Java集合

集合和数组的区别 :

共同点：都是存储数据的容器
不同点：数组的容量是固定的，集合的容量是可变的。数组可以存基本数据类型和引用数据类型，集合只能存引用数据类型,如果要存基本数据类型,需要存对应的包装类

1.Collection集合

1.1 集合类体系结构

1.2 Collection 集合概述和使用

• Collection集合概述
  是单例集合的顶层接口,它表示一组对象,这些对象也称为Collection的元素
  JDK 不提供此接口的任何直接实现.它提供更具体的子接口(如Set和List)实现
• 创建Collection集合的对象
  多态的方式
  具体的实现类ArrayList
• Collection集合常用方法

方法名	说明
boolean add(E e)	添加元素
boolean remove(Object o)	从集合中移除指定的元素
boolean removeIf(Object o)	根据条件进行移除
void clear()	清空集合中的元素
boolean contains(Object o)	判断集合中是否存在指定的元素
boolean isEmpty()	判断集合是否为空
int size()	集合的长度，也就是集合中元素的个数

1.3 Collection集合的遍历

• 迭代器介绍
  迭代器,集合的专用遍历方式
  Iterator iterator(): 返回此集合中元素的迭代器,通过集合对象的iterator()方法得到
• Iterator中的常用方法
  boolean hasNext(): 判断当前位置是否有元素可以被取出 E next(): 获取当前位置的元素,将迭代器对象移向下一个索引位置
• 迭代器中删除的方法
  void remove(): 删除迭代器对象当前指向的元素

1.4 增强for循环

• 介绍
  它是JDK5之后出现的,其内部原理是一个Iterator迭代器
  实现Iterable接口的类才可以使用迭代器和增强for
  简化数组和Collection集合的遍历
• 格式
  for(集合/数组中元素的数据类型 变量名 : 集合/数组名) {
  // 已经将当前遍历到的元素封装到变量中了,直接使用变量即可
  }

2.List集合

2.1 List集合的概述和特点

• List集合的概述
  有序集合,这里的有序指的是存取顺序
  用户可以精确控制列表中每个元素的插入位置,用户可以通过整数索引访问元素,并搜索列表中的元素
  与Set集合不同,列表通常允许重复的元素
• List集合的特点
  存取有序
  可以重复
  有索引

2.2 List集合的特有方法

方法名	描述
void add(int index,E element)	在此集合中的指定位置插入指定的元素
E remove(int index)	删除指定索引处的元素，返回被删除的元素
E set(int index,E element)	修改指定索引处的元素，返回被修改的元素
E get(int index)	返回指定索引处的元素

3.数据结构

3.1 数据结构之栈和队列

• 栈结构
  先进后出
• 队列结构
  先进先出

3.2 数据结构之数组和链表

• 数组结构
  查询快、增删慢
• 队列结构
  查询慢、增删快

3.3 二叉树

• 二叉树的特点
  二叉树中,任意一个节点的度要小于等于2
  节点: 在树结构中,每一个元素称之为节点
  度: 每一个节点的子节点数量称之为度
• 二叉树结构图
  

3.4 二叉查找树

• 二叉查找树的特点
  二叉查找树,又称二叉排序树或者二叉搜索树
  每一个节点上最多有两个子节点
  左子树上所有节点的值都小于根节点的值
  右子树上所有节点的值都大于根节点的值

• 二叉查找树结构图
  

• 二叉查找树和二叉树对比结构图
  

• 二叉查找树添加节点规则
  小的存左边
  大的存右边
  一样的不存
  

3.5 平衡二叉树

• 平衡二叉树的特点

1. 二叉树左右两个子树的高度差不超过1
2. 任意节点的左右两个子树都是一颗平衡二叉树

• 平衡二叉树旋转

3. 旋转触发时机 ：当添加一个节点之后,该树不再是一颗平衡二叉树
4. 左旋 ： 就是将根节点的右侧往左拉,原先的右子节点变成新的父节点,并把多余的左子节点出让,给已经降级的根节点当右子节点
   
5. 右旋 ：就是将根节点的左侧往右拉,左子节点变成了新的父节点,并把多余的右子节点出让,给已经降级根节点当左子节点
   

• 平衡二叉树和二叉查找树对比结构图
  
• 平衡二叉树旋转的四种情况

1. 左左: 当根节点左子树的左子树有节点插入,导致二叉树不平衡
   如何旋转: 直接对整体进行右旋即可
   
2. 左右: 当根节点左子树的右子树有节点插入,导致二叉树不平衡
   如何旋转: 先在左子树对应的节点位置进行左旋,在对整体进行右旋
   
3. 右右: 当根节点右子树的右子树有节点插入,导致二叉树不平衡
   如何旋转: 直接对整体进行左旋即可
   
4. 右左:当根节点右子树的左子树有节点插入,导致二叉树不平衡
   如何旋转: 先在右子树对应的节点位置进行右旋,在对整体进行左旋
   

3.6 红黑树

• 红黑树的特点
  平衡二叉B树
  每一个节点可以是红或者黑
  红黑树不是高度平衡的,它的平衡是通过"自己的红黑规则"进行实现的
• 红黑树的红黑规则有哪些

1. 每一个节点或是红色的,或者是黑色的
2. 根节点必须是黑色
3. 如果一个节点没有子节点或者父节点,则该节点相应的指针属性值为Nil,这些Nil视为叶节点,每个叶节点
   (Nil)是黑色的
4. 如果某一个节点是红色,那么它的子节点必须是黑色(不能出现两个红色节点相连 的情况)
5. 对每一个节点,从该节点到其所有后代叶节点的简单路径上,均包含相同数目的黑色节点
   

• 红黑树添加节点的默认颜色
  添加节点时,默认为红色,效率高
  
• 红黑树添加节点后如何保持红黑规则
  根节点位置
  。直接变为黑色
  非根节点位置
  。父节点为黑色
  。。不需要任何操作,默认红色即可
  。父节点为红色
  .。。叔叔节点为红色

1. 将"父节点"设为黑色,将"叔叔节点"设为黑色
2. 将"祖父节点"设为红色
3. 如果"祖父节点"为根节点,则将根节点再次变成黑色
   。。叔叔节点为黑色
4. 将"父节点"设为黑色
5. 将"祖父节点"设为红色
6. 以"祖父节点"为支点进行旋转

4.List集合的实现类

4.1 List集合子类的特点

• ArrayList集合
  底层是数组结构实现，查询快、增删慢
• LinkedList集合
  底层是链表结构实现，查询慢、增删快

4.2 LinkedList集合的特有功能

方法名	说明
public void addFirst(E e)	在该列表开头插入指定的元素
public void addLast(E e)	将指定的元素追加到此列表的末尾
public E getFirst()	返回此列表中的第一个元素
public E getLast()	返回此列表中的最后一个元素
public E removeFirst()	从此列表中删除并返回第一个元素
public E removeLast()	从此列表中删除并返回最后一个元素

4.3 ArrayList的构造方法和添加方法

public ArrayList()	创建一个空的集合对象
public boolean add(E e)	将指定的元素追加到此集合的末尾
public void add(int index,E element)	在此集合中的指定位置插入指定的元素

4.4 ArrayList类常用方法

成员方法 :

public boolean remove(Object o)	删除指定的元素，返回删除是否成功
public E remove(int index)	删除指定索引处的元素，返回被删除的元素
public E set(int index,E element)	修改指定索引处的元素，返回被修改的元素
public E get(int index)	返回指定索引处的元素
public int size()	返回集合中的元素的个数

5.泛型

5.1 泛型概述

• 泛型的介绍
  泛型是JDK5中引入的特性，它提供了编译时类型安全检测机制
• 泛型的好处

1. 把运行时期的问题提前到了编译期间
2. 避免了强制类型转换

• 泛型的定义格式
  <类型>: 指定一种类型的格式.尖括号里面可以任意书写,一般只写一个字母.
  <类型1,类型2…>: 指定多种类型的格式,多种类型之间用逗号隔开.

5.2 泛型类

• 定义格式

修饰符 class 类名<类型> { }

5.3 泛型方法

• 定义格式

修饰符 <类型> 返回值类型 方法名(类型 变量名) { }

5.4 泛型接口

• 定义格式

修饰符 interface 接口名<类型> { }

5.5 类型通配符

• 类型通配符: <?>
  ArrayList<?>: 表示元素类型未知的ArrayList,它的元素可以匹配任何的类型
  但是并不能把元素添加到ArrayList中了,获取出来的也是父类类型
• 类型通配符上限: <? extends 类型>
  ArrayListList <? extends Number>: 它表示的类型是Number或者其子类型
• 类型通配符下限: <? super 类型>
  ArrayListList <? super Number>: 它表示的类型是Number或者其父类型

6.Set集合

6.1 Set集合概述和特点

不可以存储重复元素
没有索引,不能使用普通for循环遍历

6.2 TreeSet集合概述和特点

• 不可以存储重复元素
• 没有索引
• 可以将元素按照规则进行排序
  TreeSet()：根据其元素的自然排序进行排序
  TreeSet(Comparator comparator) ：根据指定的比较器进行排序

6.3 自然排序Comparable的使用

实现步骤

1. 使用空参构造创建TreeSet集合
   用TreeSet集合存储自定义对象，无参构造方法使用的是自然排序对元素进行排序的
2. 自定义的Student类实现Comparable接口
   自然排序，就是让元素所属的类实现Comparable接口，重写compareTo(T o)方法
3. 重写接口中的compareTo方法
   重写方法时，一定要注意排序规则必须按照要求的主要条件和次要条件来写

public class Student implements Comparable<Student>{
	private String name;
	private int age;
	public Student() {
	}
	public 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;
	}
	@Override
	public String toString() {
	return "Student{" +
	"name='" + name + '\'' +
	", age=" + age +
	'}';
	}
	@Override
	public int compareTo(Student o) {
	//按照对象的年龄进行排序
	//主要判断条件: 按照年龄从小到大排序
	int result = this.age ‐ o.age;
	//次要判断条件: 年龄相同时，按照姓名的字母顺序排序
	result = result == 0 ? this.name.compareTo(o.getName()) : result;
	return result;
	}
}

6.4 比较器排序Comparator的使用

实现步骤

1. 用TreeSet集合存储自定义对象，带参构造方法使用的是比较器排序对元素进行排序的
2. 比较器排序，就是让集合构造方法接收Comparator的实现类对象，重写compare(T o1,T o2)方法
3. 重写方法时，一定要注意排序规则必须按照要求的主要条件和次要条件来写

public class MyTreeSet4 {
	public static void main(String[] args) {
		//创建集合对象
		TreeSet<Teacher> ts = new TreeSet<>(new Comparator<Teacher>() {
		@Override
		public int compare(Teacher o1, Teacher o2) {
			//o1表示现在要存入的那个元素
			//o2表示已经存入到集合中的元素
			//主要条件
			int result = o1.getAge() ‐ o2.getAge();
			//次要条件
			result = result == 0 ? o1.getName().compareTo(o2.getName()) : result;
			return result;
			}
		});
		//创建老师对象
		Teacher t1 = new Teacher("zhangsan",23);
		Teacher t2 = new Teacher("lisi",22);
		Teacher t3 = new Teacher("wangwu",24);
		Teacher t4 = new Teacher("zhaoliu",24);
		//把老师添加到集合
		ts.add(t1);
		ts.add(t2);
		ts.add(t3);
		ts.add(t4);
		//遍历集合
		for (Teacher teacher : ts) {
		System.out.println(teacher);
		}
	}
}

6.5 两种比较方式总结

• 两种比较方式小结

1. 自然排序: 自定义类实现Comparable接口,重写compareTo方法,根据返回值进行排序
2. 比较器排序: 创建TreeSet对象的时候传递Comparator的实现类对象,重写compare方法,根据返回值进行排序
3. 在使用的时候,默认使用自然排序,当自然排序不满足现在的需求时,必须使用比较器排序

• 两种方式中关于返回值的规则

1. 如果返回值为负数，表示当前存入的元素是较小值，存左边
2. 如果返回值为0，表示当前存入的元素跟集合中元素重复了，不存
3. 如果返回值为正数，表示当前存入的元素是较大值，存右边

6.6 HashSet集合概述和特点

底层数据结构是哈希表
存取无序
不可以存储重复元素
没有索引,不能使用普通for循环遍历

• 总结
  HashSet集合存储自定义类型元素,要想实现元素的唯一,要求必须重写hashCode方法和equals方法

6.6.1 哈希值

• 哈希值简介
  是JDK根据对象的地址或者字符串或者数字算出来的int类型的数值
• 如何获取哈希值
  Object类中的public int hashCode()：返回对象的哈希码值
• 哈希值的特点
  同一个对象多次调用hashCode()方法返回的哈希值是相同的
  默认情况下，不同对象的哈希值是不同的。而重写hashCode()方法，可以实现让不同对象的哈希值相同

6.6.2 哈希表结构

• JDK1.8以前
  数组 + 链表
  
• JDK1.8以后
  节点个数少于等于8个
  数组 + 链表
  节点个数多于8个
  数组 + 红黑树
  

7.Map集合

7.1 Map集合概述和特点

Map集合概述

interface Map<K,V> K：键的类型；V：值的类型

• Map集合的特点
  双列集合,一个键对应一个值
  键不可以重复,值可以重复

7.2 Map集合的基本功能

方法名	说明
V put(K key,V value)	添加元素
V remove(Object key)	根据键删除键值对元素
void clear()	移除所有的键值对元素
boolean containsKey(Object key)	判断集合是否包含指定的键
boolean containsValue(Object value)	判断集合是否包含指定的值
boolean isEmpty()	判断集合是否为空
int size()	集合的长度，也就是集合中键值对的个数

7.3 Map集合的获取功能

方法名	说明
V get(Object key)	根据键获取值
Set keySet()	获取所有键的集合
Collection values()	获取所有值的集合
Set> entrySet()	获取所有键值对对象的集合

7.4 Map集合的遍历(方式1)

步骤分析
获取所有键的集合。用keySet()方法实现
遍历键的集合，获取到每一个键。用增强for实现
根据键去找值。用get(Object key)方法实现

7.5 Map集合的遍历(方式2)

步骤分析

• 获取所有键值对对象的集合
  Set> entrySet()：获取所有键值对对象的集合
• 遍历键值对对象的集合，得到每一个键值对对象
  用增强for实现，得到每一个Map.Entry
• 根据键值对对象获取键和值
  用getKey()得到键
  用getValue()得到值

7.6 HashMap集合概述和特点

HashMap底层是哈希表结构的
依赖hashCode方法和equals方法保证键的唯一
如果键要存储的是自定义对象，需要重写hashCode和equals方法

7.7 TreeMap集合概述和特点

TreeMap底层是红黑树结构
依赖自然排序或者比较器排序,对键进行排序
如果键存储的是自定义对象,需要实现Comparable接口或者在创建TreeMap对象时候给出比较器排序规则

8.可变参数

8.1 可变参数

• 可变参数介绍
  可变参数又称参数个数可变，用作方法的形参出现，那么方法参数个数就是可变的了
  方法的参数类型已经确定,个数不确定,我们可以使用可变参数
• 可变参数定义格式

修饰符 返回值类型 方法名(数据类型… 变量名) { }

• 可变参数的注意事项
  这里的变量其实是一个数组
  如果一个方法有多个参数，包含可变参数，可变参数要放在最后

public static int sum(int... a) {
int sum = 0;
for(int i : a) {
sum += i;
}
return sum;
}

8.2 创建不可变集合

方法介绍

• 在List、Set、Map接口中,都存在of方法,可以创建一个不可变的集合
  这个集合不能添加,不能删除,不能修改
  但是可以结合集合的带参构造,实现集合的批量添加
• 在Map接口中,还有一个ofEntries方法可以提高代码的阅读性
  首先会把键值对封装成一个Entry对象,再把这个Entry对象添加到集合当中

9.Stream流

9.1 体验Stream流

list.stream().filter(s ‐> s.startsWith("a")).filter(s ‐> s.length() ==
3).forEach(System.out::println);

9.2 Stream流的常见生成方式

Stream流的三类方法

• 获取Stream流
  创建一条流水线,并把数据放到流水线上准备进行操作
• 中间方法
  流水线上的操作
  一次操作完毕之后,还可以继续进行其他操作
• 终结方法
  一个Stream流只能有一个终结方法
  是流水线上的最后一个操作

生成Stream流的方式

1. Collection体系集合
   使用默认方法stream()生成流， default Stream stream()
2. Map体系集合
   把Map转成Set集合，间接的生成流
3. 数组
   通过Arrays中的静态方法stream生成流
4. 同种数据类型的多个数据
   通过Stream接口的静态方法of(T… values)生成流

9.3 Stream流中间操作方法

• 概念
  中间操作的意思是,执行完此方法之后,Stream流依然可以继续执行其他操作
• 常见方法

方法名	说明
Stream filter(Predicate predicate)	用于对流中的数据进行过滤
Stream limit(long maxSize)	返回此流中的元素组成的流，截取前指定参数个数的数据
Stream skip(long n)	跳过指定参数个数的数据，返回由该流的剩余元素组成的流
static Stream concat(Stream a, Stream b)	合并a和b两个流为一个流
Stream distinct()	返回由该流的不同元素（根据Object.equals(Object) ）组成的流

9.4 Stream流终结操作方法

• 概念
  终结操作的意思是,执行完此方法之后,Stream流将不能再执行其他操作
• 常见方法

方法名	说明
void for Each(Consumer action)	对此流的每个元素执行操作
long count()	返回此流中的元素数

9.5 Stream流的收集操作

• 概念
  对数据使用Stream流的方式操作完毕后,可以把流中的数据收集到集合中

• 常用方法

方法名	说明
R collect(Collector collector)	把结果收集到集合中

• 工具类Collectors提供了具体的收集方式

方法名	说明
public static Collector toList()	把元素收集到List集合中
public static Collector toSet()	把元素收集到Set集合中
public static Collector toMap(Function keyMapper,Function valueMapper)	把元素收集到Map集合中