API(二)——集合框架(上)

Keywords: 集合、Collection接口、ListArrayListLinkedListSetHashSetTreeSetLinkedHashSet、迭代器Iterator、比较器Comparable-compareTo()Comparator-compare()foreach循环

集合类

集合的概述

由来: 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。

集合的特点:

  1. 用于存储对象的容器。
  2. 集合的长度是可变的。
  3. 集合中不可以存储基本数据类型值。

数组与集合类的区别:

  1. 数组的长度是固定的,集合的长度是可变的
  2. 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

集合框架

集合容器因为内部的数据结构不同,有多种具体容器。
不断的向上抽取,就形成了集合框架。

学习体系: 看顶层,用底层

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框架的顶层Collection接口

位置: java.util

Collection的常见方法:

  1. 添加。
    boolean add(Object obj):
    boolean addAll(Collection coll):
    
  2. 删除。
    boolean remove(object obj):
    boolean removeAll(Collection coll);
    void clear();
    
  3. 判断:
    boolean contains(object obj);
    boolean containsAll(Colllection coll);
    boolean isEmpty():判断集合中是否有元素。 
    
  4. 获取:迭代器Iterator
    Iterator接口就是对所有的Collection容器进行元素取出的公共接口。(形象比喻:其实抓娃娃游戏机中的夹子)
    该对象必须依赖于具体容器,因为每一个容器的数据结构都不同,所以该迭代器对象是在容器中进行内部实现的。对于使用容器者而言,具体的实现不重要,只要通过容器获取到该实现的迭代器的对象即可,也就是iterator()方法。
    int size():
    Iterator iterator():取出元素的方式:迭代器。
    for (Iterator iterator = coll.iterator(); iterator.hasNext();) {
        Object object = (Object) iterator.next();
    }
    
  5. 其他:
    boolean retainAll(Collection coll);//取交集。
    Object[] toArray();//将集合转成数组。
    

细节 :

  1. 集合中存储的都是对象的地址
  2. 集合中不可以存储基本数值。JDK1.5以后可以写作coll.add(3);,但是存储的还是对象(基本数据类型包装类对象)
    coll.add(3);//自动装箱
    coll.add(Integer.valueOf(3));
    
  3. 集合中存储时数据被提升为Object类型,需要使用元素的特有方法时需要向下转型

Collection的实现接口:
Collection
  |--List:有序(存入和取出的顺序一致),元素都有索引(角标),元素可以重复。
  |--Set:元素不能重复,无序。

List

特有的常见方法:有一个共性特点就是都可以操作角标。
list集合可以完成对元素的增删改查。

List的常见方法:
  1. 添加

    void add(index,element);
    void add(index,collection);
    
  2. 删除

    Object remove(index);
    
  3. 修改:

    Object set(index,element);
    
  4. 获取:

    Object get(index);
    int indexOf(object);
    int lastIndexOf(object);
    List subList(from,to);
    
  5. 迭代方法:

    • 迭代器Iterator,与Collection相同
    • ListIterator迭代器:listIterator():可以在迭代时完成对元素的增删改查,只有List接口有
    ListIterator it = list.listIterator();
    while (it.hasNext()) {
        Object obj = it.next();
        if ("xenaliu2".equals(obj)) {
            it.add("java");
        }
    }
    
List的实现类:

List
  |--Vector:内部是数组数据结构,是同步的。增删,查询都很慢!
  |--ArrayList:内部是数组数据结构,是不同步的。替代了Vector。长度可变(原理是创建新数组+复制数组),查询的速度快,增删较慢。
  |--LinkedList:内部是链表数据结构,是不同步的。增删元素的速度很快,查询较慢。可用于实现堆栈(先进后出,First in Last out, FILO)和队列(先进先出,First in First out, FIFO)。

开发中一般选择ArrayList,因为开发中往往查询操作多于增删操作。

面试题:

用LinkedList模拟一个堆栈或者队列数据结构。(/collection/src/io/github/xenaliu/list/LinkedListTest.java)

去除List集合中的重复元素(/day17e/src/cn/itcast/p3/arraylist/test/ArrayListTest2.java)

Set

元素不可以重复,是无序。
Set接口中的方法和Collection一致。

Set
  |--HashSet:内部数据结构是哈希表,是不同步的。
  |--TreeSet:可以对Set集合中的元素进行排序,使用的是二叉树结构,是不同步的。

HashSet

哈希表:
数组中存储的都是元素(与哈希值有对应关系),该数组称为哈希表。哈希表查询速度比数组快。重复元素存不进去,保证元素唯一性。

哈希冲突:
元素的哈希值(hashCode方法结果)一致时,称为出现哈希冲突,这时会再次判断元素的内容是否相同(equals方法)

通过对象的hashCodeequals方法来保证对象一致性:

if(this.hashCode() == obj.hashCode() && this.equals(obj))

如果对象的hashCode值不同,那么不用判断equals方法,就直接存储到哈希表中。
如果对象的hashCode值相同,那么要再次判断对象的equals方法是否为true
如果为true,视为相同元素,不存。如果为false,那么视为不同元素,就进行存储(拉链法)。

记住:如果元素要存储到HashSet集合中,必须覆盖hashCode方法和equals方法。一般情况下,如果定义的类会产生很多对象,比如人,学生,书,通常都需要覆盖equalshashCode方法建立对象判断是否相同的依据。

TreeSet

判断元素唯一性的方式:
就是根据比较方法的返回结果是否是0,是0,就是相同元素,不存。

TreeSet对元素进行排序的方式
(/day17e/src/cn/itcast/p5/treeset/demo/TreeSetDemo.java)
方法一:
让元素自身具备比较功能,元素就需要实现Comparable接口。覆盖compareTo方法(对象的默认排序方式)。
如果不要按照对象中具备的自然顺序进行排序。如果对象中不具备自然顺序。怎么办?可以使用TreeSet集合第二种排序

方法二:
比较器,在创建TreeSet对象时,在构造函数中指定具体的比较方法,让集合自身具备比较功能,定义一个类实现Comparator接口,覆盖compare方法。将该类对象作为参数传递给TreeSet集合的构造函数。

在往集合中存储对象时,通常该对象都需要覆盖hashCode()equals(),同时实现comparable接口,建立对象的自然排序。通常还有一个方法也会复写toString()

LinkedHashSet

哈希表和链表实现了Set接口,具有可预测的迭代次序。想要提高唯一性元素的查询效率,还想有序,可以使用HastSet的子类LinkedHashSet

foreach循环

增强for循环,用于遍历Collection集合或数组(/day18_my/src/cn/itcast/foreach/ForeachDemo.java)
格式:

for(元素的数据类型变量:Collection容器或数组)
{}

传统for循环和增强for循环的区别:
增强for循环必须有被遍历的目标,而该目标只能是Collection对象或数组
建议:遍历数组时,如果仅为遍历,可以使用增强for循环,如果要对数组的元素进行操作,使用传统for循环可以通过角标操作。

枚举Enumeration
Tterator功能相同,但只能用于Vector容器。已被淘汰,名称太长,郁郁而终= =。(/day18_my/src/cn/itcast/enumeration/EnumerationDemo.java)

总结:看集合的小技巧

集合分体系:List Set
子类对象的后缀名是所属体系名,前缀名是数据结构名称。
List 新出的子类都是以List结尾的,通常都是非同步的
|--ArrayList:看到array,就知道是数组,查询速度快
|--LinkedList:看到linked,就知道是链表,增删速度快

Set
  |--HashSet:看到hash,就知道是哈希表,查询速度更快,并想到元素唯一,通过HashCode()equals()方法保证唯一性
    |--LinkedHashSet
  |--TreeSet:看到Tree,就知道是二叉树,可以排序,排序想到Comparable-compareTo()Comparator-compare()方法

Map集合

Map的概述

  • Map一次添加一对元素,Collection一次添加一个元素
  • Map也称为双列集合,Collection集合称为单列集合
  • Map集合中存储的都是键keyvalue
  • Map集合中必须保证键的唯一性

Map的常用方法

  1. 添加

    value put(key,value);//返回前一个和key关联的值,如果没有返回null
    
  2. 删除

    void  clear();//清空map集合。
    value remove(key);//根据指定的key翻出这个键值对
    
  3. 判断

    boolean containsKey(key);
    boolean containsValue(value);
    boolean isEmpty();
    
  4. 获取(/day18e/src/cn/itcast/p6/map/demo/MapDemo.java)

    value get(key);//通过键获取值,如果没有该键返回null
    //可以通过返回null,来判断是否包含指定键。
    int size();//获取键值对的个数。
    Set<K> keySet();//返回此Map中包含的所有键的Set集合
    Set<Map.Entry<K,V>> entrySet();//将map集合中映射关系存储到set集合中,其实就是键和值的对应关系(结婚证)
    //映射关系的数据类型:Map.Entry
    
    Collection<V> values();//返回此Map中包含的所有值的Collection集合,值不需要保证唯一性,所以返回Collection
    

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总结: Map集合没有迭代器,取出元素的方式:将Map集合转成单列集合,再使用单列集合的迭代器;Map也不能被foreach循环遍历。

Map常用的子类:

|--Hashtable:内部结构是哈希表,是同步的。不允许null作为键,null作为值。被HashMap替代。
  |--Properties:用来存储键值对型的配置文件的信息,可以和IO技术相结合。
|--HashMap:内部结构是哈希表,不是同步的。允许null作为键,null作为值。(/day18e/src/cn/itcast/p7/hashmap/demo/HashMapDemo.java)
  |--LinkedHashMap:基于链表+哈希表。可以保证Map集合有序(存入和取出顺序一致)
|--TreeMap:内部结构是二叉树,不是同步的。可以对Map集合中的键进行排序。 (/day18e/src/cn/itcast/p8/treemap/demo/TreeMapDemo.java)

练习

需求:"fdgavcbsacdfs" 获取该字符串中,每一个字母出现的次数。要求打印结果是:a(2)b(1)... (/day19e/src/cn/itcast/p1/map/test/MapTest.java)

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