Java基础——集合(上)之Collection

最新推荐文章于 2025-05-20 10:23:44 发布

大道至簡

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分类专栏： Java 文章标签： java 泛型 map linkedlist

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本文深入解析Java集合框架中的List、Set与Map接口，包括它们的特点、操作方法以及迭代器的使用。重点介绍了ArrayList、LinkedList、HashSet与TreeSet的具体应用与特性。

个人小结：集合是Java中专门用来存储对象一种容器。本篇主要介绍集合框架Collection接口下常用的的几个集合List和Set。须重点掌握。

一、集合类

1、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。
2、数组和集合类同是容器，有何不同？
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。
3、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。

二、集合框架的构成及分类

为什么会出现这么多的容器（集合）呢？

因为每一个容器对数据的存储方式都有不同，即数据结构的不同，因此都有不同的用途。

三、Collection接口

下有两个子类：
|--List//元素是有序的，元素可以重复。因为该集合体系有索引。
|--Set//元素是无序的，元素不可以重复。

常见操作：

1、添加
add(Objectobj); //add方法的参数类型是Object，接收任意类型对象。
2、删除
remove(Objectobj);
removeAll();//调用者只保留另一集合中没有的元素。
clear();//清空
3、判断
contains(Objectobj);//判断是否存在
isEmpty();//是否为空
4、获取个数
size();
四、迭代器

什么是迭代器呢？其实就是集合的取出元素的方式。

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里的元素。那么取出方式就被定义成了内部类。而每个容器的数据结构不同，所以取出的动作也不一样，但是都有共性内容，判断和取出，那么可以将共性抽取。
那么这些内部类都符合一个规则，该规则是Iterator.
如何获取集合的取出对象呢？通过一个对外提供的方法：iterator();

示例代码：

import java.util.*;
class  CollectionDemo
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		method_get();
	}
	public static void method_get()
	{
		ArrayList al = new ArrayList();		
		al.add("java01");
		al.add("java02");
		al.add("java03");
		al.add("java04");

		/*Iterator it = al.iterator();//获取迭代器，用于取出集合中的元素
		while (it.hasNext())
		{
			sop(it.next());
		}
		*/
		for (Iterator it = al.iterator();it.hasNext() ; )
			//it 作为局部变量用完就不要了，所以对内存使用效率更好
		{
			sop(it.next());
		}
	}
	public static void method_2()
	{
		ArrayList al1 = new ArrayList();

		al1.add("java01");
		al1.add("java02");
		al1.add("java03");
		al1.add("java04");
		
		ArrayList al2 = new ArrayList();

		al2.add("java01");
		al2.add("java02");
		al2.add("java05");
		al2.add("java06");
		
		//al1.retainAll(al2);//取交集，al1中只会保留和al2中相同的元素
		al1.removeAll(al2);//把交集部分拿掉，只保留和al2不同的元素

		sop("al1:"+al1);
		sop("al2:"+al2);
	}
	public static void base_method()
	{
		//System.out.println("Hello World!");
		//创建一个集合容器，使用Collection接口的子类，ArrayList
		ArrayList al = new ArrayList();

		//1.添加元素
		al.add("java01");//add(Object obj);
		al.add("java02");
		al.add("java03");
		al.add("java04");       
		//打印原集合
		sop(al);

		//3.删除元素
		//al.remove("java02");		
		//al.clear();//清空集合

		//4.判断元素
		sop("java03是否存在："+al.contains("java03"));
		sop("集合是否为空？"+al.isEmpty());

		//2.获取个数，集合长度
		sop("size:"+al.size());

		//打印改变后的集合
		sop(al);
	}
	public static void sop(Object obj)
	{
		System.out.println(obj);
	}
}

五、List集合

Collection
|--List:元素是有序的，同时元素可以重复，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：查询速度快，但是增删较慢，线程不同布
|--LinkedList：底层使用的是链表数据结构。特点：增删的速度很快，查询较慢
|--Vector:底层是数组数据结构，线程同步。被ArrayList替代了
|--Set:元素是无序的，元素不可以重复。
List:
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();
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，在迭代时，只能用迭代器的方法操作元素，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。
这为遍历过程中增、删、改、查提供了方式！
示例：

import java.util.*;
class ListDemo 
{	
	public static void method()
	{
		ArrayList al = new ArrayList();
		//添加元素
		al.add("java01");
		al.add("java02");
		al.add("java03");
		al.add("java04");

		sop("原集合是："+al);

		//在指定位置添加元素
		al.add(1,"java03333");

		//删除指定位置元素
		//al.remove(2);

		//修改指定为位置元素
		//al.set(2,"java007");

		//通过角标获取元素
		sop("get(1):"+al.get(1));

		sop(al);

		//获取所有元素
		for (int x=0;x<al.size() ;x++ )
		{
			sop("al("+x+")= "+al.get(x));
		}
		Iterator it = al.iterator();
		while (it.hasNext())
		{
			sop("next: "+it.next());
		}
		//通过indexOf获取对象的位置
		sop("index="+al.indexOf("java02"));
		List sub = al.subList(1,3);
		sop("sub= "+sub);
	}
	
	public static void main(String[] args) 
	{
		//演示列表迭代器。
		ArrayList al = new ArrayList();

		//添加元素
		al.add("java01");
		al.add("java02");
		al.add("java03");
		sop(al);
		ListIterator li = al.listIterator();
		//sop("hasPrevious()"+li.hasPrevious());
		while (li.hasNext())
		{
			Object obj = li.next();

			if(obj.equals("java02"))
				//li.add("java009");
				li.set("java006");
		}
		while (li.hasPrevious())//逆向遍历
		{
			sop("pre:"+li.previous());
		}
		//sop("hasNext():"+li.hasNext());
		//sop("hasPrevious()"+li.hasPrevious());
		sop(al);
		/*
		//在迭代过程中，准备添加或者删除元素。
		Iterator it = al.iterator();

		while (it.hasNext())
		{
			Object obj = it.next();

			if (obj.equals("java02"))
				al.add("java0008");
				//it.remove();//将java02的引用从集合中删除了。

			sop("obj="+obj);
		}
		sop(al);
		*/		
	}
	public static void sop(Object obj)
	{
		System.out.println(obj);
	}
}

六、枚举

枚举就是Vector特有的取出方式。（其他共性方式：迭代器，遍历，for循环get方法，按角标索引）
发现枚举和迭代器很像，其实枚举和迭代是一样的，因为枚举的名称以及方法的名称都过长，所以被迭代器取代了，
枚举就慢慢不用了

示例：

import java.util.*;
class VectorDemo 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		Vector v = new Vector();
		v.add("java01");
		v.add("java02");
		v.add("java03");
		v.add("java04");
		Enumeration en = v.elements();
		while (en.hasMoreElements())
		{
			System.out.println(en.nextElement());
		}
	}
}

七、LinkedList集合

LinkedList：底层使用的是链表数据结构。特点：增删的速度很快，查询较慢

LinkedList:特有方法：
增：addFirst();
addLast();

获取：获取元素，但不删除元素。
getFirst();
getLast();
删：获取元素，但是元素被删除.如果集合中没有元素，会出现NoSuchElementException异常。
removeFirst();
removeLast();
在JDK1.6出现了替代方法。

增：
offerFirst();
offerLast();

获取：替代get方法，获取元素，但不删除元素。会返回null.

peekFirst();
peekLast();

删：替代remove方法，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();

示例：

import java.util.*;
class LinkedListDemo 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		LinkedList link = new LinkedList();

		link.addFirst("java01");
		link.addFirst("java02");
		link.addFirst("java03");
		link.addFirst("java04");

		//sop(link);
		//sop(link.getFirst());
		//sop(link.getLast());
		//sop(link.removeFirst());

		//sop("size="+link.size());

		while (!link.isEmpty())
		{
			//sop(link.removeFirst());
			sop(link.removeLast());
			
		}
		sop(link.removeLast());	
	}
	public static void sop(Object obj)
	{
		System.out.println(obj);
	}
}

练习：使用LinkedList模拟一个堆栈或者队列数据结构

/*
使用LinkedList模拟一个堆栈或者队列数据结构

堆栈：先进后出  如同一个杯子
队列：先进先出  First in First out  FIFO 如同一个水管
*/
import java.util.*;
class DuiLie
{
	private LinkedList link;

	DuiLie()//队列构造方法
	{
		link = new LinkedList();
	}
	//添加方法
	public void myAdd(Object obj)
	{
		link.addFirst(obj);
	}
	//获取方法
	public Object myGet()
	{
		return link.removeFirst();
	}
	//判断方法
	public boolean isNull()
	{
		return link.isEmpty();
	}
}
class  LinkedListTest
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		DuiLie dl = new DuiLie();//创建队列对象
		dl.myAdd("java01");
		dl.myAdd("java02");
		dl.myAdd("java03");
		dl.myAdd("java04");
		while (!dl.isNull())
		{
			System.out.println("duilie = "+dl.myGet());
		}		
	}
}

练习：

/*
将自定义对象作为元素存到ArrayList集合中，并去除重复元素。比如：存人对象，同姓名同年龄，视为同一个人，为重复元素。
思路：	1、对人描述，将数据封装进人对象
	2、定义容器，将人存入
	3、取出
List集合判断元素是否相同，依据的是元素的equals方法。 
*/
import java.util.*;
//定义人类
class Person
{
	private String name;
	private int age;
	Person(String name , int age)
	{
		this.name = name;
		this.age = age;
	}
	//复写equals方法
	public boolean equals(Object obj)
	{
		if (!(obj instanceof Person))
			return false;

		Person p = (Person)obj;
		System.out.println(this.name+"...."+p.name);

		return this.name.equals(p.name)&&this.age == p.age;
	}
	/**/
	public String getName()
	{
		return name;
	}
	public int getAge()
	{
		return age;
	}
}

class ArrayListTest2 
{	
	public static void main(String[] args) 
	{
		ArrayList al = new ArrayList();
		al.add(new Person("lisi01",30));//al.add(Object obj); => Object obj = new Person("lisi01",30); 类型向上提升了
		//al.add(new Person("lisi02",32));
		al.add(new Person("lisi02",32));
		al.add(new Person("lisi03",33));
		al.add(new Person("lisi04",35));	
		//al.add(new Person("lisi04",35));

		//al  = singleElement(al);

		sop("remove 03 : "+ al.remove(new Person("lisi03",33)));		
		Iterator it = al.iterator();
		while (it.hasNext())
		{
			//Object obj = it.next();
			//Person p = (Person)obj;
			Person p = (Person)it.next();
			//sop(it.next().getName()+"::"+it.next().getAge());
			sop(p.getName()+"::"+p.getAge());
		}
	}
	public static ArrayList singleElement(ArrayList al)
	{
		//定义一个临时容器
		ArrayList newAl = new ArrayList();		
		Iterator it = al.iterator();
		//迭代判断
		while (it.hasNext())
		{
			Object obj = it.next();

			if (!newAl.contains(obj))
				newAl.add(obj);
		}
		return newAl;
	}
	public static void sop(Object obj)
	{
		System.out.println(obj);
	}
}

八、Set集合

|--Set:元素是无序的(存入和取出的顺序不一定一致)，元素不可以重复。
|--HashSet:底层数据结构是哈希表
HashSet是如何保证元素的唯一性的呢？是通过元素的两个方法，hashCode和equals来完成的。

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。（而ArrayList只依赖equals方法）
|--TreeSet：
Set集合的功能和Collection是一致的。

示例：

/*
往HashSet集合中存入自定义对象
姓名和年龄相同为同一个人，重复元素，则不存入。
*/
import java.util.*;
class HashSetTest 
{	
	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("a2",12)) ;

		Iterator it = hs.iterator();

		while (it.hasNext())
		{
			Person p = (Person)it.next();
			sop(p.getName()+"::"+p.getAge());

		}
	}
	public static void sop(Object obj)
	{
		System.out.println(obj);
	}
}
//定义人类
class Person
{
	private String name;
	private int age;
	Person(String name , int age)
	{
		this.name = name;
		this.age = age;
	}	
	//复写hashCode方法
	public int hashCode()
	{
		System.out.println(this.name+"....hashCode");
		return name.hashCode();//+age*27;
	}
	//复写equals方法
	public boolean equals(Object obj)
	{
		if(!(obj instanceof Person))
			return false;

		Person p = (Person)obj;
		System.out.println(this.name+"....equals.."+p.name);

		return this.name.equals(p.name)&&this.age==p.age;
	}
	//获取姓名年龄的方法
	public String getName()
	{
		return name;
	}
	public int getAge()
	{
		return age;
	}
}

九、TreeSet集合

|--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

原理图：

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，或叫默认顺序。
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。

示例：往TreeSet集合中存储自定义对象学生。想按照学生的年龄进行排序。

/*
需求：
往TreeSet集合中存储自定义对象学生。想按照学生的年龄进行排序。

记住：排序时，当主要条件相同时，一定要判断一下次要条件。
*/
import java.util.*;
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));	
		ts.add(new Student("lisi007",20));

		//ts.add(new Student("lisi01",40));
		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;
	}
	//复写compareTo方法
	public int compareTo(Object obj)
	{
		if(!(obj instanceof Student))
			throw new RuntimeException("不是学生对象");
		Student s = (Student)obj;

		System.out.println(this.name+"...compareTo.."+s.name);

		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;
	}
}

十、比较器

当元素自身不具备比较性，或者具备的比较性不是所需要的。这时需要让容器自身具备比较性。
定义了比较器，将比较器对象作为参数传递给TreeSet集合的构造函数。当两种排序都存在时，以比较器为主。
定义一个类，实现Comparator接口，覆盖compare方法。

示例：

import java.util.*;
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("不是学生对象");
		Student s = (Student)obj;

		//System.out.println(this.name+"...compareTo.."+s.name);

		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;
	}
}
//定义比较器
class MyComare 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)
		{			
			/*
			if (s1.getAge()>s2.getAge())
				return 1;
			if (s1.getAge()==s2.getAge())
				return 0;
			return -1;
			*/
			return new Integer(s1.getAge()).compareTo(new Integer(s2.getAge()));
		}
		return num;
	}
}
class TreeSetDemo2
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		TreeSet ts = new TreeSet(new MyComare());

		ts.add(new Student("lisi02",22));	
		ts.add(new Student("lisi007",20));
		ts.add(new Student("lisi09",19));	
		ts.add(new Student("lisi06",18));	
		ts.add(new Student("lisi007",29));
		//ts.add(new Student("lisi01",40));
		Iterator it = ts.iterator();		
		while (it.hasNext())
		{
			Student stu = (Student)it.next();
			System.out.println(stu.getName()+"...."+stu.getAge());
		}

	}
}

练习：按照字符串长度排序。

/*
练习：按照字符串长度排序。
字符串本身具备比较性，但是它的比较方式不是所需要的。
这时就只能使用比较器
*/
import java.util.*;
class TreeSetTest 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		TreeSet ts = new TreeSet(new StrLenComparator());

		ts.add("abcd");
		ts.add("cc");
		ts.add("cba");		
		ts.add("aaa");
		ts.add("z");
		ts.add("hahaha");

		Iterator it = ts.iterator();
		while (it.hasNext())
		{
			System.out.println(it.next());
		}		
	}
}
//自定义比较器。
class StrLenComparator implements Comparator
{
	public int compare(Object o1,Object o2)
	{
		String s1 = (String )o1;	
		String s2 = (String )o2;
		/*
		if(s1.length()>s2.length())
			return 1;
		if(s1.length()==s2.length())
			return 0;
		return -1;
		*/
		int num = new Integer(s1.length()).compareTo(new Integer(s2.length()));
		if (num==0)
			return s1.compareTo(s2);
		return num;
	}
}