Java学习笔记15-容器（续）

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本文详细介绍了Java集合框架中的Set接口及其实现类HashSet和TreeSet的特点、方法和应用场景，包括无序性、不可重复性以及存储结构。同时，讲解了Map接口的实现类HashMap和TreeMap，强调了它们的存储结构、查询效率以及键值对的处理。此外，还提到了Properties类用于处理配置文件和Collections工具类提供的各种集合操作。

1.Set接口

特点：元素的存储顺序，不由存放顺序而定，是无序的，并且存储的元素是不可重复的，容器有自己的一套存放顺序的规则

新增功能: static <E> Set<E> of(E... elements) 返回包含任意数量元素的不可修改集。

其他方法从Collection继承

（1）遍历：（1）增强for

（2）迭代器

//实例代码-Set接口实现类的元素遍历
public class Class001_Set {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new HashSet<>();
        //去重  无序
        set.add("bcd");
        set.add("abc");
        set.add("abc");
        set.add("bc");
        set.add("ab");
        System.out.println(set);
        //遍历方式
        //foreach
        for(String str:set){
            System.out.println(str);
        }
        //iterator
        Iterator<String> it =  set.iterator();
        while(it.hasNext()){
            System.out.println(it.next());
        }
        //新增
        Set<Integer> set2 = Set.of(3,1,2,5,4);
        System.out.println(set2);
        //不可变
        //set2.remove(3);
        System.out.println(set2);
    }
}

（2）HashSet（set接口的实现类）

因为是set接口的实现类，存储的元素也是无序的不可重复的，是由HashMap维护的。

底层结构: 哈希表(数组+链表+红黑树)

特点: 查询,增删效率较高无序,去重

应用场景 : 存储数据由单个值决定的情况下,想要去重的情况下,适合使用HashSet

新增内容 : 无新增方法

注：哈希表存储自定义引用数据类型数据的去重: 需要在数据的类型中重写hashcode与equals方法,实现根据内容(成员变量的值)进行比较和计算

哈希表中hashcode与equals之间的关系(前提是重写hashcode与equals都是根据成员变量计算)
   equals相等hashcode一定相等
   hashcode相等,equals不一定相等

//实例代码-set接口的实现类HasSet
public class Class002_HashSet {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet<Person> set = new HashSet<>();
        set.add(new Person("小红",18));
        set.add(new Person("小明",19));
        set.add(new Person("小红",18));
        set.add(new Person("小小彬",17));
        System.out.println(set);
        System.out.println(new Person("小红",18).hashCode());
        System.out.println(new Person("小红",18).hashCode());
    }
}
//定义一个类
class Person{
    private String name;
    private int age;
    //定义构造方法
    public Person() {
    }
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    //定义设置器与访问器
    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;
    }
    //重写toString方法
    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
    //重写equals方法
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Person person = (Person) o;
        return age == person.age &&
                Objects.equals(name, person.name);
    }
    //重写hashCode方法
    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age);
    }
}

（3）TreeSet（set接口的实现类）

存储的元素是无序的，不可重复的，由TreeMap维护

底层结构：红黑树（平衡二叉树）

新增方法 : 数据的大小比较相关的方法,因为红黑树结构中数据已经比较过大小,默认升序

//实例代码-Set接口的实现类TreeSet
public class Class003_TreeSet {
    public static void main(String[] args) {
        TreeSet<Double> tree = new TreeSet<>();
        tree.add(3.3);
        tree.add(1.1);
        tree.add(2.2);
        tree.add(4.4);
        tree.add(5.5);
        tree.add(5.5);
        System.out.println(tree);
        //测试新增 方法
        System.out.println(tree.first());
        System.out.println(tree.last());
        System.out.println(tree.ceiling(2.1));
        System.out.println(tree.floor(3.3));
        TreeSet<String> tree2 = new TreeSet<>();
        tree2.add("abc");
        tree2.add("bc");
        tree2.add("ab");
        tree2.add("a");
        tree2.add("b");
        tree2.add("ab");
        System.out.println(tree2);
    }
}

在存储自定义引用数据类型数据的时候,对象数据不确定比较规则,在TreeSet无法实现比较,无法排序，这时应该指定引用类数据的比较规则。

内部比较规则（也叫内部比较器|自然排序）：

实现一个java.lang.Comparable接口,重写compareTo方法,在compareTo方法内部指定比较规则，compareTo 返回值是int类型。

T1.compareTo(T2)-> 0;相等（去重）

整数：T1>T2

负数：T1<T2

定义在类的内部,是一种默认的比较规则

缺点: 比较局限,不够灵活,硬编码,不便于后期维护

//实例代码-TreeSet实现类内部排序（引用类型，指定比较规则）
public class Class03_Treeset {
    public static void main(String[] args) {
       TreeSet<Person1> tree1 = new TreeSet();
        tree1.add(new Person1("a",20));
        tree1.add(new Person1("c",22));
        tree1.add(new Person1("b",21));
        System.out.println(tree1);
    }
}
//定一个类 使用Comparable接口
class Person1 implements Comparable<Person1>{
    private String name;
    private int age;
    //构造器
    public Person1(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    //设置器与访问器
    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;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
    //重写compareTo方法,规定比较名字排序
    @Override
    public int compareTo(Person1 o) {
        return o.name.compareTo(this.name);
    }
}

外部比较规则（也叫外部比较器|定制排序）：

定义在javabean类的外部,单独指定某种数据的某种比较规则

使用的时候,可以指定使用哪一个外部比较规则,没有指定外部比较规则,默认需要内部

实现一个接口Comparator接口,重写int compare(To1, To2) 方法,方法内部指定两个参数的比较规则

//实现类TreeSet-外部比较
public class Class004_TreeSet {
    public static void main(String[] args) {
        //TreeSet<Student> tree = new TreeSet<>();   默认比较器
        //TreeSet<Student> tree = new TreeSet<>(new Demo2());  //指定使用某种 外部比较器
        //使用lambda代替没有本身自己作用的实现类Demo,Demo2,要求接口为函数式接口
        TreeSet<Student> tree = new TreeSet<>((s1,s2)->s1.getAge()-s2.getAge());
        tree.add(new Student(103,"zhangsan",19));
        tree.add(new Student(102,"lisi",17));
        tree.add(new Student(101,"zhangsan",18));
        tree.add(new Student(101,"wangwu",16));
        System.out.println(tree);
    }
}
//外部比较规则: 按照年龄做降序排序
class Demo implements Comparator<Student>{

    /*
        compare(s1,s2)
            0           s1=s2
            负数        s1<s2
            整数        s1>s2
     */
    @Override
    public int compare(Student o1, Student o2) {
        return o1.getAge()-o2.getAge();
    }
}

//学生姓名升序（又定义了一个规则）
class Demo2 implements Comparator<Student>{
    @Override
    public int compare(Student o1, Student o2) {
        return o1.getName().compareTo(o2.getName());
    }
}

2.Map接口

Map也是容器的一种，但是没有继承Collection接口，以键值对的形式存放数据，==一个key对应一个value==。key和value都是引用数据类型，我们可以通过key找到对应的value Map类中存储的键－值对通过键来标识，所以键值不能重复，键值对为一个映射关系。

key,value可以为任意引用数据类型的数据
key--> 唯一的,无序的 --> Set集合
value --> 无序的,可重复的  -->Collection

//实例代码-Map接口的实现类对象特点
public class Class001_Map {
    public static void main(String[] args) {
        Map<Integer,String> map = new HashMap<>();

        //常用方法
        //V put(K key, V value)  返回被覆盖的value,如果没有覆盖返回null
        System.out.println(map.put(103,"胡歌"));
        System.out.println(map.put(104,"胡歌"));
        System.out.println(map.put(102,"彭于晏"));
        System.out.println(map);
        System.out.println(map.put(104,"胡一菲"));
        System.out.println(map);
        /*
        boolean containsKey(Object key) 如果此映射包含指定键的映射，则返回 true 。
        boolean containsValue(Object value) 如果此映射将一个或多个键映射到指定值，则返回 true 。
         */
        System.out.println(map.containsKey(104));
        System.out.println(map.containsValue("胡歌"));
        //V get(Object key) 返回指定键映射到的值，如果此映射不包含键的映射，则返回 null 。
        System.out.println(map.get(102));
        //static <K,V> Map<K,V> of(K k1, V v1) 返回包含单个映射的不可修改的映射。
        Map<String,Integer> map2 = Map.of("zhangsan",18,"lisi",19);
        System.out.println(map2);

        //V remove(Object key) 如果存在，则从该映射中移除键的映射（可选操作）。
        System.out.println(map.remove(101));
        System.out.println(map);

        //default V replace(K key, V value) 仅当指定键当前映射到某个值时，才替换该条目的条目。
        map.replace(103,"胡哥哥");
        System.out.println(map);
    }
}

（1）遍历

Map集合的遍历方式:

1.keySet() 获取集合中所有的key,然后遍历key,根据key获取value

2.values() 获取集合中所有的value

3.entrySet() 返回多个Map.Entry类型的键值对对象,一个set集合

//Map的元素遍历的三种方式
public class Class002_Map {
    public static void main(String[] args) {
        Map<Integer,String> map = new HashMap<>();

        map.put(103,"胡歌");
        map.put(104,"胡歌");
        map.put(102,"彭于晏");
        map.put(105,"胡一菲");
        //1.keySet
        Set<Integer> keys =  map.keySet();
        for(Integer i : keys){
            System.out.println(i+"-->"+map.get(i));
        }
        //2.values()
        Collection<String> values =  map.values();
        Iterator<String> it = values.iterator();
        while(it.hasNext()){
            System.out.println(it.next());
        }
        //3.entrySet()
        Set<Map.Entry<Integer,String>> set = map.entrySet();
        for(Map.Entry entry:set){
            System.out.println(entry.getKey()+"-->"+entry.getValue());
        }
    }
}

（2）HashMap（Map接口的实现类）

底层: 哈希表(数组+链表+红黑树)

特点: 查询,增删效率较高

新增方法: 无新增方法

遍历方式: 与map相同

并允许null值和null键

DEFAULT_LOAD_FACTOR : 默认的加载因子     0.75
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : 默认初始容量  1<<4 = 16
threshold 扩容临界值 | 阀值  CAPACITY*LOAD_FACTOR
扩容: newCap = oldCap << 1 每次扩容原数组容量的2倍

/*  练习: 定义一个HashMap结构,用来存储指定类型的数据,要求存储key为Teacher,value为Teacher所教授的学科*/
public class Class03_HashMap {
    public static void main(String[] args) {
        //构建一个HashMap
        HashMap<Teacher,String> map = new HashMap<>();
        map.put(new Teacher("语文老师","语文"),"语文");
        map.put(new Teacher("数学老师","数学"),"数学");
        map.put(new Teacher("英语老师","英语"),"英语");
        map.put(new Teacher("体育老师","体育"),"体育");
        System.out.println(map);

    }
}
class Teacher implements Comparable<Teacher>{
    private String name;
    private String project;
    //构造器
    public Teacher(String name, String project) {
        this.name = name;
        this.project = project;
    }
    //设置器与访问器
    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getProject() {
        return project;
    }

    public void setProject(String project) {
        this.project = project;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "teacher{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", project='" + project + '\'' +
                '}';
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Teacher teacher = (Teacher) o;
        return Objects.equals(name, teacher.name) &&
                Objects.equals(project, teacher.project);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, project);
    }

    @Override重写方法，按教师名字排序
    public int compareTo(Teacher o) {
       return this.getName().compareTo(o.getName());
    }
}

（3）TreeMap（Map接口的实现类）

根据key实现去重

底层结构: 红黑树

特点: 根据key对数据做升序排序

新增功能: 比较相关的一些方法

默认根据key做去重,根据key做排序

要求: key指定比较规则|方式|比较器|排序内部比较器外部比较器

//实例代码-TreeMap实现存储引用数据类型（键为引用数据类型，值为字符串）
public class Class004_TreeMap {
    public static void main(String[] args) {
        //根据key默认比较规则,对数据进行升序排序
        //TreeMap<Teacher,String> tree = new TreeMap<>();
        //根据实参传递的外部比较规则,对key数据进行升序排序
        TreeMap<Teacher,String> tree = new TreeMap<>((t1,t2)->t1.getSubject().compareTo(t2.getSubject()));
        tree.put(new Teacher("laopei",false,"java"),"java");
        tree.put(new Teacher("李毅大帝",false,"db"),"db");
        tree.put(new Teacher("曹老师",true,"web"),"web");
        tree.put(new Teacher("曹老师",false,"web"),"前端");
        System.out.println(tree);
        //firstkey获取第一个元素的键
        System.out.println(tree.firstKey());
        //firstEntry获取第一个元素的键值对
        System.out.println(tree.firstEntry()+"-->"+tree.firstEntry().getKey());

    }
}
//定义Teacher继承Comoarable接口(内部比较器)
class Teacher implements Comparable<Teacher>{
    private String name;
    private boolean  gender;  //true女 false男
    private String subject;

    public Teacher() {
    }

    public Teacher(String name, boolean gender, String subject) {
        this.name = name;
        this.gender = gender;
        this.subject = subject;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public boolean isGender() {
        return gender;
    }

    public void setGender(boolean gender) {
        this.gender = gender;
    }

    public String getSubject() {
        return subject;
    }

    public void setSubject(String subject) {
        this.subject = subject;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Teacher{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", gender=" + gender +
                ", subject='" + subject + '\'' +
                '}';
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Teacher teacher = (Teacher) o;
        return gender == teacher.gender &&
                Objects.equals(name, teacher.name) &&
                Objects.equals(subject, teacher.subject);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, gender, subject);
    }

    @Override 重写compare方法，按教室名字进行排序
    public int compareTo(Teacher o) {
        return this.getName().compareTo(o.getName());
    }
}

3.Properties

Properties为Hashtable的子类，存储的键值对都是字符串，不能为null，长与配置文件(与外界交互的信息) 即内存与存储介质(文件、数据库、网络、服务器内存等)交互。

原来的集合（Set, List, Map）都是内存中自己给数据，Peroperties 特殊在于，它自己去读取磁盘中文件的内容，添加到集合中，直接使用有数据的集合即可（自己提供集合对象）。一般使用在配置文件中

//实例代码-Properties的使用
public class Class005_Properties {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Properties pro = new Properties();
        //设置键值对为字符串数据
       /* pro.setProperty("name","张三");
        pro.setProperty("pwd","123");*/
        //获取键值对为字符串的数据
        System.out.println(pro.getProperty("name"));

        System.out.println(pro);

        //void load(InputStream inStream) 从输入字节流中读取属性列表（键和元素对）。
 //获取配置文件的路径，从中加载数据 
      pro.load(Thread.currentThread().getContextClassLoader().getResourceAsStream("db.properties"));

        //从配置文件中读取数据
        System.out.println(pro.getProperty("name"));
        System.out.println(pro.getProperty("pwd"));
    }
}

配置文件 : properties格式,符合Properties特点: 键值对都是字符串

4.Collections工具类

类 java.util.Collections 提供了对Set、List、Map操作的工具方法。

//实例代码-Collections工具类的使用
public class Class001_Collections {
    public static void main(String[] args) {
        /*
            void sort(List)  //对List容器内的元素排序,排序的规则是按照升序进行排序。
            void shuffle(List) //对List容器内的元素进行随机排列
            void reverse(List) //对List容器内的元素进行逆续排列
            void fill(List, Object)  //用一个特定的对象重写整个List容器
            int binarySearch(List, Object)//对于顺序的List容器，采用折半查找的方法查找特定对象
         */
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(3);
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(5);
        list.add(4);
        System.out.println(list);
        //sort 升序排序徐
        Collections.sort(list);
        System.out.println(list);
        //sort(List<T> list, Comparator<? super T> c)
        //shuffle 随机排序
        //Collections.shuffle(list);
        System.out.println(list);
        //void reverse(List)翻转
        //Collections.reverse(list);
        System.out.println(list);
        //binarySearch  如果找到返回索引,找不到返回-插入点-1
        System.out.println(Collections.binarySearch(list,12));
    }
}