Java 之集合框架 上（9）

Java 中的集合框架

如果一个类中存在很多相同类型的属性。

例如：学生类

学生可以选课，因此存在很多课程类型的属性。但是每个学生选择的课程的种类和数量是不一样的。

如果将每一个课程类型的属性都列到课程类中，这样就很难定义学生类了。

这时我们可以利用容器，把所有的课程类型的属性都加入到容器中，再将这个容器整体作为学生类的一个属性

上面所说的容器就是Java中的集合。

集合的概念：

现实生活中：很多的事物凑在一起。例如 超市中的购物车是商品的集合、军队是军人的集合

数学中的集合：具有共同属性的事物的总体。例如：有理数 和 整数

Java中的集合类：是一种工具类，就像是一个容器，储存任意数量的有共同属性的对象。

 

集合的作用：

1 在集合的内部，对数据进行组织

2 简单而快速的搜索大量的条目

3 有的集合接口，提供一系列排列有序的元素，并且可以在序列中间快速的插入或者删除有关的元素。

4 有的集合接口，提供映射关系，可以通过关键字（key）去快速查找到对应关系的唯一对象，可这个关键字可以使任意类型。

 

集合与数组的对比：

数组的长度或者说是容量是固定的，如果数组的长度不够用了，我们需要新建一个然后将原数组的元素复制进去，这样会很麻烦

集合的长度（容量）可以在使用过程中动态扩展

数组之能通过下标访问元素，类型固定，而有的集合可以通过任意类型查找所映射的具体对象

Java中的集合体系分为（两类）：

Collection：

下面有三个接口 List、 Queue、 Set

List和Queue中存的元素是有序的，可以重复

Set中存的元素无序且不可重复

List下有一个常用的类ArraysList（数组序列）

Queue下有一个常用的类LinkedList（链表）List接口同样可以使用

Set下也有一个常用的类HashSet类

Map：

常用的有一个常用的实现类HashMap

 PS~：

Collection类中存储的为一个一个独立的对象（一个一个的单身汉）

Map类中会将<Key,Value>（Entry键值对）作为一个映射对象存储其中（一对一对的情侣）

 

Collection接口：

是List、Set、Queue接口的父接口

定义了可用于操作List、Set、Queue的方法（增删改查）

（具体方法可以参考JDK的API文档）

因为文件较大无法上传，想要了解的朋友可以联系我，也可以直接上网自行百度

List接口及其实现类——ArraysList

List是元素有序并且可以重复的集合，被称为序列

List可以精确的控制每一个元素的插入位置，或者删除某一个位置元素

ArraysList--数组序列，是List的一个重要实现类

ArraysList的底层是由数组实现的

下面有一个具体的实例来应用一下List

实现功能——模拟学生选课功能

1 选择课程（往集合中添加课程）

2 删除所选的某门课程（删除集合中的元素）

3 查看所选的课程

4 修改所选的课程

学生选课——创建学生类和课程类

import java.util.Set;  //这两个包不要忘记添加哦
import java.util.HashSet;
// 学生类
public class Student {

    public String id;
    public String name;
    
    public Set courses;
    // 学生类的构造函数（含参构造器）
    public Student(String id, String name){
        this.id = id;
        this.name = name;
        // 初始化courses属性  Set是一个接口不能直接初始化
        // 所以这里用HashSet初始化 
        this.courses = new HashSet();
    }
}

// 课程类
public class Course {

    public String id;
    public String name;
    
    // 课程类的构造函数（含参构造器）
    public Course(String id ,String name){
        this.id = id;
        this.name = name;
    }
}

学生选课——添加课程

首先要将备选课程添加至List容器中（创建ListTest类）

import java.sql.Array;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class ListTest {
        // 备选课程
    public List coursesToSelect;
    
        // ListTest类的构造方法
    public ListTest(){
        // List是一个接口不能直接初始化 使用List接口下的ArrayList类
        this.coursesToSelect = new ArrayList();
    }
    
    // 用于往coursesToSelect中添加备选课程
    public void testAdd(){
        // 创建一个课程对象，并通过调用add方法，添加到备选课程List中 
        Course cr1 = new Course("1","数据结构");
        coursesToSelect.add(cr1);
        /* 通过List的get方法取出元素，验证课程是否添加成功
         * 由于对象存入集合都变成里object类型，取出时需要类型转换
         * 由于这是添加的第一个课程信息所以下标为0
         */
        Course temp = (Course) coursesToSelect.get(0);
        System.out.println("添加了课程：" + temp.id + temp.name );
        
        
        
        /*
         * List中还重载了另一个add方法 该方法不仅可以添加新元素，
         * 而且可以指定添加的位置
         */
        Course cr2 = new Course("2","C语言");
        coursesToSelect.add(0,cr2); // 指定添加位置为0，原位置上的元素被挤下去
        Course temp2 = (Course) coursesToSelect.get(0);  // 类型强转
        System.out.println("添加了课程：" + temp2.id + temp2.name );
        
        
        /*
         * 在添加课程过程中，如果传递的位置参数大于现在的长度时(或者数组下标小于0)
         * 会报（IndexOutOfBoundsException）异常
         */    
//        Course cr3 = new Course("3","概率论");
//        coursesToSelect.add(4, cr3);
//        Course temp3 = (Course) coursesToSelect.get(0);
//        System.out.println("添加了课程" + temp3.id + temp3.name);
        
        
        /*
         * 除了add方法 还有另外两种方法可以实现往List中添加课程
         * addAll方法 首先将course数组通过Arrays的asList方法转变为List
         * 1 直接利用addAll添加课程   2 通过传递一个位置参数将课程添加至指定位置
         */
        Course[] course = {new Course("4","离散数学"), new Course("5","汇编语言")};
        coursesToSelect.addAll(Arrays.asList(course));
        Course temp4 = (Course) coursesToSelect.get(2);
        Course temp5 = (Course) coursesToSelect.get(3);
        System.out.println("添加了两门课程:" + temp4.id + temp4.name + 
                temp5.id + temp5.name);
        
        Course[] course2 = {new Course("6","高等数学"), new Course("6","大学英语")}; 
        coursesToSelect.addAll(2,Arrays.asList(course2));
        Course temp6 = (Course) coursesToSelect.get(2);
        Course temp7 = (Course) coursesToSelect.get(3);
        System.out.println("添加了两门课程:" + temp6.id + temp6.name + 
                temp7.id + temp7.name);
        
            
        // List中的元素可以重复 以下是代码演示
//        coursesToSelect.add(cr1);
//        Course temp0 = (Course) coursesToSelect.get(6);
//        System.out.println("添加了课程：" + temp0.id + temp0.name );
        
    }
    
    
    // 取得List中的元素的方法 
    public void testGet(){
        System.out.println();
        int size = coursesToSelect.size(); // 取得List中的元素个数
        System.out.println("有如下课程待选：");
        for (int i = 0; i < size; i ++){
            Course cr = (Course) coursesToSelect.get(i);
            System.out.println("课程："+cr.id + cr.name);
        }
    }
    
    
    /*
     * 通过迭代器来遍历List
     * 迭代器只用来遍历集合中元素，本身不具备存储功能
     * 还有另一种写法（简便版） ForEach
     */
    public void testIterator(){
        System.out.println();
        // 通过集合的iterator方法，取得迭代器的实例
        Iterator it = coursesToSelect.iterator();
        System.out.println("有如下课程待选(通过迭代器访问)：");
        while (it.hasNext()){
            Course cr = (Course) it.next();
            System.out.println("课程："+cr.id + cr.name);
        }
    }
    // 通过for each 方法访问集合元素
    public void testForEach(){
        System.out.println();
        System.out.println("有如下课程可选(通过for each访问):");
        for (Object obj : coursesToSelect){
            Course cr = (Course)obj;
            System.out.println("课程：" + cr.id + cr.name);
        }
    }
    
    /*
     * 修改List中的元素
     * 利用List中的Set方法修改元素值
     * set中有两个参数 位置参数 更改的值
     */
    public void testModify(){
        coursesToSelect.set(4, new Course("7","毛概"));
    }
    
    
    // 删除List中的元素 有两种方法法
    public void testRemove (){
        System.out.println();
        Course cr = (Course) coursesToSelect.get(4);
        System.out.println("我是课程："+cr.id + cr.name+"我即将被删除");
        coursesToSelect.remove(cr);
        // 也可以直接删除指定位置上的元素  效果一样
        // coursesToSelect.remove(4);  
        System.out.println("成功删除课程！");
        testForEach();
        
//        System.out.println("即将删除4位置和5位置上的元素！");
//        Course[] courses = {(Course) coursesToSelect.get(3),(Course) coursesToSelect.get(4)};
//        coursesToSelect.removeAll(Arrays.asList(courses));
//        System.out.println("成功删除课程！");
//        testForEach();
    }
    
    
    /*
     * 前面我们所添加的都是一些正常的课程信息（课程id，课程name）
     * 但是当我们添加了一些“不正常的信息”时 会怎么样嘞？
     * 下面我们来试验一下：
     *            往List中添加一些奇怪的东西
     *  运行之后你会发现 程序并没有add成功
     *  并且抛出了一个 ClassCastException异常（String类型不能被强转为course类型）
     *  
     *  
     *  有木有办法控制我们往某一个集合或者List中添加元素的类型嘞？
     *         YES 这里我们可以利用 “泛型” 关于泛型的概念在下面会有介绍
     */
    
//    public void testType(){
//        System.out.println("能否往List中添加一些奇怪的东西呢？");
//        coursesToSelect.add("我不是课程 我只是一个字符串！");
//    }
    
    
    public static void main (String[] args){
        // 创建ListTest 对象的实例
        ListTest lt = new ListTest();
        lt.testAdd();
        lt.testGet();
        lt.testIterator();
        lt.testForEach();
        lt.testModify();
        lt.testForEach();
        lt.testRemove();
        //lt.testType();
        lt.testForEach();
    }
    
}

添加了课程：1数据结构
添加了课程：2C语言
添加了两门课程:4离散数学5汇编语言
添加了两门课程:6高等数学6大学英语

有如下课程待选：
课程：2C语言
课程：1数据结构
课程：6高等数学
课程：6大学英语
课程：4离散数学
课程：5汇编语言

有如下课程待选(通过迭代器访问)：
课程：2C语言
课程：1数据结构
课程：6高等数学
课程：6大学英语
课程：4离散数学
课程：5汇编语言

有如下课程可选(通过for each访问):
课程：2C语言
课程：1数据结构
课程：6高等数学
课程：6大学英语
课程：4离散数学
课程：5汇编语言

有如下课程可选(通过for each访问):
课程：2C语言
课程：1数据结构
课程：6高等数学
课程：6大学英语
课程：7毛概
课程：5汇编语言

我是课程：7毛概我即将被删除
成功删除课程！

有如下课程可选(通过for each访问):
课程：2C语言
课程：1数据结构
课程：6高等数学
课程：6大学英语
课程：5汇编语言

有如下课程可选(通过for each访问):
课程：2C语言
课程：1数据结构
课程：6高等数学
课程：6大学英语
课程：5汇编语言

泛型：

用于控制往某个集合或者List中添加元素的类型

集合中的元素，可以是任意类型的对象（对象的引用）

如果把某一个对象放入到集合，则会忽略他的类型而把它当做Object处理

泛型则是规定了某个集合只可以存放特定类型的对象，并且会在编译过程中进行类型检查。可以直接按指定类型获取集合元素

注意：

泛型集合中的限定类型不能使用基本数据类型。

可以通过使用 包装类 限定允许存入的基本数据类型。

   /*
    * ChildCourse 继承Course类型 而Course中我们定义了一个含参构造器
    * 所以编译器就不会再自动添加一个隐式的无参构造器
    * 但是在Course的子类（该类）中必须要调用父类的隐式构造器
    * 所以这里会提示错误
    *             这是我们只需要再course类中手动添加一个无参构造器即可
    */
public class ChildCourse extends Course {
    
    /*
     * ChildCourse无需再添加任何属性
     * 所有的属性均继承Course类型的属性即可
     */
}

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class TestGeneric {

    // 带有泛型——Course，的List类型属性
    public List<Course> courses;
    
    public TestGeneric(){ // 因为指定了泛型 所以这里要加上<Course>
        this.courses = new ArrayList<Course>(); // 后面的圆括号表示调用了构造方法
    }
    
    // 测试添加
    public void testAdd(){
        Course cr1 = new Course("1","大学语文");
        courses.add(cr1);
        /*
         *  当添加的信息不正确时 编译器会直接报错
         *  泛型集合中，不能添加泛型规定的类型及其子类型以外的对象，否则会报错
         */
        //courses.add("能否添加一些奇怪的东西？");
        Course cr2 = new Course("2","Java基础教程");
        courses.add(cr2);
    }
    
    // 测试循环遍历
    public void testForEach(){
        // 这里的course在编译的时候已经规定了泛型，所以这里不用再把当做Object类型转换
        for (Course cr:courses){
            System.out.println(cr.id + cr.name);
            
        }
    }
    
    // 测试泛型集合可以添加泛型的子类型的塑像实例
    public void testChild (){
        ChildCourse ccr = new ChildCourse();
        ccr.id = "3";
        ccr.name = "我是子类型的课程对象实例~~";
        courses.add(ccr);
    }
    
    /*
     * 注意：
     * 泛型集合中的限定类型不能使用基本数据类型。
     * 可以通过使用 包装类 限定允许存入的基本数据类型。
     */
    public void testBasicType(){
        // 这里如果写成int的话编译器会报错，所以要用Integer
        List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        list.add(1);  // 这里的1（基本类型） 被强制转换成了int的包装类Integer，然后被加入到list中
        System.out.println("基本类型必须使用包装类作为泛型" + list.get(0));
    }
    
    
    public static void main(String[] args) {
        
        TestGeneric tg = new TestGeneric();
        tg.testAdd();
        tg.testForEach();
        
        tg.testChild();
        tg.testForEach();
        
        tg.testBasicType();
    }

}

1大学语文
2Java基础教程
1大学语文
2Java基础教程
3我是子类型的课程对象实例~~
基本类型必须使用包装类作为泛型1

学生选课——通过set集合管理课程

Set接口及其实现类——HashSet

Set是元素无序并且不可以不可以重复的集合，被称为集

HashSet——哈希集，是set的一个重要实现类

Set中没有提供像list中的set（）方法（修改指定位置上的元素）：list——有序    set——无序

 

下面通过实例来形象的说明一下吧

案例功能说明：

　　1 提供备选课程

　　2 创建学生对象，并给该学生添加三门课程（添加到学生的courses——set类型的属性中）

　　　　显示备选课程

　　　　循环三次，每次输入课程ID

　　　　往学生的courses属性中添加与输入的ID匹配的课程

　　　　输出学生选择的课程

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.Scanner;
public class SetTest {

    /*
     * 在前面的student类中 我们定义了一个set类型的属性
     * 在这里 我们需要将上面student类中的set属性加一个泛型
     */
    
    public List<Course> coursesToSelect;
    
    public SetTest(){
        coursesToSelect = new ArrayList<Course>();
        
        
    }
    
    
    /*
     * 这里我们可以小小的偷个懒，将刚才写过的testAdd直接复制过来
     * 同时将所有多余的打印输出注释掉    
     */
    // 用于往coursesToSelect中添加备选课程
        public void testAdd(){
            // 创建一个课程对象，并通过调用add方法，添加到备选课程List中 
            Course cr1 = new Course("1","数据结构");
            coursesToSelect.add(cr1);
            /* 通过List的get方法取出元素，验证课程是否添加成功
             * 由于对象存入集合都变成里object类型，取出时需要类型转换
             * 由于这是添加的第一个课程信息所以下标为0
             */
            Course temp = (Course) coursesToSelect.get(0);
            //System.out.println("添加了课程：" + temp.id + temp.name );
            
            
            
            /*
             * List中还重载了另一个add方法 该方法不仅可以添加新元素，
             * 而且可以指定添加的位置
             */
            Course cr2 = new Course("2","C语言");
            coursesToSelect.add(0,cr2); // 指定添加位置为0，原位置上的元素被挤下去
            Course temp2 = (Course) coursesToSelect.get(0);  // 类型强转
            //System.out.println("添加了课程：" + temp2.id + temp2.name );
            
            
            /*
             * 在添加课程过程中，如果传递的位置参数大于现在的长度时(或者数组下标小于0)
             * 会报（IndexOutOfBoundsException）异常
             */    
//            Course cr3 = new Course("3","概率论");
//            coursesToSelect.add(4, cr3);
//            Course temp3 = (Course) coursesToSelect.get(0);
//            System.out.println("添加了课程" + temp3.id + temp3.name);
            
            
            /*
             * 除了add方法 还有另外两种方法可以实现往List中添加课程
             * addAll方法 首先将course数组通过Arrays的asList方法转变为List
             * 1 直接利用addAll添加课程   2 通过传递一个位置参数将课程添加至指定位置
             */
            Course[] course = {new Course("4","离散数学"), new Course("5","汇编语言")};
            coursesToSelect.addAll(Arrays.asList(course));
            Course temp4 = (Course) coursesToSelect.get(2);
            Course temp5 = (Course) coursesToSelect.get(3);
            //System.out.println("添加了两门课程:" + temp4.id + temp4.name + 
            //        temp5.id + temp5.name);
            
            Course[] course2 = {new Course("6","高等数学"), new Course("6","大学英语")}; 
            coursesToSelect.addAll(2,Arrays.asList(course2));
            Course temp6 = (Course) coursesToSelect.get(2);
            Course temp7 = (Course) coursesToSelect.get(3);
            //System.out.println("添加了两门课程:" + temp6.id + temp6.name + 
            //        temp7.id + temp7.name);
            
                
            // List中的元素可以重复 以下是代码演示
//            coursesToSelect.add(cr1);
//            Course temp0 = (Course) coursesToSelect.get(6);
//            System.out.println("添加了课程：" + temp0.id + temp0.name );
            
        }
        

        // 通过for each 方法访问集合元素
        public void testForEach(){
            System.out.println();
            System.out.println("有如下课程可选(通过for each访问):");
            for (Object obj : coursesToSelect){
                Course cr = (Course)obj;
                System.out.println("课程：" + cr.id + cr.name);
            }
        }
        
    
    
    public static void main(String[] args) {
        
        SetTest st = new SetTest();
        st.testAdd();
        st.testForEach();
        
        // 创建一个学生对象
        Student student = new Student("1","小明");
        System.out.println("欢迎学生："+ student.name + "选课");
        // 创建一个Scanner ，用来接收从键盘输入的课程ID
        Scanner console = new Scanner(System.in);
        
        /*
         * 输入三个ID 选三门课
         * 将每一个ID 跟coursesToSelect中的每一个课程对象比较
         * 如果ID相等的情况下，就将该课程对象添加到小明的选课信息中
         */
        for (int i = 0; i < 3; i ++){
            System.out.println("请输入课程ID：");
            String courseId = console.next();
            for (Course cr:st.coursesToSelect){
                if (cr.id.equals(courseId)){
                    student.courses.add(cr);
                    student.courses.add(cr);  //验证set中元素不可重复
                    // set 中添加某个对象，无论添加多少次最终只会保留一个该对象（的引用）
                }
            }
        }
        st.testForEachForSet(student);
    }

    public void testForEachForSet(Student student){
        
        //验证set中元素不可重复
        System.out.println("共选择了：" + student.courses.size() + "门课程");
        
        /*
         *  打印输出，学生所选的课程！
         *  这里需要说明一点 循环遍历set中的元素 只能用佛reach方法或者
         *  iterator方法，而不能像list那样调用get（）方法
         *  这是因为set本身是无序的，所以不可能去查询指定位置上的元素
         *  只能通过循环迭代出来  由于它是无序的所以每一次他的结果都是不太一样的
         */
        
        for (Course cr:student.courses){
            System.out.println("选择了课程：" + cr.id + cr.name);
            
        }
    }
}

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