集合技术
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作业
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猜数字游戏
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/*
* 猜数字游戏
*/
public class HomeWork1 {
public static void main(String[] args) {
// 获取被猜的那个数字,需要使用随机数类产生
Random r = new Random();
// 获取到1~100之间的一个数字
int number = r.nextInt(100) + 1;
// 创建专门负责键盘录入的那个对象
Scanner sc = new Scanner( System.in );
// 使用死循环,完成数字的判断和重复输入功能
while( true ){
// 获取键盘录入的数字
System.out.println("请输入您猜的数字(范围1~100):");
int x = sc.nextInt();
// 判断当前输入的数字和被猜的那个数字关系
if( x == number ){
System.out.println("恭喜您,猜中啦!!!");
break;
}else if( x < number ){
System.out.println("您猜小了,请继续");
}else{
System.out.println("您猜大了,请继续");
}
}
}
}
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Collection集合回顾
集合:Collection接口,它是集合的顶层接口。其中定义了集合共性的操作方法。
增:add、addAll
删除:clear、remove、removeAll、RetainAll
查询:size
遍历:iterator,得到一个迭代器对象
判断:contains、containsAll、isEmpty
迭代器对象:Iterator,它是所有集合共有的迭代对象
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先要判断,使用hasNext方法
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取出元素,使用next方法
细节:
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一次判断,最好使用一次next方法
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在遍历的时候,不要使用集合自身的增删方法修改集合。
List接口:
Set接口:
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List接口
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List接口特点
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List接口它是Collection接口的子接口。List接口下的所有集合容器:
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有序
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可以重复
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有下标
由于List接口下的集合拥有下标,因此List接口拥有自己特有的方法:这些方法都是围绕下标设计的。
add(int index , Object element )
remove( int index )
get( int index )
set( int index , Object element )
List接口自己的迭代器:
ListIterator:它可以正向或逆向遍历List集合。同时可以对集合进行增,删、改、查操作。
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ArrayList集合
ArrayList:它的底层是可变数组,查询快,增删慢,不安全!
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LinkedList集合
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LinkedList介绍:
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LinkedList集合,它也List接口的实现类。和ArrayList相同。都可以去使用List接口中的所有方法。
sun公司给List接口提供多个实现类的目的:
原因是实际开发中,我们需要不同的容器来存储不同对象。
不同的容器:每个容器都有自己对数据的存储方式(数据结构)。不同方式结构存储的数据,它们在性能上差异很大。
LinkedList集合:它的底层是链接列表结构(链表)。
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LinkedList数据结构(理解链表结构):
链表:它主要也是用来存储数据。存储数据的每个空间被称为节点。
节点一般分成2个小空间:一个存储的节点的地址,一个存储的真正存放的数据。
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LinkedList结构演示(编写代码测试)
由于LinkedList集合底层是链表结构。因此LinkedList集合在List接口之上,有增加了围绕头和尾而设计的增、删、改、查操作。
xxxxFirst 和 xxxxxLast方法
// 删除方法
public static void demo2() {
/// 创建集合对象
LinkedList list = new LinkedList();
// 添加元素
list.addFirst("aaa");
list.addFirst("bbb");
list.addLast("ccc");
// 删除方法
Object obj = list.removeFirst();
System.out.println(obj);
System.out.println(list);
}
// 添加方法
public static void demo1() {
/// 创建集合对象
LinkedList list = new LinkedList();
// 添加元素
list.addFirst("aaa");
list.addFirst("bbb");
list.addLast("ccc");
// 遍历
for( Iterator it = list.iterator() ; it.hasNext() ; ){
System.out.println(it.next());
}
}
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模拟数据结构
/*
* 由于LinkedList集合它有头和尾,因此经常使用这个集合模拟其他的数据结构
* 队列结构:这种结构存储的数据在容器,最先进入容器的元素,先先出去。
* 简单介绍:先进先出,后进后出
* 例如:排队买票。火车过山洞。
*
* 堆栈结构:这种结构存储的数据在容器,最先进入的最后出去
* 简单介绍:先进后出,后进先出。
* 例如:弹夹。Java中的栈内存。
*/
public static void demo3() {
/// 创建集合对象
LinkedList list = new LinkedList();
// 添加元素
list.addLast("aaa");
list.addLast("bbb");
list.addLast("ccc");
list.addLast("ddd");
list.addLast("eee");
// 模拟队列结构
System.out.println(list.removeFirst());
System.out.println(list.removeFirst());
System.out.println(list.removeFirst());
System.out.println(list.removeFirst());
System.out.println(list.removeFirst());
/*
* 结论:使用LinkedList模拟队列结构的时候:
* 添加和删除的方法调用正好相反。
* 添加使用addLast ,删除就使用removeFirst
* 添加使用addFirst,删除就使用removeLast
*
* 模拟堆栈结构:
* 添加使用addLast ,删除就使用removeLast
* 添加使用addFirst ,删除就使用removeFirst
*/
}
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Vector集合
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Vector集合介绍
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Vector集合它是JDK1.0时期存在的集合。其功能和ArrayList集合相同。
Vector的底层使用的也是可变数组。Vector集合它增删、查询都慢。它的底层是安全的。后期看到Vector集合,就当作ArrayList集合使用。
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Vector集合演示
// 使用Iterator遍历
public static void demo1() {
// 创建集合对象
Vector v = new Vector();
// 添加方法
v.addElement("aaa");
v.add("bbb");
v.add("bbb");
v.add("ccc");
// 使用Iterator遍历
for( Iterator it = v.iterator() ; it.hasNext() ; ){
System.out.println(it.next());
}
}
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Enumeration接口(知道这个接口作用)
// 使用古老的枚举迭代器遍历
public static void demo2() {
// 创建集合对象
Vector v = new Vector();
// 添加方法
v.addElement("aaa");
v.add("bbb");
v.add("bbb");
v.add("ccc");
/*
* 使用Vector中的 elements 方法可以得到一个枚举迭代器(早期迭代器)
* Enumeration : 它是一个接口,主要用来遍历集合(Vector)
* Enumeration这个接口被Iterator代替,并且Iterator中有remove方法,
* Iterator中的方法名称较短。
*/
Enumeration en = v.elements();
while( en.hasMoreElements() ){
System.out.println(en.nextElement());
}
}
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List接口总结:
List接口:它限定它下面的所有集合容器拥有下标、可以存放重复元素、有序。其中定义了围绕下标而操作的方法。
ArrayList:
底层是可变数组。增删慢、查询快。不安全。可以使用null作为元素。
LinkedList:
底层是链表结构。增删快、查询慢,不安全。可以使用null作为元素。其中定义了围绕头和尾的方法,可以模拟 队列或堆栈数据结构。
Vector:
底层是可变数组,被ArrayList代替。什么都慢。但安全。可以使用null作为元素
Enumeration:它是古老的迭代器。被Iterator代替。
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Set接口
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Set接口介绍
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前面学习Collection接口的时候,下面有2个子接口:
List接口:可以保存重复元素,有下标,有序。
Set接口:可以保存不重复元素。
注意:Set接口没有自己特有的方法,所有方法全部来自于Collection接口。
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HashSet集合(重点)
Set接口下的所有集合容器中保存的元素都不会重复。
Set接口下有2个重要的集合:
HashSet:
TreeSet:
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HashSet集合介绍
HashSet:它的底层是哈希表结构支持。它不保证迭代顺序(存取),同时它不安全。
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HashSet演示
/*
* 演示 HashSet集合
*/
public class HashSetDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建集合对象
HashSet set = new HashSet();
// 添加元素
set.add("aaa");
set.add("aaa");
set.add("bbb");
set.add("ccc");
set.add("ccc");
set.add("ddd");
// 使用Iterator遍历
for( Iterator it = set.iterator() ; it.hasNext() ; ){
System.out.println( it.next() );
}
}
}
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哈希表介绍(理解哈希表存储元素方式)
哈希表:它也是一种存储数据的方式。它的底层使用的依然是数组,只是在存储元素的时候不按照数组下标从小到大的顺序存放。
如果有元素需要给哈希表结构中保存的时候,这时不会直接将元素给表中保存,而是根据当前这个元素自身的一些特点(成员变量等)计算这个元素应该在表中的那个空间中保存。
哈希表存放对象的时候,需要根据当前对象的特定计算对象在表中的存储位置。任何对象都可以给集合中保存,那么任何对象肯定可以给HashSet集合中保存。
任何对象在保存的时候,都需要计算存储位置。任何对都应该具体计算存储位置的功能,这个功能(方法)定义在Object类中。
我们给任何哈希表中存储的对象,都会依赖这个对象的hashCode方法计算哈希值,通过哈希值确定对象在表中的存储位置。
哈希冲突:如果两个对象调用hahsCode方法之后得到的哈希值相同,称为哈希冲突。
在给哈希中存放对象的时候,如果存储哈希冲突,这时就会调用2个对象equals方法计算它们是否相同。如果相同,就丢弃当前正要存放的这个对象,如果不同就会继续保存。
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HashSet存放自定义对象(必须书写代码测试,理解hashCode和equals方法作用)
自定义对象:不使用JDK中提供的类创建的对象,自己书写一个,然后创建这个类的对象,最后将其保存在HashSet集合中。
/*
* 演示给HashSet中存放自定义对象
*/
public class HashSetDemo2 {
public static void main(String[] args) {
// 创建集合对象
HashSet set = new HashSet();
// 添加Person对象到集合中
Person p = new Person("zhangsan",12);
set.add(p);
set.add(new Person("lisi",22));
set.add(new Person("lisi",22));
set.add(new Person("wangwu",29));
set.add(new Person("zhaoliu",32));
set.add(new Person("zhaoliu",32));
set.add(new Person("tianqi",35));
// 遍历
for( Iterator it = set.iterator(); it.hasNext() ; ){
System.out.println(it.next());
}
}
}
/*
* 自定义类
*/
public class Person {
private String name;
private int age;
// alt + shift + S
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 + "]";
}
public Person(String name, int age) {
super();
this.name = name;
this.age = age;
}
}
运行上面的程序,给HashSet中保存Person对象:
发现运行的结果出现了重复的数据。
解释存储的Person对象重复的原因:
我们知道HashSet的底层使用的哈希表,哈希表在存储对象的时候需要调用对象自身的hashCode方法计算在表中存储的位置。
而在我们自己的程序中,我们创建了多个Person对象,每个Person对象都在堆中有自己的内存地址。虽然有些Person对象表示的name和age相同的,但是他们所在的对象的内存地址是不同的。而我们在书写的Person类又继承了Object类,这样就相当于Person类拥有了hashCode方法,而这个hashCode方法完全使用的是Object类中的。而Object类中的hashCode方法是根据当前对象的内存地址计算哈希值,每个Person对象都拥有自己的内存地址,即使他们的name和age相同,但是他们的内存地址不同,计算出来的哈希值肯定也不同,那么每个Person对象都可以保存到哈希表中。
解决方案:
根据每个Person对象自己的name和age计算它们的哈希值。相当于Person类继承到Object类中的hashCode方法不适合当前Person类,Person类需要复写hashCode方法。
复写完hashCode方法之后,还要复写Object类中的equals方法。因为如果hashCode计算的结果相同,这时还要调用equals方法来判断2个对象是否相同。
而Object类中的equals方法在使用2个对象的地址比较。而我们创建的每个Person地址都不相同,那么直接使用Object类中的equals方法,比较的结果肯定是false。我们希望通过2个对象的name和age比较2个对象是否相同。
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HashSet保证对象唯一原因
HashSet集合保证对象唯一:
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首先会调用对象的hashCode方法计算存储位置。
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如果位置相同,会调用equals方法。如果equals方法返回的true,当前对象就不会被保存。如果是false依然保存。
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结论:以后只要是给HashSet集合中保存的对象,这个对象所属的类一定要复写Object类中的hashCode和equals方法。
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HashSet总结
1、HashSet集合是Set接口的实现类。它保证元素不重复。
2、HashSet底层使用的哈希表,不保证存取的顺序(迭代顺序)。
3、保证对象不重复需要复写hashCode和equals方法。
4、HashSet集合只能使用Iterator和foreach遍历,不能使用List接口的特有方法遍历。
5、HashSet不安全。
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LinkedHashSet介绍
LinkedHashSet集合:它是HashSet的子类。它的底层接口是链表+哈希表结构。
它的特点:
-
肯定可以保证对象唯一
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不安全
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可以保证元素的存取顺序。
LinkedHashSet集合没有自己特有方法,所有方法全部继承与HashSet集合。
/*
* 演示LinkedHashSet集合
*/
public class LinkedHashSetDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建集合对象
LinkedHashSet set = new LinkedHashSet();
// 添加元素
set.add("ccc");
set.add("bbb");
set.add("bbb");
set.add("ddd");
set.add("ddd");
set.add("aaa");
set.add("aaa");
// 使用Iterator遍历
for (Iterator it = set.iterator(); it.hasNext();) {
System.out.println(it.next());
}
}
}
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TreeSet集合
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TreeSet介绍
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ArrayList:底层可变数组,可以保存重复元素,有下标。
LinkedList:底层链表结构,有头和尾,可以保存重复元素。
HashSet:底层哈希表,不重复,不保证存储顺序。
LinkedHashSet:底层哈希表+链表,不重复,保证存取顺序。
上面的这些集合容器可以存储对象,但是他们都不能对其中保存的对象进行排序操作。
TreeSet:它依然是Set接口的实现类,肯定可以使用Set接口中的所有方法。同时也会保证对象的唯一。TreeSet集合容器中保存对象的时候,只要将对象放到这个集合中,集合底层会自动的对其中的所有元素进行排序。当我们在取出的时候,元素全部排序完成。
TreeSet集合:它的底层使用二叉树(红黑树)结构。这种结构可以对其中的元素进行自然排序。
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TreeSet集合演示
/*
* 演示TreeSet集合
*/
public class TreeSetDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建集合对象
TreeSet set = new TreeSet();
// 给集合中添加方法
set.add("aaa");
set.add("aaa");
set.add("aaa");
set.add("bbb");
set.add("bbb");
set.add("AAA");
set.add("ABC");
set.add("Abc");
set.add("123");
// 遍历
for( Iterator it = set.iterator() ; it.hasNext() ; ){
System.out.println(it.next());
}
}
}
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树结构介绍
树:它也是一种数据结构。这种结构它默认可以对其中的数据进行排序。
我们如果给树结构中存储元素的时候,每个存储元素的空间被节点。处于树根的位置节点称为根节点。其他节点称为子节点(叶子节点)。
TreeSet底层存储数据时的方式:
当我们给TreeSet集合中保存对象的时候,需要拿当前这个对象和已经在树上的元素进行比较大小,如果存储的元素小,就会当前这个节点的左侧保存,如果比当前这个节点的值大,就给当前这个节点的右侧保存。如果和当前 这个节点相同,丢弃不保存。
需要拿当前这个对象和当前节点上的值进行大小的比较。这时要求能够TreeSet集合中保存的对象,一定可以进行大小的比较。
注意:给TreeSet中保存的对象,一定要保证这些对象类型相同,或者他们之间有继承关系。
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TreeSet集合保存自定义
上面代码在运行的时候发生异常:
发生异常的原因:
在TreeSet的底层,需要将添加到TreeSet集合中的对象强制转成Comparable类型。如果添加的对象不属于Comparable类型,那么在添加的时候就会发生类型转换异常。
底层将传递的对象强转成Comparable接口的原因:因为Comparable接口是Java中规定的比较大小的接口。只要哪个类需要比较大小,就应该主动去实现Comparable接口。
异常的解决方案:让Person类实现Comparable接口。
/*
* 自定义类
*/
public class Person implements Comparable{
private String name;
private int age;
// alt + shift + S
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 + "]";
}
public Person(String name, int age) {
super();
this.name = name;
this.age = age;
}
/*
* 当一个类实现Comparable接口之后,这个类中肯定会compareTo方法
* 而这个方法才是真比较对象大小的方法,
* 这个方法的返回值有三种情况:
* 零:表示两个对象相同
* 正数:调用这个方法的那个对象,比传递进来的这个对象大
* 负数:调用这个方法的那个对象,比传递进来的这个对象小
* 因此一般要求在实现Comparable接口之后在compareTo方法中
* 根据当前对象的自身属性的特定比较大小
*/
public int compareTo(Object o) {
// 由于传递进来的对象被提升成Object类型,因此需要向下转型
if( !(o instanceof Person ) ){
// 如果判断成立,说明传递进来的不是Person
throw new ClassCastException("请传递一个Person进来,否则不给你比较");
}
// 向下转型
Person p = (Person) o;
// 因为age都是int值,如果相等,它们的差值恰好是零
int temp = this.age - p.age;
return temp == 0 ? this.name.compareTo(p.name) : temp;
}
}
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Comparable接口
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Comparator接口
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Collection接口下的实现类总结
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Map集合
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Map集合引入
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Map集合方法
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添加方法
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删除方法
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查询方法
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keySet方法
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entrySet方法
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values方法
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HashMap集合
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TreeMap集合
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集合练习
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练习需求:
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学生管理系统程序。