06.集合——13——Collection、泛型

考点

• 1 能够说出集合的使用细节
• 2 能够使用集合存储自定义类型
• 3 能够使用泛型定义集合对象
• 4 能够理解泛型上下限
• 5 能够阐述泛型通配符的作用

第一章 Collection集合

• 集合：集合是java中提供的一种容器，可以用来存储多个数据。
  集合按照其存储结构可以分为两大类，分别是单列集合java.util.Collection和双列集合java.util.Map
  
  其中，橙色框里填写的都是接口类型，而蓝色框里填写的都是具体的实现类。

1.1 集合和数组的区别

• 数组的长度是固定的。集合的长度是可变的。
• 数组中存储的是同一类型的元素，可以存储基本数据类型值。
  集合存储的都是对象。而且对象的类型可以不一致。在开发中一般当对象多的时候，使用集合进行存储。

1.2 Collection 常用功能

• public boolean add(E e)： 把给定的对象添加到当前集合中 。
• public boolean contains(E e): 判断当前集合中是否包含给定的对象。
• public boolean remove(E e): 把给定的对象在当前集合中删除。
• public int size(): 返回集合中元素的个数。
• public Object[] toArray(): 把集合中的元素，存储到数组中。
• public void clear() :清空集合中所有的元素。但是不删除集合,集合还存在
• public boolean isEmpty(): 判断当前集合是否为空。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
public class Demo1Collection {
    public static void main(String[] args) {
    	// 使用多态形式 创建集合对象 
    	Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
    	System.out.println(coll);//重写了toString方法  []
    	// 添加功能  boolean  add(String s)
    	coll.add("小李广");
    	System.out.println("判断  扫地僧 是否在集合中"+coll.contains("扫地僧"));
    	System.out.println("删除石破天："+coll.remove("石破天"));
		System.out.println("集合中有"+coll.size()+"个元素");

		// Object[] toArray()转换成一个Object数组
    	Object[] objects = coll.toArray();
    	// 遍历数组
    	for (int i = 0; i < objects.length; i++) {
			System.out.println(objects[i]);
		}

		coll.clear();
		System.out.println(coll.isEmpty());  	
	}
}

第二章 Iterator迭代器

java.util.Iterator接口也是集合中的一员，但它与Collection、Map接口有所不同，Collection接口与Map接口主要用于存储元素，而Iterator主要用于迭代访问（即遍历）Collection中的元素，因此Iterator对象也被称为迭代器。

• public Iterator iterator(): 获取集合对应的迭代器，用来遍历集合中的元素的。

2.1 迭代的概念

• 迭代：即Collection集合元素的通用获取方式。在取元素之前先要判断集合中有没有元素，如果有，就把这个元素取出来，继续在判断，如果还有就再取出出来。一直把集合中的所有元素全部取出。这种取出方式专业术语称为迭代。

2.2 Iterator接口的常用方法

• public E next():返回迭代的下一个元素。
• public boolean hasNext():如果仍有元素可以迭代，则返回 true。

 // 使用多态方式 创建集合对象
 Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
 // 添加元素到集合
 coll.add("串串星人");
 coll.add("吐槽星人");
 coll.add("汪星人");
 //使用迭代器遍历   每个集合对象都有自己的迭代器方法，获得迭代器的实现类对象it,并会把指针(索引)指向集合的-1索引
 //使用Iterator接口接收(多态)
 //Iterator<E>接口也有泛型，迭代器的泛型跟在集合走，集合是什么泛型，迭代器就是什么泛型
 Iterator<String> it = coll.iterator();
 //  泛型指的是 迭代出 元素的数据类型
 while(it.hasNext()){ //判断是集合中是否存在下一个元素
 	String s = it.next();//做了两件事，1）取出下一个元素；2）把指针向后移一位
 	System.out.println(s);
 }

tips:：在进行集合元素取出时，如果集合中已经没有元素了，还继续使用迭代器的next方法，将会发生java.util.NoSuchElementException没有集合元素的错误。

2.3 迭代器的实现原理

Iterator迭代器对象在遍历集合时，内部采用指针的方式来跟踪集合中的元素

	在调用Iterator的next方法之前，迭代器的索引位于第一个元素之前，不指向任何元素，
	当第一次调用迭代器的next方法后，迭代器的索引会向后移动一位，指向第一个元素并将该元素返回，
	当再次调用next方法时，迭代器的索引会指向第二个元素并将该元素返回，
	依此类推，直到hasNext方法返回false，表示到达了集合的末尾，终止对元素的遍历。

2.4 增强for

增强for循环(也称for each循环)是JDK1.5以后出来的一个高级for循环，专门用来遍历数组和集合Collection的。它的内部原理其实是个Iterator迭代器，所以在遍历的过程中，不能对集合中的元素进行增删操作。

Collection<E>extends Iterable<E>:所有的单列集合都可以使用增强for
public interface Iterable<T>实现这个接口允许对象成为 “foreach” 语句的目标。

for(元素的数据类型  变量 : Collection集合or数组){ 
  	//写操作代码
}

遍历数组

		int[] arr = {3,5,6,87};
       	//使用增强for遍历数组
		for(int a : arr){//a代表数组中的每个元素
			System.out.println(a);
		}

遍历集合

    	Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
    	coll.add("小河神");
    	coll.add("老河神");
    	coll.add("神婆");
    	//使用增强for遍历
    	for(String s :coll){//接收变量s代表 代表被遍历到的集合元素
    		System.out.println(s);
    	}

第三章 泛型

3.1 泛型概述

集合中是可以存放任意对象的，只要把对象存储集合后，那么这时他们都会被提升成Object类型。
当我们在取出每一个对象，并且进行相应的操作，这时必须采用类型转换。

创建集合对象，不使用泛型

好处

• 集合不使用泛型,，默认的类型就是Object类型，可以存储任意类型的数据

弊端:

• 不安全,会引发java.lang.ClassCastException类型转换异常

public class GenericDemo {
	public static void main(String[] args) {
		Collection coll = new ArrayList();
		coll.add("abc");
		coll.add(5);//由于集合没有做任何限定，任何类型都可以给其中存放
		Iterator it = coll.iterator();
		while(it.hasNext()){
		    //取出元素也是Object类型
            Object obj = it.next();
            System.out.println(obj);

            //想要使用String类特有的方法,length获取字符串的长度;不能使用  多态 Object obj = "abc";
            //需要向下转型
            //会抛出ClassCastException类型转换异常,不能把Integer类型转换为String类型
            String s = (String)obj;
            System.out.println(s.length());
		}
	}
}

创建集合对象，使用泛型

好处

• 将运行时期的ClassCastException，提升到了编译期(写代码的时候会报错)
• 避免了类型强转的麻烦，存储的是什么类型,取出的就是什么类型

弊端:

• 泛型是什么类型,只能存储什么类型的数据

public class GenericDemo2 {
	public static void main(String[] args) {
        Collection<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("abc");
        // list.add(5);//当集合明确类型后，存放类型不一致就会编译报错
        // 集合已经明确具体存放的元素类型，那么在使用迭代器的时候，迭代器也同样会知道具体遍历元素类型
        Iterator<String> it = list.iterator();
        while(it.hasNext()){
            String str = it.next();
            //当使用Iterator<String>控制元素类型后，就不需要强转了。获取到的元素直接就是String类型
            System.out.println(str.length());
        }
	}
}

Collection虽然可以存储各种对象，但实际上通常Collection只存储同一类型对象。例如都是存储字符串对象。
因此在JDK5之后，新增了泛型(Generic)语法，让你在设计API时可以指定类或方法支持泛型，这样我们使用API的时候也变得更为简洁，并得到了编译时期的语法检查。

泛型：可以在类或方法中预支地使用未知的类型。
泛型是数据类型的一部分，我们将类名与泛型合并一起看做数据类型。

3.3 泛型的定义与使用

泛型，用来灵活地将数据类型应用到不同的类、方法、接口当中。将数据类型作为参数进行传递。

3.3.1 定义和使用含有泛型的类

定义格式：

修饰符 class 类名<代表泛型的变量> {  }

举例自定义泛型类

public class MyGenericClass<MVP> {
	//没有MVP类型，在这里代表 未知的一种数据类型 未来传递什么就是什么类型
	private MVP mvp;
    public void setMVP(MVP mvp) {
        this.mvp = mvp;
    }
    public MVP getMVP() {
        return mvp;
    }
}

使用:创建对象的时候确定泛型的数据类型

public class GenericClassDemo {
  	public static void main(String[] args) {
  		//不写泛型默认为Object类型
  		 MyGenericClass<> my = new MyGenericClass<>();    	
         my.setMVP("大胡子登登");
         Object mvp = my.getMVP();
         // 创建一个泛型为String的类
         MyGenericClass<String> my = new MyGenericClass<String>();    	
         my.setMVP("大胡子登登");
         String mvp = my.getMVP();
         System.out.println(mvp);
         //创建一个泛型为Integer的类
         MyGenericClass<Integer> my2 = new MyGenericClass<Integer>(); 
         my2.setMVP(123);   	  
         Integer mvp2 = my2.getMVP();
    }
}

3.3.2 含有泛型的方法

定义格式：

修饰符 <代表泛型的变量> 返回值类型 方法名(参数列表(使用泛型)){  }

public class MyGenericMethod {	  
    public <MVP> void show(MVP mvp) {
    	System.out.println(mvp.getClass());
    }
    public <MVP> MVP show2(MVP mvp) {	
    	return mvp;
    }
    //定义一个含有泛型的静态方法
    public static <MVP> void method02(MVP mvp){
        System.out.println(mvp);
    }
}

使用格式：调用方法时，确定泛型的类型
传递什么类型的参数,泛型就是什么类型

public class GenericMethodDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyGenericMethod mm = new MyGenericMethod();
        // 演示看方法提示
        mm.show("aaa");
        mm.show(123);
        mm.show(12.45);
        mm.show(true);
        mm.method02("静态方法,不建议创建对象使用");

        //静态方法,通过类名.方法名(参数)可以直接使用
        MyGenericMethod .method02("静态方法");
        MyGenericMethod .method02(1);
    }
}

3.3.3 含有泛型的接口

定义格式：

修饰符 interface接口名<代表泛型的变量> {  }

public interface MyGenericInterface<E>{
	public abstract void add(E e);
	
	public abstract E getE();  
}

使用格式：
1、定义接口的实现类,实现接口,指定接口的泛型

public class MyImp1 implements MyGenericInterface<String> {
	@Override
    public void add(String e) {
        // 省略...
    }
	@Override
	public String getE() {
		return null;
	}
}

//Scanner类实现了Iterator接口,并指定接口的泛型为String,所以重写的next方法泛型默认就是String
    public final class Scanner implements Iterator<String>{
        public String next() {}
    }

public class Demo04GenericInterface {
    public static void main(String[] args) {
        //创建MyImp1对象
        MyImp1 gi1 = new MyImp1 ();
        gi1.add("字符串");
    }
}

2、始终不确定泛型的类型，直到创建对象时，确定泛型的类型

接口使用什么泛型,实现类就使用什么泛型,类跟着接口走
就相当于定义了一个含有泛型的类,创建对象的时候确定泛型的类型

public class MyImp2<E> implements MyGenericInterface<E> {
	@Override
	public void add(E e) {
       	 // 省略...
	}
	@Override
	public E getE() {
		return null;
	}
}

确定泛型：

// 使用
public class GenericInterface {
    public static void main(String[] args) {
        MyImp2<String>  my = new MyImp2<String>();  
        my.add("aa");
    }
}

3.4 泛型通配符

当使用泛型类或者接口时，传递的数据中，泛型类型不确定，可以通过通配符<?>表示。但是一旦使用泛型的通配符后，只能使用Object类中的共性方法，集合中元素自身方法无法使用。

3.4.1 通配符基本使用

泛型的通配符:不知道使用什么类型来接收的时候,此时可以使用?,?表示未知通配符。
此时只能接受数据,不能往该集合中存储数据。

使用方式:
    不能创建对象使用
    只能作为方法的参数使用

public static void main(String[] args) {
    Collection<Intger> list1 = new ArrayList<Integer>();
    getElement(list1);
    Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();
    getElement(list2);

	ArrayList<Integer> list01 = new ArrayList<>();
    list01.add(1);
    list01.add(2);
    ArrayList<String> list02 = new ArrayList<>();
    list02.add("a");
  	list02.add("b");
    printArray(list01);
    printArray(list02);

    //ArrayList<?> list03 = new ArrayList<?>();
}
public static void getElement(Collection<?> coll){}
//？代表可以接收任意类型

/*
  定义一个方法,能遍历所有类型的ArrayList集合
  这时候我们不知道ArrayList集合使用什么数据类型,可以泛型的通配符?来接收数据类型
  注意:
     泛型没有继承概念的
*/
public static void printArray(ArrayList<?> list){
    //使用迭代器遍历集合
    Iterator<?> it = list.iterator();
    while(it.hasNext()){
        //it.next()方法,取出的元素是Object,可以接收任意的数据类型
        Object o = it.next();
        System.out.println(o);
    }
}

tips:泛型不存在继承关系 Collection list = new ArrayList();这种是错误的。

3.4.2 通配符高级使用----受限泛型

之前设置泛型的时候，实际上是可以任意设置的，只要是类就可以设置。但是在JAVA的泛型中可以指定一个泛型的上限和下限。
泛型的上限：

• 格式： 类型名称 <? extends 类 > 对象名称
• 意义： 只能接收该类型及其子类

泛型的下限：

• 格式： 类型名称 <? super 类 > 对象名称
• 意义： 只能接收该类型及其父类型

public static void main(String[] args) {
    Collection<Integer> list1 = new ArrayList<Integer>();
    Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();
    Collection<Number> list3 = new ArrayList<Number>();
    Collection<Object> list4 = new ArrayList<Object>();
    
    getElement1(list1);
    getElement1(list2);//报错
    getElement1(list3);
    getElement1(list4);//报错
  
    getElement2(list1);//报错
    getElement2(list2);//报错
    getElement2(list3);
    getElement2(list4);
}
// 泛型的上限：此时的泛型?，必须是Number类型或者Number类型的子类
public static void getElement1(Collection<? extends Number> coll){}
// 泛型的下限：此时的泛型?，必须是Number类型或者Number类型的父类
public static void getElement2(Collection<? super Number> coll){}

第四章 集合综合案例 斗地主洗牌发牌

4.1 案例分析

4.2 代码实现

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;

public class Poker {
    public static void main(String[] args) {
        //1.准备牌
        //定义一个存储54张牌的ArrayList集合,泛型使用String
        ArrayList<String> poker = new ArrayList<>();
        //定义两个数组,一个数组存储牌的花色,一个数组存储牌的序号
        String[] colors = {"♠","♥","♣","♦"};
        String[] numbers = {"2","A","K","Q","J","10","9","8","7","6","5","4","3"};
        //先把大王和小王存储到poker集合中
        poker.add("大王");
        poker.add("小王");
        //循环嵌套遍历两个数组,组装52张牌
        for(String number : numbers){
            for (String color : colors) {
                //把组装好的牌存储到poker集合中
                poker.add(color+number);
            }
        }
        /*
            2.洗牌
            使用集合的工具类Collections中的方法
            static void shuffle(List<?> list) 使用默认随机源对指定列表进行置换。
        */
        Collections.shuffle(poker);
        //3 发牌
        //定义4个集合,存储玩家的牌和底牌
        ArrayList<String> player1 = new ArrayList<String>();
        ArrayList<String> player2 = new ArrayList<String>();
        ArrayList<String> player3 = new ArrayList<String>();
        ArrayList<String> dipai = new ArrayList<String>();	  
        /*
            遍历poker集合,获取每一张牌
            使用poker集合的索引%3给3个玩家轮流发牌
            剩余3张牌给底牌
            注意:
                先判断底牌(i>=51),否则牌就发没了
         */
        for (int i = 0; i < poker.size() ; i++) {
            //获取每一张牌
            String p = poker.get(i);
            //轮流发牌
            if(i>=51){
                //给底牌发牌
                diPai.add(p);
            }else if(i%3==0){
                //给玩家1发牌
                player01.add(p);
            }else if(i%3==1){
                //给玩家2发牌
                player02.add(p);
            }else if(i%3==2){
                //给玩家3发牌
                player03.add(p);
            }
        }
        //看看
        System.out.println("令狐冲："+player1);
        System.out.println("田伯光："+player2);
        System.out.println("绿竹翁："+player3);
        System.out.println("底牌："+dipai);  
	}
}

第五章 数据结构

5.1 栈 & 队列

5.2 数组

5.3 链表

5.4 红黑树