Java集合的框架结构图 java集合体系结构图

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架构魔法之光 2023-08-21 18:11:55

文章标签 Java集合的框架结构图 java 集合 System List 文章分类 Java 后端开发

Java集合的框架结构图 java集合体系结构图_集合

1.Collection集合

2.List集合

3.List集合的实现类

4.Set集合

5.TreeSet集合

6.HashSet集合

7.Map集合

8.HashMap集合

9.TreeMap集合

1.Collection集合

1.1 Collection集合概述 :

① 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

② 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

1.2 Collection集合常用方法

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

①迭代器 :

Iterator<E> 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

②Iterator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

示范代码 :

public class IteratorDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象
        Collection<String> c = new ArrayList<>();

        //添加元素
        c.add("hello");
        c.add("world");
        c.add("java");
        
        //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);
        }
    }
}

2.List集合

2.1 List集合概述

① 有序集合,这里的有序指的是存取顺序

② 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

③ 与Set集合不同,列表通常允许重复的元素

2.2 List集合的特点

存取有序

可以重复

有索引

2.3 List集合的方法

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

示例代码 :

public class ListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("aaa");
        list.add("bbb");
        list.add("ccc");
        //method1(list);
        //method2(list);
        //method3(list);
        //method4(list);
    }

    private static void method4(List<String> list) {
        // E get(int index)		返回指定索引处的元素
        String s = list.get(0);
        System.out.println(s);
    }

    private static void method3(List<String> list) {
        // E set(int index,E element)	修改指定索引处的元素，返回被修改的元素
        //被替换的那个元素,在集合中就不存在了.
        String result = list.set(0, "ppp");
        System.out.println(result);
        System.out.println(list);
    }

    private static void method2(List<String> list) {
        //  E remove(int index)		删除指定索引处的元素，返回被删除的元素
        //在List集合中有两个删除的方法
        //删除指定的元素,返回值表示当前元素是否删除成功
        String s = list.remove(0);
        //删除指定索引的元素,返回值表示实际删除的元素
        System.out.println(s);
        System.out.println(list);
    }

    private static void method1(List<String> list) {
        //  void add(int index,E element)	在此集合中的指定位置插入指定的元素
        //原来位置上的元素往后挪一个索引.
        list.add(0,"ppp");
        System.out.println(list);
    }
}

3.List集合的实现类

3.1 ArrayList集合

底层是数组结构实现，查询快、增删慢

3.2 LinkedList集合

底层是链表结构实现，查询慢、增删快

3.3 LinkedList集合特有方法

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

示例代码 :

public class LinkedListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        list.add("aaa");
        list.add("bbb");
        list.add("ccc");
//        public void addFirst(E e)	在该列表开头插入指定的元素
        //method1(list);

//        public void addLast(E e)	将指定的元素追加到此列表的末尾
        //method2(list);

//        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
        //method3(list);

//        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
        //method4(list);
      
    }

    private static void method4(LinkedList<String> list) {
        String first = list.removeFirst();
        System.out.println(first);

        String last = list.removeLast();
        System.out.println(last);

        System.out.println(list);
    }

    private static void method3(LinkedList<String> list) {
        String first = list.getFirst();
        String last = list.getLast();
        System.out.println(first);
        System.out.println(last);
    }

    private static void method2(LinkedList<String> list) {
        list.addLast("www");
        System.out.println(list);
    }

    private static void method1(LinkedList<String> list) {
        list.addFirst("qqq");
        System.out.println(list);
    }
}

4.Set集合

4.1 Set集合特点

不可以存储重复元素

没有索引,不能使用普通for循环遍历

示例代码 :

public class SetDemo {
    public static void main(String[] args) {
      	//创建集合对象
        Set<String> set = new TreeSet<>();
      	//添加元素
        set.add("ccc");
        set.add("aaa");
        set.add("aaa");
        set.add("bbb");

//        for (int i = 0; i < set.size(); i++) {
//            //Set集合是没有索引的，所以不能使用通过索引获取元素的方法
//        }
      
      	//遍历集合
        //迭代器
        Iterator<String> it = set.iterator();
        while (it.hasNext()){
            String s = it.next();
            System.out.println(s);
        }
        System.out.println("-----------------------------------");
        //增强for
          for (String s : set) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}

5.TreeSet集合

5.1 TreeSet集合特点

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 :

①TreeSet()：根据其元素的自然排序进行排序

②TreeSet(Comparator comparator) ：根据指定的比较器进行排序

5.2 TreeSet基本使用示例代码 :

存储Integer类型的整数并遍历

public class TreeSetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象
        TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<Integer>();

        //添加元素
        ts.add(10);
        ts.add(40);
        ts.add(30);
        ts.add(50);
        ts.add(20);

        ts.add(30);

        //遍历集合
        for(Integer i : ts) {
            System.out.println(i);
        }
    }
}

5.3 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

使用空参构造创建TreeSet集合
自定义的Student类实现Comparable接口
重写接口中的compareTo方法

代码实现 :

学生类 :

public class Student implements Comparable<Student>{
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {
         = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String 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 ? .compareTo(o.getName()) : result;
        return result;
    }
}

测试类 :

public class TreeSetDemo     {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象
        TreeSet<Student> ts = new TreeSet<>();
	    //创建学生对象
        Student s1 = new Student("zhangsan",23);
        Student s2 = new Student("lisi",24);
        Student s3 = new Student("wangwu",25);
        Student s4 = new Student("zhaoliu",26);
        Student s5 = new Student("qianqi",27);
		//把学生添加到集合
        ts.add(s1);
        ts.add(s2);
        ts.add(s3);
        ts.add(s4);
        ts.add(s5);
		//遍历集合
        for (Student student : ts) {
            System.out.println(student);
        }
    }
}

5.4 比较器排序Comparator的使用

案例需求

存储老师对象并遍历，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

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

代码实现 :

老师类 :

public class Teacher {
    private String name;
    private int age;

    public Teacher() {
    }

    public Teacher(String name, int age) {
         = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
         = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Teacher{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

测试类 :

public class TreeSetDemo2 {
    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.HashSet集合

6.1 HashSet集合的特点

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

HashSet基本使用示例代码 :

public class HashSetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象
        HashSet<String> set = new HashSet<String>();

        //添加元素
        set.add("hello");
        set.add("world");
        set.add("java");
        //不包含重复元素的集合
        set.add("world");

        //遍历
        for(String s : set) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}

7.Map集合

7.1 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

Map集合的基本使用示例代码:

public class MapDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象
        Map<String,String> map = new HashMap<String,String>();

        //V put(K key, V value) 将指定的值与该映射中的指定键相关联
        map.put("itheima001","林青霞");
        map.put("itheima002","张曼玉");
        map.put("itheima003","王祖贤");
        map.put("itheima003","吴彦祖");

        //输出集合对象
        System.out.println(map);
    }
}

7.2 Map集合方法

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

示例代码 :

public class MapDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象
        Map<String,String> map = new HashMap<String,String>();

        //V put(K key,V value)：添加元素
        map.put("张无忌","赵敏");
        map.put("郭靖","黄蓉");
        map.put("杨过","小龙女");

        //V remove(Object key)：根据键删除键值对元素
//        System.out.println(map.remove("郭靖"));
//        System.out.println(map.remove("郭襄"));

        //void clear()：移除所有的键值对元素
//        map.clear();

        //boolean containsKey(Object key)：判断集合是否包含指定的键
//        System.out.println(map.containsKey("郭靖"));
//        System.out.println(map.containsKey("郭襄"));

        //boolean isEmpty()：判断集合是否为空
//        System.out.println(map.isEmpty());

        //int size()：集合的长度，也就是集合中键值对的个数
        System.out.println(map.size());

        //输出集合对象
        System.out.println(map);
    }
}

7.3Map集合的获取功能

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

示例代码 :

public class MapDemo03 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象
        Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();

        //添加元素
        map.put("张无忌", "赵敏");
        map.put("郭靖", "黄蓉");
        map.put("杨过", "小龙女");

        //V get(Object key):根据键获取值
//        System.out.println(map.get("张无忌"));
//        System.out.println(map.get("张三丰"));

        //Set<K> keySet():获取所有键的集合
//        Set<String> keySet = map.keySet();
//        for(String key : keySet) {
//            System.out.println(key);
//        }

        //Collection<V> values():获取所有值的集合
        Collection<String> values = map.values();
        for(String value : values) {
            System.out.println(value);
        }
    }
}

7.4 Map集合的遍历方式(1)

分析 :

1. 获取所有键的集合。用keySet()方法实现

2. 遍历键的集合，获取到每一个键。用增强for实现

3. 根据键去找值。用get(Object key)方法实现

public class MapDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象
        Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();

        //添加元素
        map.put("张无忌", "赵敏");
        map.put("郭靖", "黄蓉");
        map.put("杨过", "小龙女");

        //获取所有键的集合。用keySet()方法实现
        Set<String> keySet = map.keySet();
        //遍历键的集合，获取到每一个键。用增强for实现
        for (String key : keySet) {
            //根据键去找值。用get(Object key)方法实现
            String value = map.get(key);
            System.out.println(key + "," + value);
        }
    }
}

7.5 Map集合的遍历方式(2)

分析 :

1. 根据键值对对象获取键和值

2. 用getKey()得到键

3. 用getValue()得到值

public class MapDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象
        Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();

        //添加元素
        map.put("张无忌", "赵敏");
        map.put("郭靖", "黄蓉");
        map.put("杨过", "小龙女");

        //获取所有键值对对象的集合
        Set<Map.Entry<String, String>> entrySet = map.entrySet();
        //遍历键值对对象的集合，得到每一个键值对对象
        for (Map.Entry<String, String> me : entrySet) {
            //根据键值对对象获取键和值
            String key = me.getKey();
            String value = me.getValue();
            System.out.println(key + "," + value);
        }
    }
}

8.HashMap集合

8.1 HashMap集合的特点

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

8.2 HashMap集合应用

示例代码 :

需求 :

创建一个HashMap集合，键是学生对象(Student)，值是居住地 (String)。存储多个元素，并遍历。

要求保证键的唯一性：如果学生对象的成员变量值相同，我们就认为是同一个对象

学生类 :

public class Student {
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {
         = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
         = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

        Student student = (Student) o;

        if (age != student.age) return false;
        return name != null ? name.equals() :  == null;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
        result = 31 * result + age;
        return result;
    }
}

测试类 :

public class HashMapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建HashMap集合对象
        HashMap<Student, String> hm = new HashMap<Student, String>();

        //创建学生对象
        Student s1 = new Student("林青霞", 30);
        Student s2 = new Student("张曼玉", 35);
        Student s3 = new Student("王祖贤", 33);
        Student s4 = new Student("王祖贤", 33);

        //把学生添加到集合
        hm.put(s1, "西安");
        hm.put(s2, "武汉");
        hm.put(s3, "郑州");
        hm.put(s4, "北京");

        //遍历集合
        Set<Student> keySet = hm.keySet();
        for (Student key : keySet) {
            String value = hm.get(key);
            System.out.println(key.getName() + "," + key.getAge() + "," + value);
        }
    }
}

9.TreeMap集合

9.1TreeMap集合的特点

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

9.2 TreeMap集合应用

需求 :

创建一个TreeMap集合,键是学生对象(Student),值是籍贯(String),学生属性姓名和年龄,按照年龄进行排序并遍历

要求按照学生的年龄进行排序,如果年龄相同则按照姓名进行排序

学生类 :

public class Student implements Comparable<Student>{
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {
         = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String 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) {
        //按照年龄进行排序
        int result = o.getAge() - this.getAge();
        //次要条件，按照姓名排序。
        result = result == 0 ? o.getName().compareTo(this.getName()) : result;
        return result;
    }
}

测试类 :

public class TreeMapDemo {
    public static void main(String[] args) {
      	// 创建TreeMap集合对象
        TreeMap<Student,String> tm = new TreeMap<>();
      
		// 创建学生对象
        Student s1 = new Student("xiaohei",23);
        Student s2 = new Student("dapang",22);
        Student s3 = new Student("xiaomei",22);
      
		// 将学生对象添加到TreeMap集合中
        tm.put(s1,"江苏");
        tm.put(s2,"北京");
        tm.put(s3,"天津");
      
		// 遍历TreeMap集合,打印每个学生的信息
        tm.forEach(
                (Student key, String value)->{
                    System.out.println(key + "---" + value);
                }
        );
    }
}

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