Java集合大总结
java集合关系图
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java集合的概述
集合：集合是java中提供的一种容器，可以用来存储多个数据。
集合和数组既然都是容器，它们有啥区别呢？
- 数组的长度是固定的。集合的长度是可变的。
- 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。在开发中一般当对象多的时候，使用集合进行存储。
java.util.Collection接口
介绍
所有单列集合的最顶层的接口,里边定义了所有单列集合共性的方法任意的单列集合都可以使用Collection接口中的方法
共性的方法
public boolean add(E e)：把给定的对象添加到当前集合中 。
public void clear()：清空集合中所有的元素。
public boolean remove(E e)： 把给定的对象在当前集合中删除。
public boolean contains(E e)：判断当前集合中是否包含给定的对象。
public boolean isEmpty()：判断当前集合是否为空。
public int size()：返回集合中元素的个数。
public Object[] toArray()：把集合中的元素，存储到数组中。注意
java.util.Collection类是zh一个接口，想要创建只能使用多态，使用多态需要注意：多态子类如果重写了父类的方法，优先子类；如果调用子类特有的方法，父类没有，会报错。
示例
package com.itheima.demo01Collection;
import java.util.Collection;
import java.util.HashSet;
public class Demo01Collection {
public static void main(String[] args) {
//创建集合对象,可以使用多态
//Collection<String> coll = new ArrayList<>();
Collection<String> coll = new HashSet<>();
System.out.println(coll);//重写了toString方法 []
/*
public boolean add(E e): 把给定的对象添加到当前集合中 。
返回值是一个boolean值,一般都返回true,所以可以不用接收
*/
boolean b1 = coll.add("张三");
System.out.println("b1:"+b1);//b1:true
System.out.println(coll);//[张三]
coll.add("李四");
coll.add("李四");
coll.add("赵六");
coll.add("田七");
System.out.println(coll);//[张三, 李四, 赵六, 田七]
/*
public boolean remove(E e): 把给定的对象在当前集合中删除。
返回值是一个boolean值,集合中存在元素,删除元素,返回true
集合中不存在元素,删除失败,返回false
*/
boolean b2 = coll.remove("赵六");
System.out.println("b2:"+b2);//b2:true
boolean b3 = coll.remove("赵四");
System.out.println("b3:"+b3);//b3:false
System.out.println(coll);//[张三, 李四, 田七]
/*
public boolean contains(E e): 判断当前集合中是否包含给定的对象。
包含返回true
不包含返回false
*/
boolean b4 = coll.contains("李四");
System.out.println("b4:"+b4);//b4:true
boolean b5 = coll.contains("赵四");
System.out.println("b5:"+b5);//b5:false
//public boolean isEmpty(): 判断当前集合是否为空。 集合为空返回true,集合不为空返回false
boolean b6 = coll.isEmpty();
System.out.println("b6:"+b6);//b6:false
//public int size(): 返回集合中元素的个数。
int size = coll.size();
System.out.println("size:"+size);//size:3
//public Object[] toArray(): 把集合中的元素，存储到数组中。
Object[] arr = coll.toArray();
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.println(arr[i]);
}
//public void clear() :清空集合中所有的元素。但是不删除集合,集合还存在
coll.clear();
System.out.println(coll);//[]
System.out.println(coll.isEmpty());//true
}
}运行结果
集合的遍历
java.util.Iterator接口
介绍
在程序开发中，经常需要遍历集合中的所有元素。针对这种需求，JDK专门提供了一个接口java.util.Iterator。Iterator接口也是Java集合中的一员，但它与Collection、Map接口有所不同，Collection接口与Map接口主要用于存储元素，而Iterator主要用于迭代访问（即遍历）Collection中的元素，因此Iterator对象也被称为迭代器（对集合进行遍历）
常用方法
boolean hasNext(): 判断集合中还有没有下一个元素可以迭代，有就返回true，没有就返回false
E next(): 返回迭代的下一个元素注意
Iterator迭代器是一个接口，我们无法直接使用，需要使用Iterator接口的实现类对象，获取实现类的方式比较特殊。Collection接口中有一个方法，叫iterator()，这个方法返回的就是迭代器的实现类对象。
Iterator iterator(): 返回在此collection的元素上进行迭代的迭代器
迭代器的使用步骤（重点）
1.使用集合中的方法iterator()获取迭代器的实现类对象，使用Iterator接口接收（多态）
2.使用Iterator接口中的方法hasNext判断还有没有下一个元素
3.使用Iterator接口中的方法next取出集合中的下一个元素
示例
package com.itheima.demo02Iterator;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
public class Demo01Iterator {
public static void main(String[] args) {
Collection<String> coll = new ArrayList<>();
coll.add("姚明");
coll.add("科比");
coll.add("麦迪");
coll.add("詹姆斯");
coll.add("艾弗森");
/*
* 1.使用集合中的方法iterator()获取迭代器的实现类对象，使用Iterator接口接收（多态）
* 注：Iterator<E>接口也是有泛型的，迭代器的泛型跟着集合走，集合是什么泛型，迭代器就是什么泛型
* */
//多态 接口 实现类对象
Iterator<String> it = coll.iterator();
/*
* 发现使用迭代器取出集合中元素的代码是一个重复的过程
* 所以我们可以使用循环优化
* 不知道集合中有多少元素，使用while循环
* 循环结束的条件，hasNext方法返回值false
* */
while(it.hasNext()) {
String s = it.next();
System.out.println(s);
}
System.out.println("==============================");
for(Iterator<String> it2 = coll.iterator();it2.hasNext();) {
String s = it2.next();
System.out.println(s);
}
// 推荐使用while循环
//2.使用Iterator接口中的方法hasNext判断还有没有下一个元素
//注意：因为上面已经对it进行遍历，此时it.hasNext()方法返回一定是false
boolean b = it.hasNext();
System.out.println(b); //true
//3.使用Iterator接口中的方法next取出集合中的下一个元素
String s = it.next();
System.out.println(s); //姚明
b = it.hasNext();
System.out.println(b);
s = it.next();
System.out.println(s);
b = it.hasNext();
System.out.println(b);
s = it.next();
System.out.println(s);
b = it.hasNext();
System.out.println(b);
s = it.next();
System.out.println(s);
b = it.hasNext();
System.out.println(b);
s = it.next();
System.out.println(s);
b = it.hasNext();
System.out.println(b); // 没有元素，返回false
s = it.next(); // 没有元素，再取出元素会抛出NoSuchElementException没有元素异常
System.out.println(s);
}
}运行结果
内存图
增强for循环
介绍
底层使用的也是迭代器，使用for循环的格式，简化了迭代器的书写。是JDK 1.5之后出现的新特性
public interface Collection extends Iterable：故所有的单列集合都可以使用增强for循环，实现public interface Iterable这个接口允许对象成为 “foreach” 语句的目标，即可以使用增强for循环，作用是用来遍历集合和数组
格式
for(集合/数组的数据类型 变量名: 集合名/数组名) {
sout(变量名);
}注意
1.增强for循环必须有被遍历的目标，目标只能是Collection或者是数组。
2.增强for循环仅仅为遍历操作出现。
示例
package com.itheima.demo02Iterator;
import java.util.ArrayList;
public class Demo02Foreach {
public static void main(String[] args) {
demo01();
demo02();
}
//使用增强for循环遍历集合
private static void demo02() {
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("aaa");
list.add("bbb");
list.add("ccc");
list.add("ddd");
for(String str : list) {
System.out.println(str);
}
}
//使用增强for循环遍历数组
private static void demo01() {
int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
for(int i : arr) {
System.out.println(i);
}
}
}泛型
泛型概述
我们都知道集合中是可以存放任意对象的，只要把对象存储集合后，那么这时他们都会被提升成Object类型。当我们在取出每一个对象，并且进行相应的操作，这时必须采用类型转换。
观察下面代码：
package com.itheima.demo03Generic;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
public class Demo01Generic {
public static void main(String[] args) {
show01();
}
/*
* 创建集合对象，不使用泛型
* 好处：
* 集合不使用泛型，默认类型是Object类型，可以存储任意类型的数据
* 弊端：
* 不安全，会引发异常
* */
private static void show01() {
ArrayList list = new ArrayList();
list.add("abc");
list.add(1);
//使用迭代器遍历集合
//获取迭代器
Iterator it = list.iterator();
//使用迭代器中的hasNext和next方法遍历集合
while(it.hasNext()) {
//取出元素也是Object类型
Object obj = it.next();
System.out.println(obj);
String s = (String) obj;
System.out.println(s.length());
}
}
}运行结果
问题
程序在运行时发生了问题java.lang.ClassCastException。为什么会发生类型转换异常呢？我们来分析下：由于集合中什么类型的元素都可以存储。导致取出时强转引发运行时 ClassCastException。
分析
想要使用String类特有的方法，length获取字符串的长度，不能使用。因为多态 Object obj = “abc”; 父类不能使用子类特有的方法
会抛出ClassCastException类型转换异常，不能把Integer类型转换为String类型。
解决
怎么来解决这个问题呢？
ArrayList虽然可以存储各种对象，但实际上通常ArrayList只存储同一类型对象。例如都是存储字符串对象。因此在JDK5之后，新增了泛型(Generic)语法，让你在设计API时可以指定类或方法支持泛型，这样我们使用API的时候也变得更为简洁，并得到了编译时期的语法检查。
泛型：可以在类或方法中预支地使用未知的类型。
tips：一般在创建对象时，将未知的类型确定具体的类型。当没有指定泛型时，默认类型为Object类型。
使用泛型的好处
上一节只是讲解了泛型的引入，那么泛型带来了哪些好处呢？
- 将运行时期的ClassCastException，转移到了编译时期变成了编译失败。
- 避免了类型强转的麻烦。
使用泛型后的代码：
package com.itheima.demo03Generic;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
public class Demo01Generic {
public static void main(String[] args) {
show02();
}
/*
* 创建集合对象，使用泛型
* 好处：
* 1.避免了类型转换的麻烦，存储的是什么类型，取出的就是什么类型
* 2.把运行期的异常（代码运行之后会抛出的异常），提升到了编译期（写代码的时候回报错）
* 弊端：
* 泛型是什么类型，只能存储什么类型的数据
* */
private static void show02() {
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("abc");
// list.add(1) //报错
//使用迭代器遍历集合
Iterator<String> it = list.iterator();
while(it.hasNext()) {
String s = it.next();
System.out.println(s + "->" + s.length());
}
}
}tips：泛型是数据类型的一部分，我们将类名与泛型合并一起看做数据类型。
泛型的定义与使用
我们在集合中会大量使用到泛型，这里来完整地学习泛型知识。
泛型，用来灵活地将数据类型应用到不同的类、方法、接口当中。将数据类型作为参数进行传递。
定义和使用含有泛型的类
定义格式
修饰符 class 类名<代表泛型的变量> { }例如，API中的ArrayList集合：
class ArrayList<E>{
public boolean add(E e){ }
public E get(int index){ }
....
}使用泛型： 即什么时候确定泛型。
在创建对象的时候确定泛型
例如，ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
此时，变量E的值就是String类型,那么我们的类型就可以理解为：
class ArrayList<String>{
public boolean add(String e){ }
public String get(int index){ }
...
}举例自定义泛型类和使用
定义
package com.itheima.demo03Generic;
/*
* 定义一个含有泛型的类，模拟ArrayList集合
* */
public class GenericClass<E> {
private E name;
public E getName() {
return name;
}
public void setName(E name) {
this.name = name;
}
}使用
package com.itheima.demo03Generic;
public class Demo02GenericClass {
public static void main(String[] args) {
//不写泛型默认是Object类型
GenericClass gc = new GenericClass();
gc.setName("只能是字符串");
Object obj = gc.getName();
//创建GenericClass对象，泛型使用Integer类型
GenericClass<Integer> gc2 = new GenericClass<>();
gc2.setName(1);
Integer name = gc2.getName();
System.out.println(name);
//创建GenericClass对象，泛型使用String类型
GenericClass<String> gc3 = new GenericClass<>();
gc3.setName("小明");
String name2 = gc3.getName();
System.out.println(name2);
}
}运行结果
定义和使用含有泛型的方法
定义格式
定义含有泛型的方法：泛型定义在方法的修饰符和返回值类型之间
修饰符 <代表泛型的变量> 返回值类型 方法名(参数(使用泛型)) { }例如：
package com.itheima.demo03Generic;
public class GenericMethod {
//定义一个含有泛型的方法
public <M> void method01(M m) {
System.out.println(m);
}
//定义一个含有泛型的静态方法
public static <S> void method02(S s) {
System.out.println(s);
}
}使用格式
含有泛型的方法，在调用方法的时候确定泛型的数据类型。传递什么类型的参数，泛型就是什么类型。
package com.itheima.demo03Generic;
/*
* 测试含有泛型的方法
* */
public class Demo03GenericMethod {
public static void main(String[] args) {
//创建GenericMethod对象
GenericMethod gm = new GenericMethod();
/*
* 调用含有泛型的方法method01
* 传递什么类型，泛型就是什么类型
* */
gm.method01(10);
gm.method01("abc");
gm.method01(8.8);
gm.method01(true);
gm.method02("静态方法，不建议创建对象使用");
//静态方法，通过类名.方法名(参数)可以直接使用
GenericMethod.method02("静态方法");
GenericMethod.method02(1);
}
}运行结果
定义和使用含有泛型的接口
定义格式
修饰符 interface接口名 <代表泛型的变量> { }例如：
package com.itheima.demo03Generic;
/*
* 定义含有泛型的接口
* */
public interface GenericInterface<I> {
public abstract void method(I i);
}使用格式
第一种使用方式：定义接口的实现类，实现接口，指定接口的泛型
package com.itheima.demo03Generic;
public class GenericInterfaceImpl1 implements GenericInterface<String> {
@Override
public void method(String s) {
System.out.println(s);
}
}jdk源码实现示例
//java.util.Iterator接口
public interface Iterator<E> {
E next();
}
//Scanner类实现了Iterator接口，并指定接口的泛型为String，所以重写了next方法泛型默认是String
public final class Scanner implements Iterator<String> {
public String next() {}
}第二种使用方式：接口使用什么泛型，实现类就使用什么泛型，类跟着接口走
就相当于定义一个含有泛型的类，创建对象的时候确定泛型的类型。
package com.itheima.demo03Generic;
public class GenericInterfaceImpl2<I> implements GenericInterface<I> {
@Override
public void method(I i) {
System.out.println(i);
}
}jdk源码实现示例
public interface List<E> {
boolean add(E e);
E get(int index);
}
public class ArrayList<E> implements List<E> {
public boolean add(E e) {};
public E get(int index) {};
}测试代码
package com.itheima.demo03Generic;
/*
* 测试含有泛型的接口
* */
public class Demo04GenericInterface {
public static void main(String[] args) {
//创建GenericInterfaceImpl1对象
GenericInterfaceImpl1 gi1 = new GenericInterfaceImpl1();
gi1.method("字符串");
//创建GenericInterfaceImpl2对象，此时了确定泛型的类型
GenericInterfaceImpl2<Integer> gi2 = new GenericInterfaceImpl2<>();
gi2.method(10);
GenericInterfaceImpl2<Double> gi3 = new GenericInterfaceImpl2<>();
gi3.method(8.899);
}
}运行结果
泛型的通配符
当使用泛型类或者接口时，传递的数据中，泛型类型不确定，可以通过通配符<?>表示。但是一旦使用泛型的通配符后，只能使用Object类中的共性方法，集合中元素自身方法无法使用。
通配符基本使用
泛型的通配符：不知道使用什么类型来接收的时候,此时可以使用?,?表示未知通配符。
package com.itheima.demo03Generic;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
public class Demo05Generic {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<Integer> list01 = new ArrayList<>();
list01.add(1);
list01.add(2);
ArrayList<String> list02 = new ArrayList<>();
list02.add("a");
list02.add("b");
printArray(list01);
printArray(list02);
//定义的时候不能使用泛型
// ArrayList<?> list03 = new ArrayList<>();
// list03.add("sjacj");
// list03.add(12);
}
/*
* 定义一个方法，能遍历所有类型的ArrayList集合
* 这时候我盟不知道ArrayList集合使用什么数据类型，可以用泛型的通配符？此时只能接受数据,不能往该集合中存储数据。
* 注：
* 泛型是没有继承概念的
* */
public static void printArray(ArrayList<?> list) {
//使用迭代器遍历集合
Iterator<?> it = list.iterator();
while(it.hasNext()) {
//it.next()方法，取出的元素是Object，可以接收任意的数据类型
Object o = it.next();
System.out.println(o);
}
}
}运行结果
注意
1、泛型不存在继承关系 Collection list = new ArrayList();这种是错误的。
2、泛型的通配符不能创建对象使用，只能作为方法的参数使用。此时只能接受数据，不能往该集合中存储数据。
其实上面那个方法也可以这样写，效果一样
public static <T> void printArray(ArrayList<T> list) {
//使用迭代器遍历集合
Iterator<?> it = list.iterator();
while(it.hasNext()) {
//it.next()方法，取出的元素是Object，可以接收任意的数据类型
Object o = it.next();
System.out.println(o);
}
}通配符高级使用—受限泛型
之前设置泛型的时候，实际上是可以任意设置的，只要是类就可以设置。但是在JAVA的泛型中可以指定一个泛型的上限和下限。
- 泛型的上限限定：
格式：？ extends E
意义：代表使用的泛型只能是E类型的子类/本身 - 泛型的下限限定：
格式：？ super E
意义：代表使用的泛型只能是E类型的父类/本身
比如：现已知Object类，String 类，Number类，Integer类，其中Number是Integer的父类
package com.itheima.demo03Generic;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
public class Demo06Generic {
public static void main(String[] args) {
Collection<Integer> list1 = new ArrayList<>();
Collection<String> list2 = new ArrayList<>();
Collection<Number> list3 = new ArrayList<>();
Collection<Object> list4 = new ArrayList<>();
getElement1(list1);
// getElement1(list2); //报错
getElement1(list3);
// getElement1(list4); //报错
// getElement2(list1); //报错
// getElement2(list2); //报错
getElement2(list3);
getElement2(list4);
/*
* 类与类之间的继承关系
* Integer extends Number extends Object
* String extends Object
* */
}
//泛型的上限：此时的泛型？，必须是Number类型或Number类的子类
private static void getElement1(Collection<? extends Number> coll) {}
//泛型的下限：此时的泛型？，必须是Number类型或Number类的父类
private static void getElement2(Collection<? super Number> coll) {}
}集合综合案例
案例介绍
按照斗地主的规则，完成洗牌发牌的动作。
具体规则：使用54张牌打乱顺序，三个玩家参与游戏，三人交替摸牌，每人17张牌，最后三张留作底牌。
案例分析
- 准备牌：
牌可以设计为一个ArrayList,每个字符串为一张牌。
每张牌由花色数字两部分组成，我们可以使用花色集合与数字集合嵌套迭代完成每张牌的组装。
牌由Collections类的shuffle方法进行随机排序。 - 发牌
将每个人以及底牌设计为ArrayList,将最后3张牌直接存放于底牌，剩余牌通过对3取模依次发牌。 - 看牌
直接打印每个集合。
代码实现
package com.itheima.demo04Test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Collections;
/*
* 斗地主综合案例：
* 1.准备牌
* 2.洗牌
* 3.发牌
* 4.看牌
* */
public class DouDiZhu {
public static void main(String[] args) {
//1.准备牌
//定义一个存储54张牌的ArrayList集合，泛型用String
ArrayList<String> poker = new ArrayList<>();
//定义两个数组，一个数组用来存储牌的花色，一个数组用来存储牌的序号
String[] colors = {"♥", "♣", "♠", "♦"};
String[] numbers = {"2", "A", "K", "Q", "J", "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "10"};
//先把大王和小王存储到poker集合中
poker.add("大王");
poker.add("小王");
//循环嵌套遍历两个数组，组装52张牌
for (String color : colors) {
for (String number : numbers) {
poker.add(color + number);
}
}
System.out.println(poker);
//2.洗牌
//使用集合工具类Collections中的方法
//static void shuffle(List<?> list) 使用默认随机源对指定列表进行置换
Collections.shuffle(poker);
System.out.println(poker);
//3.发牌
//定义四个集合，存储玩家的牌和底牌
ArrayList<String> player01 = new ArrayList<>();
ArrayList<String> player02 = new ArrayList<>();
ArrayList<String> player03 = new ArrayList<>();
ArrayList<String> diPai = new ArrayList<>();
/*
* 遍历poker集合，获取每一张牌
* 使用poker集合的索引%3给3个玩家轮流发牌
* 剩余3张牌给底牌
* 注：
* 先判断底牌(i>=51)，否则牌就发没了
* */
for (int i = 0; i < poker.size(); i++) {
//获取每一张牌
String p = poker.get(i);
//轮流发牌
if(i >= 51) {
//先给底牌发牌
diPai.add(p);
} else if (i % 3 == 0) {
player01.add(p);
} else if (i % 3 == 1) {
player02.add(p);
} else if (i % 3 == 2) {
player03.add(p);
}
}
//4.看牌
System.out.println("刘德华：" + player01);
System.out.println("周润发：" + player02);
System.out.println("周星驰：" + player03);
System.out.println("底牌：" + diPai);
}
}运行结果
数据结构
数据结构有什么用
当你用着java里面的容器类很爽的时候，你有没有想过，怎么ArrayList就像一个无限扩充的数组，也好像链表之类 的。好用吗？好用，这就是数据结构的用处，只不过你在不知不觉中使用了。
现实世界的存储，我们使用的工具和建模。每种数据结构有自己的优点和缺点，想想如果Google的数据用的是数 组的存储，我们还能方便地查询到所需要的数据吗？而算法，在这么多的数据中如何做到最快的插入，查找，删除，也是在追求更快。
我们java是面向对象的语言，就好似自动档轿车，C语言好似手动档吉普。数据结构呢？是变速箱的工作原理。你 完全可以不知道变速箱怎样工作，就把自动档的车子从 A点 开到 B点，而且未必就比懂得的人慢。写程序这件事， 和开车一样，经验可以起到很大作用，但如果你不知道底层是怎么工作的，就永远只能开车，既不会修车，也不能 造车。当然了，数据结构内容比较多，细细的学起来也是相对费功夫的，不可能达到一蹴而就。我们将常见的数据 结构：堆栈、队列、数组、链表和红黑树 这几种给大家介绍一下，作为数据结构的入门，了解一下它们的特点即 可。
常见的数据结构
数据存储的常用结构有：栈、队列、数组、链表和红黑树。
栈
- 栈：stack，又称堆栈，它是运算受限的线性表，其限制是仅允许在表的一端进行插入和删除操作，不允许在其 他任何位置进行添加、查找、删除等操作。
简单的说：采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点
- 先进后出（即，存进去的元素，要在后它后面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，子弹压进弹 夹，先压进去的子弹在下面，后压进去的子弹在上面，当开枪时，先弹出上面的子弹，然后才能弹出下面的子弹。
- 栈的入口、出口的都是栈的顶端位置。
这里两个名词需要注意：
- 压栈：就是存元素。即，把元素存储到栈的顶端位置，栈中已有元素依次向栈底方向移动一个位置。
- 弹栈：就是取元素。即，把栈的顶端位置元素取出，栈中已有元素依次向栈顶方向移动一个位置。
队列
- 队列：queue，简称队，它同堆栈一样，也是一种运算受限的线性表，其限制是仅允许在表的一端进行插入， 而在表的另一端进行删除。
简单的说，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：
- 先进先出（即，存进去的元素，要在后它前面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，小火车过山洞，车头先进去，车尾后进去；车头先出来，车尾后出来。队列的入口、出口各占一侧。例如，下图中的左侧为入口，右侧为出口。
数组
- 数组：Array，是有序的元素序列，数组是在内存中开辟一段连续的空间，并在此空间存放元素。就像是一排出 租屋，有100个房间，从001到100每个房间都有固定编号，通过编号就可以快速找到租房子的人。
简单的说,采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：
- 查找元素快：通过索引，可以快速访问指定位置的元素
- 增删元素慢
- 指定索引位置增加元素：需要创建一个新数组，将指定新元素存储在指定索引位置，再把原数组元素根据索引，复制到新数组对应索引的位置。
- 指定索引位置删除元素：需要创建一个新数组，把原数组元素根据索引，复制到新数组对应索引的位 置，原数组中指定索引位置元素不复制到新数组中。
链表
- 链表：linked list，由一系列结点node（链表中每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时i动态生成。每 个结点包括两个部分：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域。我们常说的 链表结构有单向链表与双向链表，那么这里给大家介绍的是单向链表。
简单的说，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：
- 多个结点之间，通过地址进行连接。例如，多个人手拉手，每个人使用自己的右手拉住下个人的左手，依次类推，这样多个人就连在一起了。
- 查找元素慢：想查找某个元素，需要通过连接的节点，依次向后查找指定元素
- 增删元素快：
- 增加元素：只需要修改连接下个元素的地址即可。
- 删除元素：只需要修改连接下个元素的地址即可。
红黑树
- 二叉树：binary tree ,是每个结点不超过2的有序树（tree） 。
简单的理解，就是一种类似于我们生活中树的结构，只不过每个结点上都最多只能有两个子结点。
二叉树是每个节点最多有两个子树的树结构。顶上的叫根结点，两边被称作“左子树”和“右子树”。 如图：
我们要说的是二叉树的一种比较有意思的叫做红黑树，红黑树本身就是一颗二叉查找树，将节点插入后，该树仍然是一颗二叉查找树。也就意味着，树的键值仍然是有序的。
红黑树的约束:
- 节点可以是红色的或者黑色的
- 根节点是黑色的
- 叶子节点(特指空节点)是黑色的
- 每个红色节点的子节点都是黑色的
- 任何一个节点到其每一个叶子节点的所有路径上黑色节点数相同
红黑树的特点:
速度特别快,趋近平衡树,查找叶子元素最少和最多次数不多于二倍
java.util.List接口 extends Collection接口
List接口的特点
- 它是一个元素存取有序的集合。例如，存元素的顺序是11、22、33。那么集合中，元素的存储就是按照11、 22、33的顺序完成的）。
- 它是一个带有索引的集合，通过索引就可以精确的操作集合中的元素（与数组的索引是一个道理）。
- 集合中可以有重复的元素，通过元素的equals方法，来比较是否为重复的元素。
tips：我们已经学习过List接口的子类java.util.ArrayList类，该类中的方法都是来自List中定 义。
List接口带索引的方法（特有）
List作为Collection集合的子接口，不但继承了Collection接口中的全部方法，而且还增加了一些根据元素索引来操 作集合的特有方法，如下：
public void add(int index, E element) 在集合的指定位置插入指定元素
public E get(int index) 返回集合中指定位置的元素
public E remove(int index) 移除集合中指定位置的元素，返回的是被移除的元素
public E set(int index, E element) 用指定元素替换集合中指定位置的元素，返回值是更新前的元素注意
操作索引的时候，一定要防止索引越界异常
- IndexOutOfBoundsException：索引越界异常，集合会报
- ArrayIndexOutOfBoundsException：数组索引越界异常
- StringIndexOutOfBoundsException：字符串索引越界异常
List的子类
java.util.ArrayList集合 implements List接口
java.util.ArrayList 集合数据存储的结构是数组结构。元素增删慢，查找快，由于日常开发中使用最多的功能为 查询数据、遍历数据，所以 ArrayList 是最常用的集合。
**许多程序员开发时非常随意地使用ArrayList完成任何需求，并不严谨，这种用法是不提倡的。 **
示例
package com.itheima.demo01List;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class Demo01List {
public static void main(String[] args) {
//创建一个List集合对象，多态
List<String> list = new ArrayList<>();
//使用add方法往集合中添加元素
list.add("a");
list.add("b");
list.add("c");
list.add("d");
list.add("a");
//打印集合
System.out.println(list); //[a, b, c, d, a] 不是地址，重写了toString方法
//public void add(int index, E element) 在集合的指定位置插入指定元素
//在c和d之间添加一个itheima
list.add(3,"itheima");
System.out.println(list); //[a, b, c, itheima, d, a]
// public E remove(int index) 移除集合中指定位置的元素，返回的是被移除的元素
//移除c元素
String removeE = list.remove(2);
System.out.println("被移除的元素：" + removeE); //被移除的元素：c
System.out.println(list); //[a, b, itheima, d, a]
//public E set(int index, E element) 用指定元素替换集合中指定位置的元素，返回值是更新前的元素
//把最后一个a,替换为A
String setE = list.set(4,"A");
System.out.println("被替换的元素：" + setE); //被替换的元素：a
System.out.println(list); //[a, b, itheima, d, A]
//List集合遍历有3种方式
//使用普通的for循环
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
//public E get(int index) 返回集合中指定位置的元素
String s = list.get(i);
System.out.println(s);
}
System.out.println("=======================");
//使用迭代器
Iterator<String> it = list.iterator();
while(it.hasNext()) {
String s = it.next();
System.out.println(s);
}
System.out.println("=======================");
//使用增强for循环遍历
for (String s : list) {
System.out.println(s);
}
// String s = list.get(5);
// System.out.println(s); //IndexOutOfBoundsException: Index 5 out of bounds for length 5
}
}运行结果
java.util.LinkedList集合 implements List接口
java.util.LinkedList 集合数据存储的结构是链表结构。查询慢，增删快。
LinkedList是一个双向链表，如图：
实际开发中对一个集合元素的添加与删除经常涉及到首尾操作，而LinkedList提供了大量首尾操作的方法。这些方法我们作为了解即可：
public void addFirst(E e) 将指定元素插入此列表的开头
public void addLast(E e) 将指定元素添加到此列表的结尾
public void push(E e) 将元素推入此列表所表示的堆栈
public E getFirst() 返回此列表的第一个元素
public E getLast() 返回此列表的最后一个元素
public E removeFirst() 移除并返回此列表的第一个元素
public E removeLast() 移除并返回此列表的最后一个元素
public E pop() 从此列表所表示的堆栈处弹出一个元素
public boolean isEmpty() 如果链表不含元素，则返回true注意：LinkedList是List的子类，List中的方法LinkedList都是可以使用，这里就不做详细介绍，我们只需要了解LinkedList的特有方法即可。使用LinkedList集合特有的方法，不能使用多态。在开发时，LinkedList集合也可以作为堆栈，队列的结构使用。（了解即可）
示例
package com.itheima.demo01List;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
public class Demo02LinkedList {
public static void main(String[] args) {
show01();
show02();
show03();
}
/*
* public E removeFirst() 移除并返回此列表的第一个元素
* public E removeLast() 移除并返回此列表的最后一个元素
* public E pop() 从此列表所表示的堆栈处弹出一个元素 此方法相当于removeFirst
* */
private static void show03() {
//创建LinkedList集合对象
LinkedList<String> linked = new LinkedList<>();
//使用add方法往集合中添加元素
linked.add("a");
linked.add("b");
linked.add("c");
System.out.println(linked);
// String first = linked.removeFirst();
String first = linked.pop();
System.out.println("被移除的第一个元素：" + first);
String last = linked.removeLast();
System.out.println("被移除的最后一个元素：" + last);
System.out.println(linked); //[b]
}
/*
* public E getFirst() 返回此列表的第一个元素
* public E getLast() 返回此列表的最后一个元素
* */
private static void show02() {
//创建LinkedList集合对象
LinkedList<String> linked = new LinkedList<>();
//使用add方法往集合中添加元素
linked.add("a");
linked.add("b");
linked.add("c");
linked.clear(); //清空集合中的元素，在获取集合中元素会抛出NoSuchElementException
//public boolean isEmpty() 如果链表不含元素，则返回true
if(!linked.isEmpty()){
String first = linked.getFirst();
System.out.println(first); //a
String last = linked.getLast();
System.out.println(last); //c
}
}
/*
* public void addFirst(E e) 将指定元素插入此列表的开头
* public void addLast(E e) 将指定元素添加到此列表的结尾
* public void push(E e) 将元素推入此列表所表示的堆栈
* */
private static void show01() {
//创建LinkedList集合对象
LinkedList<String> linked = new LinkedList<>();
//使用add方法往集合中添加元素
linked.add("a");
linked.add("b");
linked.add("c");
System.out.println(linked); //[a, b, c]
//public void addFirst(E e) 将指定元素插入此列表的开头
//public void push(E e) 将元素推入此列表所表示的堆栈
//这两方法等效
// linked.addFirst("www");
linked.push("www");
System.out.println(linked); //[www, a, b, c]
//public void addLast(E e) 将指定元素添加到此列表的结尾 此方法等效于add()
linked.addLast("com");
System.out.println(linked); //[www, a, b, c, com]
}
}运行结果
ArrayList和LinkedList比较
ArrayList
- ArrayList不是线程安全的，只能用在单线程环境下，多线程环境下可以考虑用Collections.synchronizedList(List l)函数返回一个线程安全的ArrayList类，也可以使用concurrent并发包下的CopyOnWriteArrayList类。
- ArrayList集合底层是数组，初始容量为0，在第一次添加元素的时候，会对集合进行扩容，扩容之后，集合容量为10；之后，当向集合中添加元素达到集合的上限(也就是minCapacity大于elementData.length)时，会对集合再次扩容，扩容为原来的3/2。因为ArrayList集合底层是数组，存储地址是连续的，所以查找比较快，但是插入和删除时由于需要把其它的元素顺序移动，所以比较耗时。
注意：此实现不是同步的。如果多个线程同时访问一个ArrayList实例，而其中至少一个线程从结构上修改了列表，那么它必须保持外部同步。 - ArrayList实现了Serializable接口，因此它支持序列化，能够通过序列化传输，实现了RandomAccess接口，支持快速随机访问，实际上就是通过下标序号进行快速访问，实现了Cloneable接口，能被克隆。
LinkedList
- LinkedList 底层的数据结构是基于双向循环链表的，且头结点中不存放数据。存在一种数据结构——节点，节点实例保存业务数据，前一个节点的位置信息和后一个节点位置信息。实现了双端队列 Deque 接口，链表节点的存储地址是不连续的，每个存储地址通过指针关联，在查找时需要进行指针遍历节点，所以查找比较慢，而在插入和删除时比较快。
java.util.Set接口 extends Collection接口
Set接口的特点
java.util.Set 接口和 java.util.List 接口一样，同样继承自 Collection 接口，它与 Collection 接口中的方法基本一致，并没有对 Collection 接口进行功能上的扩充，只是比 Collection 接口更加严格了。与 List 接口不同的是， Set 接口中元素无序，并且都会以某种规则保证存入的元素不出现重复。
1.不允许存储重复的元素。
2.没有索引，没有带索引的方法，也不能使用普通的for循环遍历，但是可以使用迭代器、增强for遍历。
Set的子类
java.util.HashSet集合 implements Set接口
java.util.HashSet 是 Set 接口的一个实现类，它所存储的元素是不可重复的，并且元素都是无序的(即存取顺序不一致)。 java.util.HashSet 底层的实现其实是一个 java.util.HashMap 支持。
HashSet的特点
HashSet 底层是一个哈希表结构（查询的速度非常的快），根据对象的哈希值来确定元素在集合中的存储位置，因此具有良好的存取和查找性能。存储元素都是无序的，保证元素唯一性 的方式依赖于： hashCode 与 equals 方法。
示例
package com.itheima.demo02Set;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
public class Demo01Set {
public static void main(String[] args) {
Set<Integer> set = new HashSet<>();
//使用add方法往集合中添加元素
set.add(1);
set.add(2);
set.add(3);
set.add(1);
//使用迭代器遍历set集合
Iterator<Integer> it = set.iterator();
while(it.hasNext()) {
int a = it.next();
System.out.println(a); //1,2,3
}
//使用增强for遍历set集合
System.out.println("=============================");
for (Integer a : set) {
System.out.println(a);
}
}
}运行结果
说明集合中不能存储重复元素
HashSet集合存储数据的结构（哈希表）
什么是哈希表呢？
在JDK1.8之前，哈希表底层采用数组+链表实现，即使用链表处理冲突，同一hash值的链表都存储在一个链表里。但是当位于一个桶中的元素较多，即hash值相等的元素较多时，通过key值依次查找的效率较低。而JDK1.8中，哈 希表存储采用数组+链表+红黑树实现，当链表长度超过阈值（8）时，将链表转换为红黑树，这样大大减少了查找时间。
简单的来说，哈希表是由数组+链表+红黑树（JDK1.8增加了红黑树部分）实现的，如下图所示。
为了方便理解结合一个存储流程图来说明
总而言之，JDK1.8引入红黑树大程度优化了HashMap的性能，那么对于我们来讲保证HashSet集合元素的唯一，其实就是根据对象的hashCode和equals方法来决定的。如果我们往集合中存放自定义的对象，那么保证其唯一，就必须复写hashCode和equals方法建立属于当前对象的比较方式。
关于为什么重写equals()方法后也要重写hashCode()方法可以看这篇文章
HashSet存储自定义类型元素
给HashSet中存放自定义类型元素时，需要重写对象中的hashCode和equals方法，建立自己的比较方式，才能保证HashSet集合中的对象唯一。
创建自定义Person类
package com.itheima.demo02Set;
import java.util.Objects;
public class Person {
private String name;
private int age;
public Person() {
}
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
Person person = (Person) o;
return age == person.age &&
Objects.equals(name, person.name);
}
@Override
public int hashCode() {
return Objects.hash(name, age);
}
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;
}
}测试类
package com.itheima.demo02Set;
import java.util.HashSet;
/*
* 要求：
* 同名同年龄的人，视为同一个人，只能存储一次
* */
public class Demo03HashSetSavePerson {
public static void main(String[] args) {
HashSet<Person> set = new HashSet<>();
Person p1 = new Person("小美女",18);
Person p2 = new Person("小美女",18);
Person p3 = new Person("小美女",19);
System.out.println(p1.hashCode());
System.out.println(p2.hashCode());
System.out.println(p1);
System.out.println(p2);
System.out.println(p1 == p2);
System.out.println(p1.equals(p2));
set.add(p1);
set.add(p2);
set.add(p3);
System.out.println(set);
}
}运行结果
java.util.LinkedHashSet集合 extends HashSet集合 implements Set接口
我们知道HashSet保证元素唯一，可是元素存放进去是没有顺序的，那么我们要保证有序，怎么办呢？ 在HashSet下面有一个子类 java.util.LinkedHashSet ，它是链表和哈希表组合的一个数据存储结构。
LinkedHashSet的特点
LinkedHashSet底层是一个哈希表（数组+链表/红黑树）+链表：多了一条链表（记录元素的存储顺序），保证元素有序
示例
package com.itheima.demo02Set;
import java.util.HashSet;
import java.util.LinkedHashSet;
public class Demo04LinkedHashSet {
public static void main(String[] args) {
HashSet<String> set = new HashSet<>();
boolean b1 = set.add("www");
boolean b2 = set.add("abc");
boolean b3 = set.add("abc");
boolean b4 = set.add("itcast");
System.out.println(b1);
System.out.println(b2);
System.out.println(b3); //强行add返回false
System.out.println(b4);
System.out.println(set); //[abc, www, itcast] 无序，不允许重复
LinkedHashSet<String> Linked = new LinkedHashSet<>();
boolean b5 = Linked.add("www");
boolean b6 = Linked.add("abc");
boolean b7 = Linked.add("abc");
boolean b8 = Linked.add("itcast");
System.out.println(b5);
System.out.println(b6);
System.out.println(b7); //强行add返回false
System.out.println(b8);
System.out.println(Linked); //[www, abc, itcast] 有序，不允许重复
}
}运行结果
可变参数
介绍
在JDK1.5之后，如果我们定义一个方法需要接受多个参数，并且多个参数类型一致，我们可以对其简化成如下格式
修饰符 返回值类型 方法名(参数类型... 形参名){ }其实这个书写完全等价与
修饰符 返回值类型 方法名(参数类型[] 形参名){ }只是后面这种定义，在调用时必须传递数组，而前者可以直接传递数据即可。JDK1.5以后。出现了简化操作。… 用在参数上，称之为可变参数。
同样是代表数组，但是在调用这个带有可变参数的方法时，不用创建数组(这就是简单之处)，直接将数组中的元素作为实际参数进行传递，其实编译成的class文件，将这些元素先封装到一个数组中，在进行传递。这些动作都在编译.class文件时，自动完成了。
示例
package com.itheima.demo04VarArgs;
public class Demo01VarArgs {
public static void main(String[] args) {
//int i = add();
//int i = add(10);
//int i = add(10,20);
int i = add(10,20,30,40,50,60,70,80,90,100);
System.out.println(i);
method("abc",5.5,10,1,2,3,4);
}
/*
* 可变参数的注意事项
* 1.一个方法的参数列表，只能有一个可变参数
* 2.如果方法的参数有多个，那么可变参数必须写在参数列表末尾
* */
/*public static void method(int...a,String...b) {
}*/
/*public static void method(String b,double c,int d,int...a) {
}*/
//可变参数的特殊（终极）写法
public static void method(Object...obj) {
}
/*
* 定义计算（0-n）整数和的方法
* 已知：计算整数的和，数据类型已经确定int
* 但是参数的个数不知道要计算几个整数的和，就可以使用可变参数
* add(); 就会创建一个长度为0的数组，new int[0]
* add(10); 就会创建一个长度为1的数组，存储传递过来的参数 new int[]{10}
* add(10,20); 就会创建一个长度为2的数组，存储传递过来的参数 new int[]{10,20}
* add(10,20,30,40,50,60,70,80,90,100); 就会创建一个长度为10的数组，存储传递过来的参数 new int[]{10,20,30,40,50,60,70,80,90,100}
* */
public static int add(int...arr) {
//System.out.println(arr); //[I@5fd0d5ae 底层是一个数组
//System.out.println(arr.length); //0,1,2,10
//定义一个初始化的变量，记录累加求和
int sum = 0;
//遍历数组，获取数组中每一个元素
for (int i : arr) {
//累加求和
sum += i;
}
//把求和结果返回
return sum;
}
// //定义一个方法，计算两个int整数的和
// public static int add(int a,int b,int c) {
// return a+b+c;
// }
// //定义一个方法，计算两个int整数的和
// public static int add(int a,int b) {
// return a+b;
// }
}运行结果
java.utils.Collections是集合工具类
常用方法
public static boolean addAll(Collection c, T… elements)：往集合中添加一些元素。
public static void shuffle(List<?> list)：打乱集合顺序。
public static void sort(List list)：将集合中元素按照默认规则排序。
public static void sort(List list，Comparator<? super T>)：将集合中元素按照指定规则排序。
示例一
package com.itheima.demo05Collections;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Collections;
/*
* public static <T> boolean addAll(Collection<T> c, T... elements)：往集合中添加一些元素
* public static void shuffle(List<?> list)：打乱顺序：打乱集合顺序
* */
public class Demo01Collections {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
//往集合中添加多个元素
/*list.add("a");
list.add("b");
list.add("c");
list.add("d");
list.add("e");*/
//public static <T> boolean addAll(Collection<T> c, T... elements)
//往集合中添加一些元素
Collections.addAll(list,"a","b","c","d","e");
System.out.println(list); //[a, b, c, d, e]
//public static void shuffle(List<?> list)
//打乱顺序：打乱集合顺序
Collections.shuffle(list);
System.out.println(list);
}
}运行结果
示例二
Person类
package com.itheima.demo05Collections;
public class Person implements Comparable<Person> {
private String name;
private int age;
public Person() {
}
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
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 String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
//重写排序规则
@Override
public int compareTo(Person o) {
//return 0; //认为元素都是相同的
//自定义比较的规则，比较两个人的年龄
//return this.getAge() - o.getAge(); //年龄升序排序
return o.getAge() - this.getAge(); //年龄降序排序
}
}测试类
package com.itheima.demo05Collections;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
/*
* public static <T> void sort(List<T> list)：将集合中元素按照默认规则排序
* 注：
* sort(List<T> list)使用前提：
* 被排序的集合里面存储的元素，
* 必须实现Comparable接口，重写接口中的方法compareTo方法定义排序规则
* Comparable接口的排序规则：
* 自己(this)-参数：升序
* 参数-自己(this)：降序
* */
public class Demo02Sort {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<Integer> list01 = new ArrayList<>();
list01.add(1);
list01.add(3);
list01.add(2);
System.out.println(list01); //[1, 3, 2]
//public static <T> void sort(List<T> list)：将集合中元素按照默认规则排序
Collections.sort(list01); //默认是升序
System.out.println(list01); //[1, 2, 3]
ArrayList<String> list02 = new ArrayList<>();
list02.add("a");
list02.add("c");
list02.add("b");
System.out.println(list02); //[a, c, b]
Collections.sort(list02);
System.out.println(list02); //[a, b, c]
ArrayList<Person> list03 = new ArrayList<>();
list03.add(new Person("张三",18));
list03.add(new Person("李四",20));
list03.add(new Person("王五",15));
System.out.println(list03); //[Person{name='张三', age=18}, Person{name='李四', age=20}, Person{name='王五', age=15}]
Collections.sort(list03);
System.out.println(list03);
}
}运行结果
示例三
Student类
package com.itheima.demo05Collections;
public class Student {
private String name;
private int age;
public Student() {
}
public Student(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
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 String toString() {
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
}测试类
package com.itheima.demo05Collections;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
/*
* public static <T> void sort(List<T> list, Comparator<? super T>)：将集合中的元素按照指定规则排序
* Comparator和Comparable的区别
* Comparable：自己(this)和别人(参数)比较，
* 自己需要实现Comparable接口，重写比较规则compareTo方法
* Comparator:相当于找一个第三方的裁判，比较两者
* Comparator的排序规则：
* integer - t1 升序
* t1 - integer 降序
* */
public class Demo03Sort {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<Integer> list01 = new ArrayList<>();
list01.add(1);
list01.add(3);
list01.add(2);
System.out.println(list01); //[1, 3, 2]
Collections.sort(list01, new Comparator<Integer>() {
@Override
public int compare(Integer integer, Integer t1) {
//return integer - t1; //升序
return t1 - integer; //降序
}
});
System.out.println(list01); //[3, 2, 1]
ArrayList<Student> list02 = new ArrayList<>();
list02.add(new Student("a迪丽热巴",18));
list02.add(new Student("古力娜扎",20));
list02.add(new Student("杨幂",17));
list02.add(new Student("b杨幂",18));
System.out.println(list02);
/*Collections.sort(list02, new Comparator<Student>() {
@Override
public int compare(Student student, Student t1) {
//按照年龄升序排序
return student.getAge() - t1.getAge();
}
});*/
//扩展，了解即可
Collections.sort(list02, new Comparator<Student>() {
@Override
public int compare(Student student, Student t1) {
//按照年龄升序排序
int result = student.getAge() - t1.getAge();
//如果两个人年龄一样，再使用姓名的第一个字比较
if(result == 0) {
result = student.getName().charAt(0) - t1.getName().charAt(0);
}
return result;
}
});
System.out.println(list02);
}
}运行结果
简述Comparable和Comparator两个接口的区别
Comparable：强行对实现它的每个类的对象进行整体排序。这种排序被称为类的自然排序，类的compareTo方法被称为它的自然比较方法。只能在类中实现compareTo()一次，不能经常修改类的代码实现自己想要的排序。实现此接口的对象列表（和数组）可以通过Collections.sort（和Arrays.sort）进行自动排序，对象可以用作有序映射中的键或有序集合中的元素，无需指定比较器。
Comparator：强行对某个对象进行整体排序。可以将Comparator传递给sort方法（如Collections.sort或Arrays.sort），从而允许在排序顺序上实现精确控制。还可以使用Comparator来控制某些数据结构（如有序set或有序映射）的顺序，或者为那些没有自然顺序的对象collection提供排序。
说到排序了，简单的说就是两个对象之间比较大小，那么在JAVA中提供了两种比较实现的方式，一种是比较死板的采用java.lang.Comparable 接口去实现，一种是灵活的当我需要做排序的时候在去选择的java.util.Comparator接口完成。
我们采用的 public static void sort(List list) 这个方法完成的排序，实际上要求了被排序的类型需要实现Comparable接口完成比较的功能，在String类型上如下：
public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {}String类实现了这个接口，并完成了比较规则的定义，但是这样就把这种规则写死了，那比如我想要字符串按照第 一个字符降序排列，那么这样就要修改String的源代码，这是不可能的了，那么这个时候我们可以使用 public static void sort(List list，Comparator<? super T> ) 方法灵活的完成，这个里面就涉及到了Comparator这个接口，位于位于java.util包下，排序是comparator能实现的功能之一,该接口代表一个比较器，比较器具有可比性！顾名思义就是做排序的，通俗地讲需要比较两个对象谁排在前谁排在后，那么比较的方法就是：
public int compare(String o1, String o2) ：比较其两个参数的顺序。两个对象比较的结果有三种：大于，等于，小于。
如果要按照升序排序， 则o1 小于o2，返回（负数），相等返回0，01大于02返回（正数） 如果要按照 降序排序 则o1 小于o2，返回（正数），相等返回0，01大于02返回（负数）。
java.util.Map<k,v>接口
Collection 中的集合，元素是孤立存在的（理解为单身），向集合中存储元素采用一个个元素的方式存储。
Map 中的集合，元素是成对存在的(理解为夫妻)。每个元素由键与值两部分组成，通过键可以找对所对应的值。
Collection 中的集合称为单列集合， Map 中的集合称为双列集合。
需要注意的是， Map 中的集合不能包含重复的键，值可以重复；每个键只能对应一个值。
Map接口的特点
1.Map集合是一个双列集合，一个元素包含两个值（一个key，一个value）
2.Map集合中的元素，key和value的数据类型可以相同，也可以不同
3.Map集合中的元素，key是不允许重复的，value是可以重复的
4.Map集合中的元素，key和value是一一对应的
Map接口中的常用方法
public V put(K key, V value) : 把指定的键与指定的值添加到Map集合中。
public V remove(Object key) : 把指定的键 所对应的键值对元素 在Map集合中删除，返回被删除元素的值。
public V get(Object key) : 根据指定的键，在Map集合中获取对应的值。
public boolean containsKey(Object key) : 判断集合中是否包含指定的键。
public Set keySet() : 获取Map集合中所有的键，存储到Set集合中。
public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() : 获取到Map集合中所有的键值对对象的集合(Set集合)。
Map的子类
java.util.HashMap<k,v>集合 implements Map<k,v>接口
HashMap集合的特点
1.HashMap集合底层是一个哈希表：查询速度特别快
JDK1.8之前：数组+单向链表
JDK1.8之后：数组+单向链表/红黑树(链表长度超过8)：提高查询的速度
2.HashMap集合是一个无序的集合，存储元素和取出元素的顺序有可能不一致
示例一
package com.itheima.demo06Map;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class Demo01Map {
public static void main(String[] args) {
show01();
show02();
show03();
show04();
}
/*
* boolean containsKey(Object key) 判断集合中是否包含指定的键
* 包含返回true，不包含返回false
* */
private static void show04() {
//创建Map集合对象
Map<String,Integer> map = new HashMap<>();
map.put("赵丽颖",168);
map.put("杨颖",165);
map.put("林志玲",178);
boolean b1 = map.containsKey("赵丽颖");
System.out.println("b1:" + b1); //b1:true
boolean b2 = map.containsKey("赵颖");
System.out.println("b2:" + b2); //b2:false
}
/*
* public V get(Object key) 根据指定的键，在Map集合中获取对应的值
* 返回值：V
* key存在，v返回对应的value值
* key不存在，v放回null
* */
private static void show03() {
//创建Map集合对象
Map<String,Integer> map = new HashMap<>();
map.put("赵丽颖",168);
map.put("杨颖",165);
map.put("林志玲",178);
Integer v1 = map.get("杨颖");
System.out.println("v1:" + v1); //v1:165
Integer v2 = map.get("迪丽热巴");
System.out.println("v2:" + v2); //v2:null
}
/*
* public V remove(Object key)
* 把指定的键所对应的键值对元素在Map集合中删除，返回被删除元素的值
* 返回值：V
* key存在，v返回被删除的值
* key不存在，v放回null
* */
private static void show02() {
//创建Map集合对象
Map<String,Integer> map = new HashMap<>();
map.put("赵丽颖",168);
map.put("杨颖",165);
map.put("林志玲",178);
System.out.println(map); //{林志玲=178, 赵丽颖=168, 杨颖=165}
Integer v1 = map.remove("林志玲");
System.out.println("v1:" + v1); //v1:178
System.out.println(map); //{赵丽颖=168, 杨颖=165}
//int v2 = map.remove("林志颖"); //自动拆箱 会出现NullPointerException 空指针异常 因为返回null
Integer v2 = map.remove("林志颖");
System.out.println("v2:" + v2); //v2:null
System.out.println(map); //{赵丽颖=168, 杨颖=165}
}
/*
* public V put(K key, V value) 把指定的键和指定的值添加到Map集合中
* 返回值：v
* 存储键值对的时候，key不重复，返回值V是null
* 存储键值对的时候，key重复，会使用新的value替换map中重复的value，返回被替换的value值
* */
private static void show01() {
//创建Map集合对象，多态
Map<String,String> map = new HashMap<>();
String v1 = map.put("李晨", "范冰冰1");
System.out.println("v1:" + v1); //v1:null
String v2 = map.put("李晨","范冰冰2");
System.out.println("v2:" + v2); //v2:范冰冰1
System.out.println(map); //{李晨=范冰冰2}
map.put("冷锋","龙小云");
map.put("杨过","小龙女");
map.put("尹志平","小龙女");
System.out.println(map); //{杨过=小龙女, 尹志平=小龙女, 李晨=范冰冰2, 冷锋=龙小云}
}
}运行结果
示例二（通过键找值的方式遍历）
package com.itheima.demo06Map;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
/*
* Map集合的第一种方式：通过键找值的方式
* Map集合中的方法：
* Set<K> keySet() 返回此映射中包含的键的set视图
* 实现步骤：
* 1.使用Map集合中的方法keySet()，把Map集合所有的key取出来，存储到一个Set集合中
* 2.遍历Set集合，获取Map集合中的每一个key
* 3.通过Map集合中的方法get(key)，通过key找到value
* */
public class Demo02KeySet {
public static void main(String[] args) {
//创建Map集合对象
Map<String,Integer> map = new HashMap<>();
map.put("赵丽颖",168);
map.put("杨颖",165);
map.put("林志玲",178);
//1.使用Map集合中的方法keySet()，把Map集合所有的key取出来，存储到一个Set集合中
Set<String> set = map.keySet();
//2.遍历Set集合，获取Map集合中的每一个key
Iterator<String> it = set.iterator();
while(it.hasNext()) {
String key = it.next();
//3.通过Map集合中的方法get(key)，通过key找到value
Integer value = map.get(key);
System.out.println(key + "=" + value);
}
System.out.println("==========================");
//使用增强for遍历Set集合
for (String key : set) {
//3.通过Map集合中的方法get(key)，通过key找到value
Integer value = map.get(key);
System.out.println(key + "=" + value);
}
System.out.println("==========================");
//使用增强for遍历Set集合
for (String key : map.keySet()) {
//3.通过Map集合中的方法get(key)，通过key找到value
Integer value = map.get(key);
System.out.println(key + "=" + value);
}
}
}运行结果
示例三（使用Entry对象遍历）
package com.itheima.demo06Map;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
/*
* Map集合遍历的第二种方式：使用Entry对象遍历
* Map集合中的方法：
* Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() 返回此映射中包含的映射关系的Set视图
* 实现步骤：
* 1.使用Map集合中的方法entrySet()，把Map集合中多个Entry对象取出来，存储到一个Set集合中
* 2.遍历Set集合，获取每一个Entry对象
* 3.使用Entry对象中的方法getKey()和getValue()获取键与值
* */
public class Demo03EntrySet {
public static void main(String[] args) {
//创建Map集合对象
Map<String,Integer> map = new HashMap<>();
map.put("赵丽颖",168);
map.put("杨颖",165);
map.put("林志玲",178);
//1.使用Map集合中的方法entrySet()，把Map集合中多个Entry对象取出来，存储到一个Set集合中
Set<Map.Entry<String,Integer>> set = map.entrySet();
//2.遍历Set集合，获取每一个Entry对象
Iterator<Map.Entry<String,Integer>> it = set.iterator();
while(it.hasNext()) {
Map.Entry<String, Integer> entry = it.next();
//3.使用Entry对象中的方法getKey()和getValue()获取键与值
String key = entry.getKey();
Integer value = entry.getValue();
System.out.println(key + "=" + value);
}
System.out.println("============================");
//2.使用增强for遍历
for (Map.Entry<String, Integer> entry : set) {
//3.使用Entry对象中的方法getKey()和getValue()获取键与值
String key = entry.getKey();
Integer value = entry.getValue();
System.out.println(key + "=" + value);
}
}
}运行结果
示例四（存储自定义类型键值）
要求：姓名和年龄一样的为同一人
package com.itheima.demo07Map;
import java.util.Objects;
public class Person {
private String name;
private int age;
public Person() {
}
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 Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
Person person = (Person) o;
return age == person.age &&
Objects.equals(name, person.name);
}
@Override
public int hashCode() {
return Objects.hash(name, age);
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
}package com.itheima.demo07Map;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
/*
* HashMap存储自定义类型键值
* Map集合保证是唯一的：
* 作为key的元素，必须重写hashCode方法和equals方法，以保证key唯一
* */
public class Demo01HashMapSavePerson {
public static void main(String[] args) {
show01();
show02();
}
/*
* HashMap存储自定义类型键值
* key：Person类型
* Person类就必须重写hashCode方法和equals方法，以保证key唯一
* value：String类型
* 可以重复
* */
private static void show02() {
//创建HashMap集合
HashMap<Person,String> map = new HashMap<>();
//往集合中添加元素
map.put(new Person("女王",18),"英国");
map.put(new Person("秦始皇",18),"秦国");
map.put(new Person("普京",30),"俄罗斯");
map.put(new Person("女王",18),"毛里求斯");
//使用entrySet和增强for遍历集合
Set<Map.Entry<Person,String>> set = map.entrySet();
for (Map.Entry<Person, String> entry : set) {
Person key = entry.getKey();
String value = entry.getValue();
System.out.println(key + "-->" + value);
}
}
/*
* HashMap存储自定义类型键值
* key：String类型
* String类重写hashCode方法和equals方法，以保证key唯一
* value：Person类型
* value可以重复（同名同年龄的人视为同一个人）
* */
private static void show01() {
//创建HashMap集合
HashMap<String,Person> map = new HashMap<>();
//往集合中添加元素
map.put("北京",new Person("张三",18));
map.put("上海",new Person("李四",19));
map.put("广州",new Person("王五",20));
map.put("北京",new Person("赵六",18));
//使用keySet()方法加增强for循环遍历集合
Set<String> set = map.keySet();
for (String key : set) {
Person value = map.get(key);
System.out.println(key + "-->" + value);
}
}
}运行结果
java.util.LinkedHashMap<k,v>集合 extends HashMap<k,v>集合
LinkedHashMap集合的特点
1.LinkedHashMap集合底层是哈希表+链表(保证迭代顺序)
2.LinkedHashMap集合是一个有序的集合，存储元素和取出元素的顺序一致
示例一
package com.itheima.demo08Map;
import java.util.HashMap;
import java.util.LinkedHashMap;
public class Demo01LinkedHashMap {
public static void main(String[] args) {
HashMap<String,String> map = new HashMap<>();
map.put("a","a");
map.put("c","c");
map.put("b","b");
map.put("a","d");
System.out.println(map);// key不允许重复,无序 {a=d, b=b, c=c}
LinkedHashMap<String,String> linked = new LinkedHashMap<>();
linked.put("a","a");
linked.put("c","c");
linked.put("b","b");
linked.put("a","d");
System.out.println(linked);// key不允许重复,有序 {a=d, c=c, b=b}
}
}运行结果
java.util.Hashtable<K,V>集合 implements Map<K,V>接口
Hashtable和HashMap的比较
Hashtable：底层也是一个哈希表,是一个线程安全的集合,是单线程集合,速度慢。
HashMap：底层是一个哈希表,是一个线程不安全的集合,是多线程的集合,速度快。
HashMap集合(之前学的所有的集合)：可以存储null值,null键。
Hashtable集合：不能存储null值,null键。
注意：Hashtable和Vector集合一样,在jdk1.2版本之后被更先进的集合(HashMap,ArrayList)取代了。Hashtable的子类Properties依然活跃在历史舞台。Properties集合是一个唯一和IO流相结合的集合。
示例
package com.itheima.demo08Map;
import java.util.HashMap;
import java.util.Hashtable;
public class Demo02Hashtable {
public static void main(String[] args) {
HashMap<String,String> map = new HashMap<>();
map.put(null,"a");
map.put("b",null);
map.put(null,null);
System.out.println(map);//{null=null, b=null}
Hashtable<String,String> table = new Hashtable<>();
table.put(null,"a");//NullPointerException
table.put("b",null);//NullPointerException
table.put(null,null);//NullPointerException
System.out.println(table);
}
}运行结果
Map集合的练习
练习一
计算一个字符串中每个字符出现次数
分析
1.使用Scanner获取用户输入的字符串
2.创建Map集合,key是字符串中的字符,value是字符的个数
3.遍历字符串,获取每一个字符
4.使用获取到的字符,去Map集合判断key是否存在
key存在:
通过字符(key),获取value(字符个数)
value++
put(key,value)把新的value存储到Map集合中
key不存在:
put(key,1)
5.遍历Map集合,输出结果
package com.itheima.demo08Map;
import java.util.HashMap;
import java.util.Scanner;
public class Demo03MapTest {
public static void main(String[] args) {
//1.使用Scanner获取用户输入的字符串
Scanner sc = new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入一个字符串:");
String str = sc.next();
//2.创建Map集合,key是字符串中的字符,value是字符的个数
HashMap<Character,Integer> map = new HashMap<>();
//3.遍历字符串,获取每一个字符
for(char c :str.toCharArray()){
//4.使用获取到的字符,去Map集合判断key是否存在
if(map.containsKey(c)){
//key存在
Integer value = map.get(c);
value++;
map.put(c,value);
}else{
//key不存在
map.put(c,1);
}
}
//5.遍历Map集合,输出结果
for(Character key :map.keySet()){
Integer value = map.get(key);
System.out.println(key+"="+value);
}
}
}运行结果
练习二
上面集合的综合案例斗地主综合案例的有序版本
package com.itheima.demo11Test;
import java.util.*;
/*
斗地主综合案例:有序版本
1.准备牌
2.洗牌
3.发牌
4.排序
5.看牌
*/
public class DouDiZhu {
public static void main(String[] args) {
//1.准备牌
//创建一个Map集合,存储牌的索引和组装好的牌
HashMap<Integer,String> poker = new HashMap<>();
//创建一个List集合,存储牌的索引
ArrayList<Integer> pokerIndex = new ArrayList<>();
//定义两个集合,存储花色和牌的序号
List<String> colors = Arrays.asList("♠", "♥", "♣", "♦");
List<String> numbers = Arrays.asList("2", "A", "K", "Q", "J", "10", "9", "8", "7", "6", "5", "4", "3");
//把大王和小王存储到集合中
//定义一个牌的索引
int index = 0;
poker.put(index,"大王");
pokerIndex.add(index);
index++;
poker.put(index,"小王");
pokerIndex.add(index);
index++;
//循环嵌套遍历两个集合,组装52张牌,存储到集合中
for (String number : numbers) {
for (String color : colors) {
poker.put(index,color+number);
pokerIndex.add(index);
index++;
}
}
System.out.println(poker);
//System.out.println(pokerIndex);
/*
2.洗牌
使用Collections中的方法shuffle(List)
*/
Collections.shuffle(pokerIndex);
//System.out.println(pokerIndex);
/*
3.发牌
*/
//定义4个集合,存储玩家牌的索引,和底牌的索引
ArrayList<Integer> player01 = new ArrayList<>();
ArrayList<Integer> player02 = new ArrayList<>();
ArrayList<Integer> player03 = new ArrayList<>();
ArrayList<Integer> diPai = new ArrayList<>();
//遍历存储牌索引的List集合,获取每一个牌的索引
for (int i = 0; i <pokerIndex.size() ; i++) {
Integer in = pokerIndex.get(i);
//先判断底牌
if(i>=51){
//给底牌发牌
diPai.add(in);
}else if(i%3==0){
//给玩家1发牌
player01.add(in);
}else if(i%3==1){
//给玩家2发牌
player02.add(in);
}else if(i%3==2){
//给玩家3发牌
player03.add(in);
}
}
/*
4.排序
使用Collections中的方法sort(List)
默认是升序排序
*/
Collections.sort(player01);
Collections.sort(player02);
Collections.sort(player03);
Collections.sort(diPai);
/*
5.看牌
调用看牌的方法
*/
lookPoker("刘德华",poker,player01);
lookPoker("周润发",poker,player02);
lookPoker("周星驰",poker,player03);
lookPoker("底牌",poker,diPai);
}
/*
定义一个看牌的方法,提高代码的复用性
参数:
String name:玩家名称
HashMap<Integer,String> poker:存储牌的poker集合
ArrayList<Integer> list:存储玩家和底牌的List集合
查表法:
遍历玩家或者底牌集合,获取牌的索引
使用牌的索引,去Map集合中,找到对应的牌
*/
public static void lookPoker(String name, HashMap<Integer,String> poker, ArrayList<Integer> list){
//输出玩家名称,不换行
System.out.print(name+":");
//遍历玩家或者底牌集合,获取牌的索引
for (Integer key : list) {
//使用牌的索引,去Map集合中,找到对应的牌
String value = poker.get(key);
System.out.print(value+" ");
}
System.out.println();//打印完每一个玩家的牌,换行
}
}运行结果
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