集合框架:
Java中的集合框架大类可分为Collection和Map;两者的区别:
1、Collection是单列集合;Map是双列集合
2、Collection中只有Set系列要求元素唯一;Map中键需要唯一,值可以重复
3、Collection的数据结构是针对元素的;Map的数据结构是针对键的。
泛型:
在说两大集合体系之前先说说泛型,因为在后面的集合中都会用到;
所谓的泛型就是:类型的参数化
泛型是类型的一部分,类名+泛型是一个整体
如果有泛型,不使用时,参数的类型会自动提升成Object类型,如果再取出来的话就需要向下强转,就可能发生类型转化异常(ClassCaseException);不加泛型就不能在编译期限定向集合中添加元素的类型,导致后期的处理麻烦。
下面就来对比加了泛型和不加泛型的区别:
package com.xiaoshit_zongjie; import java.util.ArrayList; import java.util.Iterator; import java.util.List; public class Test { public static void main(String[] args) { // 不加泛型,添加和遍历 List list = new ArrayList<>(); list.add(1); list.add("123"); list.add("hello"); Iterator it = list.iterator(); while(it.hasNext()){ // 没有添加泛型,这里只能使用Object接收 Object obj = it.next(); System.out.println(obj); } } } package com.xiaoshit_zongjie; import java.util.ArrayList; import java.util.Iterator; import java.util.List; public class Test { public static void main(String[] args) { // 加泛型,添加和遍历 List<String> list = new ArrayList<String>(); list.add("123"); list.add("hello"); Iterator<String> it = list.iterator(); while(it.hasNext()){ // 因为添加了泛型,就说明集合中装的全部都是String类型的数据 // 所以这里用String类型接收,就不会发生异常,并且可以使用String的方法 String str = it.next(); System.out.println(str.length()); } } }
自定义带泛型的类:
package com.xiaoshit_zongjie; public class Test { // 自定义一个带有一个参数的泛型类,可以向传入什么类型就传入什么类型 public static void main(String[] args) { // 进行测试, 传入一个String对象 Person<String> perStr = new Person<String>(); perStr.setT("我是字符串"); String str = perStr.getT(); System.out.println(str); // 进行测试,传入一个Integer对象 Person<Integer> perInt = new Person<Integer>(); perInt.setT(100); Integer intVal = perInt.getT(); System.out.println(intVal); } } //自定义一个带有一个参数的泛型类 class Person<T>{ private T t; void setT(T t){ this.t = t; } T getT(){ return t; } }
实现带有泛型的接口类型:
实现接口的同时, 指定了接口中的泛型类型. (定义类时确定);
public class GenericImpl1 implements GenericInter<String> {}
实现接口时, 没有指定接口中的泛型类型.此时, 需要将该接口的实现类定义为泛型类.接口的类型需要在创建实现类对象时才能真正确定其类型. (始终不确定类型, 直到创建对象时确定类型);
public class GenericImpl2<T> implements GenericInter<T> {}
泛型的通配符(?):
上限限定:比如定义方法的时候出现,public void getFunc(List<? extends Animal> an),
那么表示这里的参数可以传入Animal,或者 Animal的子类
下限限定: 比如定义方法的时候出现,public void getFunc(Set<? super Animal> an ),
那么表示这里的参数可以传入Animal,或者Animal的父类
使用泛型的注意点:
1、泛型不支持基本数据类型
2、泛型不支持继承,必须保持前后一致(比如这样是错误的:List<Object> list = new ArrayList<String>();
Collection体系:
ollection包括两大体系,List和Set
List的特点:
存取有序,有索引,可以根据索引来进行取值,元素可以重复
Set的特点:
存取无序,元素不可以重复
List:
下面有ArrayList,LinkedList,Vector(已过时)
集合的的最大目的就是为了存取;List集合的特点就是存取有序,可以存储重复的元素,可以用下标进行元素的操作
ArrayList: 底层是使用数组实现,所以查询速度快,增删速度慢
package com.xiaoshit_zongjie; import java.util.ArrayList; import java.util.Iterator; import java.util.List; public class Test { // 使用ArrayList进行添加和遍历 public static void main(String[] args) { List<String> list = new ArrayList<String>(); list.add("接口1"); list.add("接口2"); list.add("接口3"); // 第一种遍历方式,使用迭代器 Iterator<String> it = list.iterator(); while(it.hasNext()){ String next = it.next(); System.out.println(next); } System.out.println("-------------------"); // 第二种遍历方式,使用foreach for (String str : list){ System.err.println(str); } } }
LinkedList:是基于链表结构实现的,所以查询速度慢,增删速度快,提供了特殊的方法,对头尾的元素操作(进行增删查)。
使用LinkedList来实现栈和队列;栈是先进后出,而队列是先进先出
package com.xiaoshitou.classtest; import java.util.LinkedList; /** * 利用LinkedList来模拟栈 * 栈的特点:先进后出 * @author Beck * */ public class MyStack { private LinkedList<String> linkList = new LinkedList<String>(); // 压栈 public void push(String str){ linkList.addFirst(str); } // 出栈 public String pop(){ return linkList.removeFirst(); } // 查看 public String peek(){ return linkList.peek(); } // 判断是否为空 public boolean isEmpty(){ return linkList.isEmpty(); } } package com.xiaoshit_zongjie; public class Test { public static void main(String[] args) { // 测试栈 StackTest stack = new StackTest(); stack.push("我是第1个进去的"); stack.push("我是第2个进去的"); stack.push("我是第3个进去的"); stack.push("我是第4个进去的"); stack.push("我是第5个进去的"); // 取出 while (!stack.isEmpty()){ String pop = stack.pop(); System.out.println(pop); } // 打印结果 /*我是第5个进去的 我是第4个进去的 我是第3个进去的 我是第2个进去的 我是第1个进去的*/ } }
LinkedList实现Queue:
package com.xiaoshit_zongjie; import java.util.LinkedList; /** * 利用linkedList来实现队列 * 队列: 先进先出 * @author Beck * */ public class QueueTest { private LinkedList<String> link = new LinkedList<String>(); // 放入 public void put(String str){ link.addFirst(str); } // 获取 public String get(){ return link.removeLast(); } // 判断是否为空 public boolean isEmpty(){ return link.isEmpty(); } } package com.xiaoshit_zongjie; public class Test { public static void main(String[] args) { // 测试队列 QueueTest queue = new QueueTest(); queue.put("我是第1个进入队列的"); queue.put("我是第2个进入队列的"); queue.put("我是第3个进入队列的"); queue.put("我是第4个进入队列的"); // 遍历队列 while (!queue.isEmpty()){ String str = queue.get(); System.out.println(str); } // 打印结果 /*我是第1个进入队列的 我是第2个进入队列的 我是第3个进入队列的 我是第4个进入队列的*/ } }
Vector:因为已经过时,被ArrayList取代了;它还有一种迭代器通过vector.elements()获取,判断是否有元素和取元素的方法为:hasMoreElements(),nextElement()。
package com.xiaoshit_zongjie; import java.util.Enumeration; import java.util.Vector; public class Test { public static void main(String[] args) { Vector<String> vector = new Vector<String>(); vector.add("搜索"); vector.add("vector"); vector.add("list"); Enumeration<String> elements = vector.elements(); while (elements.hasMoreElements()){ String nextElement = elements.nextElement(); System.out.println(nextElement); } } }
List集合总结:
Set:
Set集合的特点:元素不重复,存取无序,无下标
Set集合下面有:HashSet,LinkedHashSet,TreeSet
HashSet存储字符串:
package com.xiaoshit_zongjie; import java.util.HashSet; import java.util.Iterator; import java.util.Set; public class Test { public static void main(String[] args) { // 利用HashSet来存取 Set<String> set = new HashSet<String>(); set.add("我的天"); set.add("我是重复的"); set.add("我是重复的"); set.add("welcome"); // 遍历 第一种方式 迭代器 Iterator<String> it = set.iterator(); while(it.hasNext()){ String str = it.next(); System.out.println(str); } System.out.println("--------------"); for (String str : set){ System.out.println(str); } // 打印结果,重复的已经去掉了 /*我的天 welcome 我是重复的 -------------- 我的天 welcome 我是重复的*/ }
那哈希表是怎么来保证元素的唯一性的呢,哈希表是通过hashCode和equals方法来共同保证的。
哈希表的存储数据过程(哈希表底层也维护了一个数组):
根据存储的元素计算出hashCode值,然后根据计算得出的hashCode值和数组的长度进行计算出存储的下标;如果下标的位置无元素,那么直接存储;如果有元素,那么使用要存入的元素和该元素进行equals方法,如果结果为真,则已经有相同的元素了,所以直接不存;如果结果假,那么进行存储,以链表的形式存储。
演示HashSet来存储自定义对象:
package com.xiaoshit_zongjie; public class Person { // 属性 private String name; private int age; // 构造方法 public Person() { super(); } public Person(String name, int age) { super(); this.name = name; this.age = age; } // 要让哈希表存储不重复的元素,就必须重写hasCode和equals方法 @Override public int hashCode() { final int prime = 31; int result = 1; result = prime * result + age; result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode()); return result; } @Override public boolean equals(Object obj) { if (this == obj) return true; if (obj == null) return false; if (getClass() != obj.getClass()) return false; Person other = (Person) obj; if (age != other.age) return false; if (name == null) { if (other.name != null) return false; } else if (!name.equals(other.name)) return false; return true; } @Override public String toString() { return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]"; } // getter & setter 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; } } package com.xiaoshit_zongjie; import java.util.HashSet; import java.util.Set; public class Test { public static void main(String[] args) { // 利用HashSet来存取自定义对象 Person Set<Person> set = new HashSet<Person>(); set.add(new Person("张三", 12)); set.add(new Person("李四", 13)); set.add(new Person("王五", 22)); set.add(new Person("张三", 12)); // 遍历 for (Person p : set){ System.out.println(p); } // 结果:向集合中存储两个张三对象,但是集合中就成功存储了一个 /*Person [name=王五, age=22] Person [name=李四, age=13] Person [name=张三, age=12]*/ } }
所以在向HashSet集合中存储自定义对象时,为了保证set集合的唯一性,那么必须重写hashCode和equals方法。
LinkedHashSet:
是基于链表和哈希表共同实现的,所以具有存取有序,元素唯一
package com.xiaoshit_zongjie; import java.util.LinkedHashSet; public class Test { public static void main(String[] args) { // 利用LinkedHashSet来存取自定义对象 Person LinkedHashSet<Person> set = new LinkedHashSet<Person>(); set.add(new Person("张三", 12)); set.add(new Person("李四", 13)); set.add(new Person("王五", 22)); set.add(new Person("张三", 12)); // 遍历 for (Person p : set){ System.out.println(p); } // 结果:向集合中存储两个张三对象,但是集合中就成功存储了一个, // 并且存进的顺序,和取出来的顺序是一致的 /*Person [name=张三, age=12] Person [name=李四, age=13] Person [name=王五, age=22]*/ } }
TreeSet:
特点:存取无序,元素唯一,可以进行排序(排序是在添加的时候进行排序)。
TreeSet是基于二叉树的数据结构,二叉树的:一个节点下不能多余两个节点。
二叉树的存储过程:
如果是第一个元素,那么直接存入,作为根节点,下一个元素进来是会跟节点比较,如果大于节点放右边的,小于节点放左边;等于节点就不存储。后面的元素进来会依次比较,直到有位置存储为止
TreeSet集合存储String对象
package com.xiaoshit_zongjie; import java.util.TreeSet; public class Test { public static void main(String[] args) { TreeSet<String> treeSet = new TreeSet<String>(); treeSet.add("abc"); treeSet.add("zbc"); treeSet.add("cbc"); treeSet.add("xbc"); for (String str : treeSet){ System.out.println(str); } // 结果:取出来的结果是经过排序的 /* abc cbc xbc zbc*/ } }
TreeSet保证元素的唯一性是有两种方式:
1、自定义对象实现Comparable接口,重写comparaTo方法,该方法返回0表示相等,小于0表示准备存入的元素比被比较的元素小,否则大于0;
2、在创建TreeSet的时候向构造器中传入比较器Comparator接口实现类对象,实现Comparator接口重写compara方法。
如果向TreeSet存入自定义对象时,自定义类没有实现Comparable接口,或者没有传入Comparator比较器时,会出现ClassCastException异常
下面就是演示用两种方式来存储自定义对象
package com.xiaoshit_zongjie; public class Person implements Comparable<Person>{ // 属性 private String name; private int age; // 构造方法 public Person() { super(); } public Person(String name, int age) { super(); this.name = name; this.age = age; } // 要让哈希表存储不重复的元素,就必须重写hasCode和equals方法 @Override public int hashCode() { final int prime = 31; int result = 1; result = prime * result + age; result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode()); return result; } @Override public boolean equals(Object obj) { if (this == obj) return true; if (obj == null) return false; if (getClass() != obj.getClass()) return false; Person other = (Person) obj; if (age != other.age) return false; if (name == null) { if (other.name != null) return false; } else if (!name.equals(other.name)) return false; return true; } @Override public String toString() { return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]"; } // getter & setter 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 int compareTo(Person o) { int result = this.age - o.age; if (result == 0){ return this.name.compareTo(o.name); } return result; } } package com.xiaoshit_zongjie; import java.util.TreeSet; public class Test { public static void main(String[] args) { // 利用TreeSet来存储自定义类Person对象 TreeSet<Person> treeSet = new TreeSet<Person>(); // Person类实现了Comparable接口,并且重写comparaTo方法 // 比较规则是先按照 年龄排序,年龄相等的情况按照年龄排序 treeSet.add(new Person("张山1", 20)); treeSet.add(new Person("张山2", 16)); treeSet.add(new Person("张山3", 13)); treeSet.add(new Person("张山4", 17)); treeSet.add(new Person("张山5", 20)); for (Person p : treeSet){ System.out.println(p); } // 结果:按照comparaTo方法内的逻辑来排序的 /* Person [name=张山3, age=13] Person [name=张山2, age=16] Person [name=张山4, age=17] Person [name=张山1, age=20] Person [name=张山5, age=20] */ } }
另一种方式:使用比较器Comparator
package com.xiaoshit_zongjie; public class Person{ // 属性 private String name; private int age; // 构造方法 public Person() { super(); } public Person(String name, int age) { super(); this.name = name; this.age = age; } // 要让哈希表存储不重复的元素,就必须重写hasCode和equals方法 @Override public int hashCode() { final int prime = 31; int result = 1; result = prime * result + age; result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode()); return result; } @Override public boolean equals(Object obj) { if (this == obj) return true; if (obj == null) return false; if (getClass() != obj.getClass()) return false; Person other = (Person) obj; if (age != other.age) return false; if (name == null) { if (other.name != null) return false; } else if (!name.equals(other.name)) return false; return true; } @Override public String toString() { return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]"; } // getter & setter 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; } } package com.xiaoshit_zongjie; import java.util.Comparator; import java.util.TreeSet; public class Test { public static void main(String[] args) { // 利用TreeSet来存储自定义类Person对象 // 创建TreeSet对象的时候传入Comparator比较器,使用匿名内部类的方式 // 比较规则是先按照 年龄排序,年龄相等的情况按照年龄排序 TreeSet<Person> treeSet = new TreeSet<Person>(new Comparator<Person>() { @Override public int compare(Person o1, Person o2) { if (o1 == o2){ return 0; } int result = o1.getAge() - o2.getAge(); if (result == 0){ return o1.getName().compareTo(o2.getName()); } return result; } }); treeSet.add(new Person("张山1", 20)); treeSet.add(new Person("张山2", 16)); treeSet.add(new Person("张山3", 13)); treeSet.add(new Person("张山4", 17)); treeSet.add(new Person("张山5", 20)); for (Person p : treeSet){ System.out.println(p); } // 结果:按照compara方法内的逻辑来排序的 /* Person [name=张山3, age=13] Person [name=张山2, age=16] Person [name=张山4, age=17] Person [name=张山1, age=20] Person [name=张山5, age=20] */ } }
比较器总结:
Collection体系总结:
List : "特点 :" 存取有序,元素有索引,元素可以重复.
ArrayList : 数组结构,查询快,增删慢,线程不安全,因此效率高.
Vector : 数组结构,查询快,增删慢,线程安全,因此效率低.
LinkedList : 链表结构,查询慢,增删快,线程不安全,因此效率高.
addFirst() removeFirst() getFirst()
Set :"特点 :" 存取无序,元素无索引,元素不可以重复.
HashSet : 存储无序,元素无索引,元素不可以重复.底层是哈希表.
请问 : 哈希表如何保证元素唯一呢 ? 底层是依赖 hashCode 和 equals 方法.
当存储元素的时候,先根据 hashCode + 数组长度 计算出一个索引,判断索引位置是否有元素.
如果没有元素,直接存储,如果有元素,先判断 equals 方法,比较两个元素是否相同,不同则存储,相同则舍弃.
我们自定义对象存储的元素一定要实现 hashCode 和 equals.
LinkedHashSet : 存储有序,元素不可以重复.
TreeSet : 存取无序, 但是可以排序 (自然排序), 元素不可以重复.
有两种排序方式 :
自然排序 :
我们的元素必须实现 Comparable 接口.可比较的.实现 CompareTo 方法.
比较器排序 :
我们需要自定义类,实现Comparetor接口,这个类就是比较器实现 compare 方法.
然后在创建 TreeSet 的时候,把比较器对象作为参数传递给 TreeSet.
"总结 : 如何选择用哪个集合呢?"
"问题1 : 元素是否可以重复呢?"
可以 : List 系列.
"问题2 : 查询多还是增删多?"
查询多 : ArrayList
增删多 : LinkedList
不可以 : Set 系列.
"问题3 : 是否需要排序呢?"
排序 : TreeSet
不排序 : HashSet
如果要唯一,又要存取有序. LinkedHashSet.
Map:
Map是一个双列集合,其中保存的是键值对,键要求保持唯一性,值可以重复
键值是一一对应的,一个键只能对应一个值
Map的特点:是存取无序,键不可重复
Map在存储的时候,将键值传入Entry,然后存储Entry对象
其中下面有HashMap,LinkedHashMap和TreeMap
HashMap:
是基于哈希表结构实现的,所以存储自定义对象作为键时,必须重写hasCode和equals方法。存取无序的
下面演示HashMap以自定义对象作为键:
package com.xiaoshit_zongjie; import java.util.HashMap; import java.util.Iterator; import java.util.Map.Entry; import java.util.Set; public class Test { public static void main(String[] args) { // 利用HashMap存储,自定义对象Person作为键 // 为了保证键的唯一性,必须重写hashCode和equals方法 HashMap<Person,String> map = new HashMap<Person,String>(); map.put(new Person("张三", 12), "JAVA"); map.put(new Person("李四", 13), "IOS"); map.put(new Person("小花", 22), "JS"); map.put(new Person("小黑", 32), "PHP"); map.put(new Person("张三", 12), "C++"); Set<Entry<Person, String>> entrySet = map.entrySet(); Iterator<Entry<Person, String>> it = entrySet.iterator(); while (it.hasNext()){ Entry<Person, String> entry = it.next(); System.out.println(entry.getKey() + "---" + entry.getValue()); } // 结果:存入的时候添加了两个张三,如果Map中键相同的时候,当后面的值会覆盖掉前面的值 /* Person [name=李四, age=13]---IOS Person [name=张三, age=12]---C++ Person [name=小黑, age=32]---PHP Person [name=小花, age=22]---JS */ } }
LinkedHashMap:
用法跟HashMap基本一致,它是基于链表和哈希表结构的所以具有存取有序,键不重复的特性
下面演示利用LinkedHashMap存储,注意存的顺序和遍历出来的顺序是一致的:
package com.xiaoshit_zongjie; import java.util.LinkedHashMap; import java.util.Map.Entry; public class Test { public static void main(String[] args) { // 利用LinkedHashMap存储,自定义对象Person作为键 // 为了保证键的唯一性,必须重写hashCode和equals方法 LinkedHashMap<Person,String> map = new LinkedHashMap<Person,String>(); map.put(new Person("张三", 12), "JAVA"); map.put(new Person("李四", 13), "IOS"); map.put(new Person("小花", 22), "JS"); map.put(new Person("小黑", 32), "PHP"); map.put(new Person("张三", 12), "C++"); // foreach遍历 for (Entry<Person,String> entry : map.entrySet()){ System.out.println(entry.getKey()+"==="+entry.getValue()); } // 结果:存入的时候添加了两个张三,如果Map中键相同的时候,当后面的值会覆盖掉前面的值 // 注意:LinkedHashMap的特点就是存取有序,取出来的顺序就是和存入的顺序保持一致 /* Person [name=张三, age=12]===C++ Person [name=李四, age=13]===IOS Person [name=小花, age=22]===JS Person [name=小黑, age=32]===PHP */ } }
TreeMap:
给TreeMap集合中保存自定义对象,自定义对象作为TreeMap集合的key值。由于TreeMap底层使用的二叉树,其中存放进去的所有数据都需要排序,要排序,就要求对象具备比较功能。对象所属的类需要实现Comparable接口。或者给TreeMap集合传递一个Comparator接口对象。
利用TreeMap存入自定义对象作为键:
package com.xiaoshit_zongjie; import java.util.Comparator; import java.util.Map.Entry; import java.util.TreeMap; public class Test { public static void main(String[] args) { // 利用TreeMap存储,自定义对象Person作为键 // 自定义对象实现Comparable接口或者传入Comparator比较器 TreeMap<Person,String> map = new TreeMap<Person,String>(new Comparator<Person>() { @Override public int compare(Person o1, Person o2) { if (o1 == o2){ return 0; } int result = o1.getAge() - o2.getAge(); if (result == 0){ return o1.getName().compareTo(o2.getName()); } return result; } }); map.put(new Person("张三", 12), "JAVA"); map.put(new Person("李四", 50), "IOS"); map.put(new Person("小花", 32), "JS"); map.put(new Person("小黑", 32), "PHP"); map.put(new Person("张三", 12), "C++"); // foreach遍历 for (Entry<Person,String> entry : map.entrySet()){ System.out.println(entry.getKey()+"==="+entry.getValue()); } // 结果:存入的时候添加了两个张三,如果Map中键相同的时候,当后面的值会覆盖掉前面的值 // 注意:TreeMap 取出来的顺序是经过排序的,是根据compara方法排序的 /* Person [name=张三, age=12]===C++ Person [name=小花, age=32]===JS Person [name=小黑, age=32]===PHP Person [name=李四, age=50]===IOS */ } }
Map总结: