Java SE入门（十四）——集合体系、泛型和内置数据结构

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1、集合的体系结构

数据的组织、存储方式

• 集合的体系结构：不同的集合功能相似，不断向上提取，将共性提取出来。最顶层包含了所有的共性，最底层就是具体的实现。

• Collection接口：

  • boolean add(E e)：添加元素，返回是否添成功。
  • void clear()：清空。
  • boolean contains(Object o)：判断集合中是否包含指定元素。
  • boolean isEmpty()：是否为控。
  • boolean remove(Object o)：删除元素，返回是否删除成功。
  • int size()：返回集合中的元素个数。
  • Object toArray()：将集合转换成一个Object类型的数组。

• 集合的遍历方式：

  1. toArray()：把集合转换成数组，然后遍历数组。

  2. iterator()：返回迭代器对象，对其进行迭代，可以遍历集合。

     • Object next()：返回下一个元素。
     • boolean hasNext()：判断是否有元素可以获取。
     • 遍历集合：

     Collection c = new ArrayList();	//多态
     /*此处应添加元素*/
     Iterator it = c.iterator();	//获取迭代器对象
     while(it.hasNext()){
         System.out.println(it.next());
     }
     

• 并发修改异常：

  • 迭代器依赖于集合，相当于集合的副本。如果迭代器操作集合时如果发现迭代器与集合不一样，则抛出并发修改异常。

  • 在使用迭代器进行遍历时，不要用集合进行修改，用迭代器进行修改。

  • 使用 Iterator 的子接口 ListIterator ，其具有 add 方法进行迭代器添加。可以用 List 来获取。

  • 例：

    List c = new ArrayList();
    /*此处应添加元素*/
    ListIterator lit = c.ListIterator();
    while(lit.hasNext()){
        String s = (String)lit.next();
        if(s.equals("Part1")){
            lit.add("Part2");	//用迭代器添加
        }
    }
    

• foreach ：增强for循环，一般用于遍历集合或者数组。

  • 格式：

    /*
    for(元素类型 变量：集合或数组对象)｛
        直接使用变量；
    ｝
    */ 
    Collection c = new ArrayList();
    for(String s : c){
        System.out.println(s);
    }
    

  • 在 foreach 找那个不能修改集合，否则会出现并发修改异常。因为它的底层是迭代器。

2、泛型

是一种广泛的类型，把明确数据类型的工作提前到了编译时期，借鉴了数组的特点。避免了类型转换的问题。

• 使用范围：类名 / 接口名后有 <E>标记。

• 创建对象时需要在<>中指定数据类型。

• 存储 Student 对象的集合，例：

  Collection<Student> c = new ArrayList<Student>();
  Student s = new Student("name");
  c.add(s);
  Iterator<Student> it = c.iterator();
  while(it.hasNext()){
      Student stu = it.next();
  }
  

• 不写泛型，默认为 Object 类型。

• 带有泛型的方法：

  • 定义格式public <E> void method(E e)。
  • 泛型在修饰符和返回值类型之间，如果有静态在静态之后。

• 带有泛型的实现类：

  • 实现类实现接口时，要在接口后指定具体的类型。
  • 或者在实现接口时，同时指定接口与实现类的泛型。

• 泛型的通配符：

  • 用?表示不知道使用什么类型来接收。
  • 不能创建对象使用，只能作为方法的参数使用。
  • 只能接收数据，不能存储数据。

• 受限泛型：

  • 泛型的上限：<? extends E>。表示使用的泛型只能是 E 类型的子类或 E 本身。
  • 泛型的下限：<? super E>。表示使用的泛型只能是 E 类型的父类或 E本身。

3、常见数据结构

• 数组：
  • 长度一旦定义则不可改变，元素都有整数索引。
  • 只能存储同一类型的元素，既可以存储基本数据类型也可以存储引用数据类型。
  • 查找快，增删慢。
• 链表：
  • 链连接起来的结点。
  • 结点包括：该结点的地址值，该结点存储的值，下一个结点的地址值。
  • 获取某个结点：遍历链表，一个一个查看。
  • 添加结点：比如在结点2、3之间添加新节点。把结点2的下一个地址值改为新结点的地址值，把新节点的下一个地址值改为结点3的地址值。
  • 删除结点：比如将新节点删除。将结点2的下一个地址值改为结点3的地址值，将新节点回收。
  • 查询慢，增删快。
• 栈：先进后出。
• 队列：先进先出。

Collection的子接口，是有序的且运行重复。

• 操作对象是列表：List list = new ArrayList();。

• void add(int index,E element)：在指定位置插入元素。

• E get(int index)：获取元素。

• E remove(int index)：删除元素，返回删除的元素。

• E set(int index,E element)：在指定位置修改元素。

• List 的子类：

  • ArrayList ：底层是数组结构。
  • LinkedList ：底层结构是链表。
  • 查询多增删少选 ArrayList，查询少增删多选LinkedList，不明确则选ArrayList。

• LinkedList 类：

  • 操作对象：LinkedList list = new LinkedList();.

• void addFirst(E e)：元素添加到索引为0的位置。

  • void addLast(E e)：元素添加到索引为 size()-1 的位置。
  • E getFirst()：获取索引为0的元素。
  • E getLast()：获取索引为 size()-1 的元素。
  • E removeFirst()：删除索引为0的元素，返回删除的元素。
  • E removeLast()：删除索引为 size()-1 的元素，返回删除的元素。

• Vector集合：

  • 可以实现可增长的对象数组。单线程效率较低。
  • void addElement(E obj)：在末尾添加一个元素。
  • Enumeration<E> elements()：返回向量的元素枚举。

• HashSet集合：

  • 实现了Set接口，是一个哈希表实例，不保证迭代顺序。
  • 哈希表：
    • 哈希值：是一个十进制的整数，由系统随机给出，是对象的逻辑地址，不是实际的物理地址。
    • 可以使用public native int hashCode()方法获取。
    • native表示该方法调用的是本地操作系统的方法。
    • 哈希表的初始容量为16。
    • JDK1.8之前：哈希表=数组+链表。
    • JDK1.8之后：哈希表=数组+链表/红黑树。
    • 数组结构把元素进行分组（相同哈希值的元素是一组），链表/红黑树把相同哈希值元素的连接到一起。
    • 如果同组元素超过8个，则不使用链表而使用红黑树。
  • Set集合元素不重复的原理：
    • 创建HashSet，在堆内存中开启空间。
    • Set集合在调用add方法时，会调用元素的hashCode和equals方法，判断元素是否重复。
    • 先找数组中是否有同一哈希值的元素，再找链表/红黑树中有没有相同的元素。
  • hashSet存储自定义类型元素，必须重写hashCode和equals方法。

  LinkedHashSet集合：

  • 由哈希表和链表实现，迭代顺序是确定的。
  • 链表用于理论元素的存储顺序。

  可变参数：

  • 使用场景：方法的参数列表数据类型已经确定，但是参数个数不确定。

  • 使用格式：定义方法时使用，修饰符 返回值类型 方法名(数据类型...变量名){}。

  • 底层是一个数组，根据传入参数的不同，创建不同长度的数组。

  • 一个方法的参数列表，只能有一个可变参数。

  • 如果方法的参数有多个，可变参数必须写在参数列表末尾。

  • 实例：计算n个整数的和。

    public static int add(int...arr) {
        int sum = 0
        for(int i : arr) {
            sum += arr[i]
        }
        retunr sum
    }
    

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