集合体系结构
集合类的特点
提供一种存储空间可变的存储模型，存储的数据容量可以随时发生改变
集合类的体系图
Collection(单列)
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
Collection集合的常用方法
| 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 |
| 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 |
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
/*
创建Collection集合的对象
多态的方式
ArrayList()
| boolean remove(Object o) | 从集合中移除指定的元素 |
| -------------------------- | ---------------------------------- |
| 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 |
*/
public class CollectionDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建Collection集合的对象
Collection<String> c=new ArrayList<String>();
// //添加元素：boolean add(E e)
// c.add("hello");
// c.add("world");
// c.add("java");
//boolean add(E e):添加元素
System.out.println( c.add("hello"));
System.out.println(c.add("world"));
System.out.println(c.add("java"));
//boolean remove(Object o) | 从集合中移除指定的元素
// System.out.println(c.remove("hello"));
//void clear() | 清空集合中的元素 |
// c.clear();
// boolean contains(Object o) | 判断集合中是否存在指定的元素
// System.out.println(c.contains("hello"));
// System.out.println(c.contains("javaSE"));
// | boolean isEmpty() | 判断集合是否为空
// System.out.println(c.isEmpty());
// int size() | 集合的长度，也就是集合中元素的个数 |
System.out.println(c.size());
//输出集合对象
System.out.println(c);
}
}
迭代器的介绍
- 迭代器，集合的专用遍历方式
- Iterator<E> iterator()：返回此集合中元素的迭代器，通过集合的iterator()方法得到
- 迭代器是通过集合的iterator()方法得到的，所以我们说它是依赖于集合而存在的
遍历方法
//Iterator<E> iterator()：返回此集合中元素的迭代器，通过集合的iterator()方法得到
Iterator<String> it = c.iterator();
//用while循环改进元素的判断和获取
while (it.hasNext()) {
String s = it.next();
System.out.println(s);
}List（可重复）
概述和特点
概述
- 有序集合(也称为序列)，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
特点
- 有索引
- 可以存储重复元素
- 元素存取有序
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 |
并发修改异常
出现的原因
迭代器遍历的过程中，通过集合对象修改了集合中的元素，造成了迭代器获取元素中判断预期修改值和实际修改值不一致，则会出现：ConcurrentModificationException
解决的方案
用for循环遍历，然后用集合对象做对应的操作即可
//for循环方式
for(int i=0; i<list.size(); i++) {
Student s = list.get(i);
System.out.println(s.getName() + "," + s.getAge());
}列表迭代器（ListIterator）
- 通过List集合的listIterator()方法得到，所以说它是List集合特有的迭代器
- 用于允许程序员沿任一方向遍历的列表迭代器，在迭代期间修改列表，并获取列表中迭代器的当前位置
增强for循环
for(元素数据类型 变量名 : 数组/集合对象名) {
循环体;
}数据结构
栈和列表
- 栈结构
先进后出
- 队列结构
先进先出
数组和链表
数组结构
查询快、增删慢
链表结构
查询慢、增删快
List集合的实体类
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
LinkdeList集合的特有功能
特有方法
| 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 |
关于List集合的相关例子：
有如下Student 对象，
private String name;
private int age;
private int score;
private String classNum;
其中，classNum 表示学生的班号，例如“class05”。 有如下List List list = new ArrayList();
list.add(new Student(“Tom”, 18, 100, “class05”));
list.add(new Student(“Jerry”, 22, 70, “class04”));
list.add(new Student(“Owen”, 25, 90, “class05”));
list.add(new Student(“Jim”, 30,80 , “class05”));
list.add(new Student(“Steve”, 28, 66, “class06”));
list.add(new Student(“Kevin”, 24, 100, “class04”));
在这个list 的基础上，完成下列要求：
//1） 计算所有学生的平均年龄
//2） 计算各个班级的平均分
学生类
public class Student {
private String name;
private int age;
private int score;
private String classNum;
public Student() {
}
public Student(String name, int age, int score, String classNum) {
this.name = name;
this.age = age;
this.score = score;
this.classNum = classNum;
}
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 int getScore() {
return score;
}
public void setScore(int score) {
this.score = score;
}
public String getClassNum() {
return classNum;
}
public void setClassNum(String classNum) {
this.classNum = classNum;
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
", score=" + score +
", classNum='" + classNum + '\'' +
'}';
}
}测试类：
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class ListTest {
public static void main(String[] args) {
List<Student> list=new ArrayList<Student>();
list.add(new Student("Tom",18,100,"class5"));
list.add(new Student("Jerry",22,70,"class4"));
list.add(new Student("Tom",25,90,"class5"));
list.add(new Student("Tom",30,80,"class5"));
list.add(new Student("Tom",28,66,"class6"));
list.add(new Student("Tom",24,100,"class4"));
//年龄
int sumAge=0;
//成绩
//各个班级的总成绩
double scoreSum5 = 0.0;
double scoreSum4 = 0.0;
double scoreSum6 = 0.0;
//统计各个班级的人数
int count5 = 0;
int count4 = 0;
int count6 = 0;
//遍历list集合得到每一个学生
for(Student student : list){
//获取学生年龄
Integer age = student.getAge();
sumAge += age;
//获取每个班级
String classNum = student.getClassNum();
if (classNum.equals("class5")){ //5班
//获取成绩
int score = student.getScore();
scoreSum5 += score;
count5++;
}else if(classNum.equals("class4")){//4班
int score = student.getScore();
scoreSum4 += score;
count4++;
}else if(classNum.equals("class6")){//6班
int score = student.getScore();
scoreSum6 += score;
count6++;
}
}
//1） 计算所有学生的平均年龄
System.out.println("所有学生的平均年龄：" + sumAge / list.size());
// 2） 计算各个班级的平均分
System.out.println("5班的平均分：" + scoreSum5 / count5);
System.out.println("4班的平均分：" + scoreSum4 / count4);
System.out.println("6班的平均分：" + scoreSum6 / count6);
}
}Set（不可重复）
特点
- 元素存取无序
- 没有索引、只能通过迭代器或增强for循环遍历
- 不能存储重复元素
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
HashSet集合
HashSet集合的特点
- 底层数据结构是哈希表
- 对集合的迭代顺序不作任何保证，也就是说不保证存储和取出的元素顺序一致
- 没有带索引的方法，所以不能使用普通for循环遍历
- 由于是Set集合，所以是不包含重复元素的集合
HashSet集合保证元素唯一性源码分析
HashSet集合保证元素唯一性的原理
1.根据对象的哈希值计算存储位置
如果当前位置没有元素则直接存入
如果当前位置有元素存在，则进入第二步
2.当前元素的元素和已经存在的元素比较哈希值
如果哈希值不同，则将当前元素进行存储
如果哈希值相同，则进入第三步
3.通过equals()方法比较两个元素的内容
如果内容不相同，则将当前元素进行存储
如果内容相同，则不存储当前元素
LinkedHashSet集合概述和特点
LinkedHashSet集合特点
- 哈希表和链表实现的Set接口，具有可预测的迭代次序
- 由链表保证元素有序，也就是说元素的存储和取出顺序是一致的
- 由哈希表保证元素唯一，也就是说没有重复的元素
Set集合排序
TreeSet集合概述和特点
TreeSet集合概述
- 元素有序，可以按照一定的规则进行排序，具体排序方式取决于构造方法
- 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
- 没有带索引的方法，所以不能使用普通for循环遍历
- 由于是Set集合，所以不包含重复元素的集合
自然排序Comparable的使用
案例需求
- 存储学生对象并遍历，创建TreeSet集合使用无参构造方法
- 要求：按照年龄从小到大排序，年龄相同时，按照姓名的字母顺序排序
实现步骤
- 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
- 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
- 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
比较器排序Comparator的使用
- 案例需求
- 存储学生对象并遍历，创建TreeSet集合使用带参构造方法
- 要求：按照年龄从小到大排序，年龄相同时，按照姓名的字母顺序排序
- 实现步骤
- 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
- 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
- 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
泛型
泛型概述和好处
- 泛型概述
是JDK5中引入的特性，它提供了编译时类型安全检测机制，该机制允许在编译时检测到非法的类型
它的本质是参数化类型，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。一提到参数，最熟悉的就是定义方法时有形参，然后调用此方法时传递实参。那么参数化类型怎么理解呢？顾名思义，就是将类型由原来的具体的类型参数化，然后在使用/调用时传入具体的类型。这种参数类型可以用在类、方法和接口中，分别被称为泛型类、泛型方法、泛型接口
- 泛型定义格式
- <类型>：指定一种类型的格式。这里的类型可以看成是形参
- <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。这里的类型可以看成是形参
- 将来具体调用时候给定的类型可以看成是实参，并且实参的类型只能是引用数据类型
- 泛型的好处
- 把运行时期的问题提前到了编译期间
- 避免了强制类型转换
泛型类
- 定义格式
修饰符 class 类名<类型> { }
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) { }
泛型接口
定义格式
修饰符 interface 接口名<类型> { }
类型通配符
- 类型通配符的作用
为了表示各种泛型List的父类，可以使用类型通配符
- 类型通配符的分类
- 类型通配符：<?>
- List<?>：表示元素类型未知的List，它的元素可以匹配任何的类型
- 这种带通配符的List仅表示它是各种泛型List的父类，并不能把元素添加到其中
- 类型通配符上限：<? extends 类型>
- List<? 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>
- List<? super Number>：它表示的类型是Number或者其父类型
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
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
可变参数的使用
Arrays工具类中有一个静态方法：
- public static <T> List<T> asList(T... a)：返回由指定数组支持的固定大小的列表
- 返回的集合不能做增删操作，可以做修改操作
List接口中有一个静态方法：
- public static <E> List<E> of(E... elements)：返回包含任意数量元素的不可变列表
- 返回的集合不能做增删改操作
Set接口中有一个静态方法：
- - public static <E> Set<E> of(E... elements) ：返回一个包含任意数量元素的不可变集合
- 在给元素的时候，不能给重复的元素
- 返回的集合不能做增删操作，没有修改的方法
关于Set集合的相关例子：
在某次考试中，学生的成绩信息如下（公有属性）： 姓名(String) 年龄（int） 成绩(int): Tom 20 90； Jerry 22 95； John 20 100； Lily 22 100 ；Lucy 22 90； Kevin 22 90 请分别用Comparable和Comparator两个接口对以上同学的成绩做降序排序，如果成绩一样，那在成绩排序的基础上按照年龄由小到大排序，成绩和年龄都一样，则按照姓名的字典顺序排序。
(1).Comparable接口
public class Student implements Comparable<Student>{
private String name;
private int age;
private int score;
public Student() {
}
public Student(String name, int age, int score) {
this.name = name;
this.age = age;
this.score = score;
}
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 int getScore() {
return score;
}
public void setScore(int score) {
this.score = score;
}
@Override
public String toString() {
return
"姓名='" + name + '\'' +
", 年龄=" + age +
", 成绩=" + score ;
}
//如果成绩一样，那在成绩排序的基础上按照年龄由小到大排序，
// 成绩和年龄都一样，则按照姓名的字典顺序排序。
@Override
public int compareTo(Student o) {
int num = this.score - o.score;
int num1 = num == 0 ? this.age - o.age : num;
int num2 = num1 == 0 ? this.name.compareTo(o.name) : num1;
return num2;
// return this.score - o.score == this.age - o.age ? this.name.compareTo(o.name) : (this.score - o.score == 0 ? this.age - o.age : this.score - o.score );
}
}import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;
public class SetTest8 {
public static void main(String[] args) {
//Comparable方式接口对以上同学的成绩做降序排序
//创建TreeSet集合对象
Set<Student> treeSet = new TreeSet<Student>();
//创建学生对象
treeSet.add(new Student("Tom", 20, 90));
treeSet.add(new Student("Jerry", 22, 95));
treeSet.add(new Student("John", 20, 100));
treeSet.add(new Student("Lily", 22, 100));
treeSet.add(new Student("Lucy", 22, 90));
treeSet.add(new Student("Kevin", 22, 90));
//遍历数组
for (Student s : treeSet) {
System.out.println(s);
}
}
}（2）.Comparator
public class Student{
private String name;//姓名
private int age;//年龄
private int score;//成绩
public Student() {
}
public Student(String name, int age, int score) {
this.name = name;
this.age = age;
this.score = score;
}
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 int getScore() {
return score;
}
public void setScore(int score) {
this.score = score;
}
@Override
public String toString() {
return "姓名='" + name +
" 年龄=" + age +
" 成绩=" + score;
}
}public class SetTest8 {
public static void main(String[] args) {
//Comparator方式接口对以上同学的成绩做降序排序
//创建TreeSet集合对象
Set<Student> treeSet = new TreeSet<Student>(new Comparator<Student>() {
@Override
public int compare(Student o1, Student o2) {
int num = o1.getScore() - o2.getScore();
int num1 = num == 0 ? o1.getAge() - o2.getAge() : num;
int num2 = num1 == 0 ? o1.getName().compareTo(o2.getName()) : num1;
return num2;
}
});
//创建学生对象
treeSet.add(new Student("Tom", 20, 90));
treeSet.add(new Student("Jerry", 22, 95));
treeSet.add(new Student("John", 20, 100));
treeSet.add(new Student("Lily", 22, 100));
treeSet.add(new Student("Lucy", 22, 90));
treeSet.add(new Student("Kevin", 22, 90));
//遍历数组
for (Student student : treeSet) {
System.out.println(student);
}
}
}Map（双列）
Map集合
概述和特点
概述
interface Map<K,V> K：键的类型；V：值的类型 将键映射到值的对象；不能包含重复的键；每个键可以映射到最多一个值
特点
- 键值对映射关系
- 一个键对应一个值
- 键不能重复，值可以重复
- 元素存取无序
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 |
获取功能
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| V get(Object key) | 根据键获取值 |
| Set<K> keySet() | 获取所有键的集合 |
| Collection<V> values() | 获取所有值的集合 |
| Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() | 获取所有键值对对象的集合 |
遍历
方式1
遍历思路
我们刚才存储的元素都是成对出现的，所以我们把Map看成是一个夫妻对的集合
- 把所有的丈夫给集中起来
- 遍历丈夫的集合，获取到每一个丈夫
- 根据丈夫去找对应的妻子
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
方式2
遍历思路
我们刚才存储的元素都是成对出现的，所以我们把Map看成是一个夫妻对的集合
- 获取所有结婚证的集合
- 遍历结婚证的集合，得到每一个结婚证
- 根据结婚证获取丈夫和妻子
步骤分析
- 获取所有键值对对象的集合
- Set<Map.Entry<K,V>> 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
Collections集合工具类
作用
是针对集合操作的工具类
常用方法
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| public static void sort(List<T> list) | 将指定的列表按升序排序 |
| public static void reverse(List<?> list) | 反转指定列表中元素的顺序 |
| public static void shuffle(List<?> list) | 使用默认的随机源随机排列指定的列表 |
有关Map集合的例子：
【1】将以下车站对应关系的数据存储到map集合中，
key：表示站编号，value：表示站名，
并遍历打印(可以不按顺序打印)：
------------------------------------
站编号和站名对应关系如下：
1 朱辛庄
2 育知路
3 平西府
4 回龙观东大街
5 霍营
6 育新
7 西小口
8 永泰庄
9 林萃桥
10 森林公园南门
11 奥林匹克公园
12 奥体中心
13 北土城
14 安华桥
15 安德里北街
16 鼓楼大街
17 什刹海
18 南锣鼓巷
19 中国美术馆
------------------------------------
【2】计算地铁票价规则：
总行程 3站内（包含3站）收费3元，
3站以上但不超过5站（包含5站）的收费4元，
5站以上的，在4元的基础上，每多1站增加2元，
10元封顶；
需要对键盘录入的上车站
和到达站进行判断，如果没有该站，
提示重新输入，直到站名存在为止
每站需要2分钟
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.Scanner;
import java.util.Set;
public class Ride {
public static void main(String[] args) {
//创建HashMap,键是站编号，值是站名
HashMap<Integer, String> hm = new HashMap<Integer, String>();
//创建ArrayList,存放站编号
ArrayList<Integer> array = new ArrayList<Integer>();
//创建站名数组
String[] stations = {"朱辛庄", "育知路", "平西府", "回龙东观大街", "霍营", "育新", "西小口", "永泰庄", "林萃桥",
"森林公园南门", "奥林匹克公园", "奥体中心", "北土城", "安华桥", "安德里北街", "鼓楼大街", "什刹海", "南锣鼓巷", "中国美术馆"};
//从1开始往HashMap里面存储编号，并存储对应的站名。同时往ArrayList里面存储编号
int index = 1;
for (String station : stations) {
hm.put(index, station);
array.add(index);
index++;
}
//遍历车站
//获取所有键的集合。用keySet()方法实现
Set<Integer> keySet = hm.keySet();
//遍历键的集合，获取到每一个键。用增强for实现
for (Integer key : keySet) {
//根据键去找值。用get(Object key)方法实现
String value = hm.get(key);
System.out.println(key + "," + value);
}
//创建初始值(先建类型，在确定车站时在确定具体的值，为了便于后面获取车站的序号)
Scanner sc = new Scanner(System.in);
String start;
String end;
//上车站的确定
while (true) {
System.out.print("请输入上车站:");
start = sc.nextLine();
if (hm.containsValue(start)) {
System.out.println("输入成功");
break;
} else {
System.out.println("该站不存在，请重新输入");
}
}
//下车站的确定
while (true) {
System.out.print("请输入下车站:");
end = sc.next();
if (hm.containsValue(end)) {
System.out.println("输入成功");
break;
} else {
System.out.println("该站不存在，请重新输入");
}
}
//建立值
int startNumber = 0;
int endNumber = 0;
int middle = 0;
//上车站点的序号
Set<Integer> keySet1 = hm.keySet();
for (Integer key1 : keySet) {
if (start.equals(hm.get(key1))) {
startNumber = key1;
}
if (end.equals(hm.get(key1))) {
endNumber = key1;
}
}
//简化版（只可从序号小的站点出发）——后续可改良
if (startNumber > endNumber) {
middle = startNumber - endNumber;
} else {
middle = endNumber - startNumber;
}
//计算票价
// 计算地铁票价规则：
// 总行程 3站内（包含3站）收费3元，
// 3站以上但不超过5站（包含5站）的收费4元，
// 5站以上的，在4元的基础上，每多1站增加2元，
// 10元封顶；
int money = 0;
if (middle <= 3) {
money = 3;
}
if (middle > 3 && middle <= 5) {
money = 4;
}
if (middle >= 5) {
money = 4 + (endNumber - 5) * 2;
}
money = money > 10 ? 10 : money;
int time = middle * 2;
System.out.println("从" + start + "到" + end +
"共经过" + middle + "站" + "收费" + money +
"元，大约需要" + time+ "分钟");
}
}
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