s = (Student)obj;if(this.age>s.age)return 1;if(this.age==s.age){return this.name.compareTo(s.name);}return -1;}public String getName(){return name;}public int getAge(){return age;}}class MyCompare implements Comparator{public int compare(Object o1,Object o2){Student s1 = (Student)o1;Student s2 = (Student)o2;int num = s1.getName().compareTo(s2.getName());if(num==0){return new Integer(s1.getAge()).compareTo(new Integer(s2.getAge()));}return num;}}

 

Map：

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），该集合存储键值对。一对一对往里存。而且要保证键的唯一性。跟Set很像，Set底层就是使用了Map集合。

Map集合的常用类：

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 值和 null 键，该集合是不同步的。将hashtable替代，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集合的常用方法：

1，添加。

添加元素,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。

  put(K key, V value) 添加元素

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

 2，删除。

  clear() 清空集合

  remove(Object key) 删除指点键值

 3，判断。

  containsValue(Object value) 判断值是否存在

  containsKey(Object key) 判断键是否存在

  isEmpty() 判断集合是否为空

 4，获取。

  get(Object key)通过键获取值

  size() 获取集合长度

  values()

5，取出集合元素

  entrySet() 

  keySet()

Map集合元素的两种取出方式：

1，Set<k> keySet：将map中所有的键存入到Set集合。因为set具备迭代器。所有可以迭代方式取出所有的键，在根据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。在通过迭代器取出。如以下代码：

import java.util.*;class MapDemo {public static void main(String[] args) {Map<String,String> hm = new HashMap<String,String>();hm.put("02","张三");hm.put("01","李四");hm.put("04","王五");hm.put("03","赵六");Set<String> keySet = hm.keySet();Iterator<String> it = keySet.iterator();while (it.hasNext()){String key=it.next();String value=hm.get(key);System.out.println(key+":"+value);}}}

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。如以下代码：

import java.util.*;class MapDemo {public static void main(String[] args) {Map<String,String> hm = new HashMap<String,String>();hm.put("02","张三");hm.put("01","李四");hm.put("04","王五");hm.put("03","赵六");Set<Map.Entry<String,String>> entrySet = hm.entrySet();Iterator<Map.Entry<String,String>> iter = entrySet.iterator();while (iter.hasNext()){Map.Entry<String,String> me=iter.next();String key=me.getKey();String value=me.getValue();System.out.println(key+":"+value);}}}

Entry其实就是Map中的一个static内部接口。为什么要定义在内部呢？因为只有有了Map集合，有了键值对，才会有键值的映射关系。关系属于Map集合中的一个内部事物， 而且该事物在直接访问Map集合中的元素。

什么时候使用Map集合呢？

当数据之间存在这映射关系时，就要先想map集合。如以下例子：

/*练习："sdfgzxcvasdfxcvdf"获取该字符串中的字母出现的次数。希望打印结果：a(1)c(2).....通过结果发现，每一个字母都有对应的次数。说明字母和次数之间都有映射关系。注意了，当发现有映射关系时，可以选择map集合。因为map集合中存放就是映射关系。*/import java.util.*;class  MapTest3{public static void main(String[] args) {String s= charCount("ak+abAf1c,dCkaAbc-defa");System.out.println(s);}public static String charCount(String str){char[] chs = str.toCharArray();TreeMap<Character,Integer> tm = new TreeMap<Character,Integer>();int count = 0;for(int x=0; x<chs.length; x++){if(!(chs[x]>='a' && chs[x]<='z' || chs[x]>='A' && chs[x]<='Z'))continue;Integer value = tm.get(chs[x]);if(value!=null)count = value;count++;tm.put(chs[x],count);//直接往集合中存储字符和数字，为什么可以，因为自动装箱。count = 0;}StringBuilder sb = new StringBuilder();Set<Map.Entry<Character,Integer>> entrySet = tm.entrySet();Iterator<Map.Entry<Character,Integer>>  it = entrySet.iterator();while(it.hasNext()){Map.Entry<Character,Integer> me = it.next();Character ch = me.getKey();Integer value = me.getValue();sb.append(ch+"("+value+")");}return sb.toString();}}

Map集合的扩展：

在现实开发中，比较常见的是一对多的映射关系，这时可以把多个映射存放到Map集合当中，相当于一个大的Map集合里面嵌套了几个小的Map集合。

如以下例子：

import java.util.*;class Student{private String id;private String name;Student(String id,String name){this.id = id;this.name = name;}public String toString(){return id+":::"+name;}}class  MapDemo3{public static void demo(){HashMap<String,List<Student>> czbk = new HashMap<String,List<Student>>();List<Student> reyu = new ArrayList<Student>();List<Student> jiuye = new ArrayList<Student>();czbk.put("yureban",reyu);czbk.put("jiuyeban",jiuye);reyu.add(new Student("01","zhagnsa"));reyu.add(new Student("04","wangwu"));jiuye.add(new Student("01","zhouqi"));jiuye.add(new Student("02","zhaoli"));Iterator<String> it = czbk.keySet().iterator();while(it.hasNext()){String roomName = it.next();List<Student> room = czbk.get(roomName);System.out.println(roomName);getInfos(room);}}public static void getInfos(List<Student> list){Iterator<Student> it = list.iterator();while(it.hasNext()){Student s = it.next();System.out.println(s);}}public static void main(String[] args) { demo();}}