Java基础知识_毕向东_Java基础视频教程笔记(14-18集合框架)

　　14天-01-集合框架
集合类出现：面向对象语言对事物的体现都是以对象的形式，所以为了方便对多个对象的操作，就对对象进行存储，集合就是存储对象最常用的一种方式。
数组与集合类同是容器，有何不同？
数组长度是固定的，集合长度是可变的；数组中只可以存储基本数据类型，集合可以存储对象。

迭代器其实就是集合的取出元素的方式，用于循环遍历。

　　集合迭代器Iterator:
在集合中，把取出方式定义在集合的内部，这样取出方式就可以直接访问集合内部的元素。那么取出方式就被定义成了内部类。而每一个容器的数据结构不同，所以取出的动作细节也不一样，但是都有共性内容，判断和取出，那么就将这些共性抽取，这个就是Iterator,对外提供iterator();方法，hasNext();判断是否还有元素，next()；获取下一个元素,remove();移除此元素。

　　Collection 接口  　　add,remove,contains,clear,iterator

List: 元素是有序的，元素可以重复,因为该集合体系有索引。
　　ArrayList：底层使用的是数组数据结构。特点：查询、修改操作很快，增加、删除慢。线程非同步
　　LinkList：底层使用的是链表数据结构。特点：增加、删除、修改操作快，查询慢。
　　Vector:底层使用的是数组数据结构。特点：线程同步，被ArrayList代替了。
Set： 元素是无序的(存入和取出的顺序不一致)，元素不可以重复。
　　HashSet:底层使用的是哈希表数据结构。线程非同步。保证元素唯一性的原理：判断元素的hashCode值是否相同，如果相同，还会继续判断元素的equals方法。
　　TreeSet:底层使用的是二叉树数据结构。保证元素唯一性的原理：比较compareTo方法return -1,0,1。可以对Set集合中的元素排序。

　　List：特有方法，凡是可以操作角标的方法都是该体系特有的方法。
增　　 add(index,element); 　　addAll(index,Collection);
删　　 remove(index);
改 　　set(index,element);
查　　 get(index); subList(from,to); 　　//包括开始，不包括结束元素 listIterator();

Listiterator：该接口只能通过List集合的listIterator()方法获取。
List集合特有的迭代器，ListIterator是Iterator的子接口。
　　在迭代时，不可以通过集合对象的方法操作集合中的元素，因为会发生ConcurrentModifyException异常。所以，在迭代器时，只能用迭代器的删取操作元素，可是Iterator方法是有限的，只能对元素进行判断，取出，删除的操作。如果想要其他操作如添加，修改等，就需使用其子接口：ListIterator

　　Vector:
枚举就是Vector特有的取出方式，其实枚举和迭代器是一样的，因为枚举的名称以及方法名称都过长，所以被迭代器取代了。Enumeration<E> elements()获取Vector枚举元素类似Iterator，hasMoreElements();//判断是否有下一个元素  　　nextElement();//获取下一个元素

　　LinkedList:
LinkedList特有方法：
addFirst(); 　　 addLast(); //添加元素
getFirst(); 　　 getLast(); //获取元素，不删除元素
removeFirst(); 　　removeLast(); //删除元素，并获取元素。如果集合中没有元素，会出现NoSuchElementException
在JDK1.6出现了替代方法：
offerFirst(); 　　offerLast(); //添加元素
peekFirst(); 　　peekLast(); //获取元素，不删除元素。如果集合中没有元素，会返回null
pollFirst(); 　　pollLast(); //删除元素，并获取元素。如果集合中没有元素，会返回null

List集合判断元素是否相同，依据元素的equals方法。

/*
使用LinkedList模拟一个堆栈和队列数据结构
堆栈：先进后出。队列：先进先出。
*/
//队列：先进先出
class Queue
{
    private LinkedList link;

    Queue()
    {
        link = new LinkedList();
    }

    public void add(Object object)
    {
        link.addFirst(object);
    }

    public Object get()
    {
        return link.removeLast();
    }

    public boolean isEmpty()
    {
        return link.isEmpty();
    }
}
//堆栈：先进后出
class Stack
{
    private LinkedList link;

    Stack()
    {
        link = new LinkedList();
    }

    public void add(Object object)
    {
        link.addFirst(object);
    }

    public Object get()
    {
        return link.removeFirst();
    }

    public boolean isEmpty()
    {
        return link.isEmpty();
    }
}

　　HashSet:

HashSet是如何保证元素唯一性的？
　　是通过元素的两个方法，hashCode和equals来完成。如果元素的hashCode值相同，才会判断equals是否为true；如果元素的hashCode值不同，不会调用equals。
注意：对于HashSet判断元素是否存在，以及添加，删除等操作，依赖的方法是元素的hashCode和equals方法,如果添加操作判断元素已经存在，则丢弃要添加的元素。List判断元素是否相同是用equals方法。

　　注：排序时，当主要条件相同时，一定要判断一下次要条件。
　　TreeSet： 比较compareTo方法return -1,0,1，-1是比自身小，0是相同，1是比自身大。
TreeSet排序的第一种方式，是让元素自身具备比较性，元素需要实现Comparabel接口，覆盖compareTo方法。这种方式也成为元素的自然顺序或者叫做默认顺序。
TreeSet排序的第二种方式，当元素自身不具备比较性时，或者具备的比较性不是所需要的，这时就需要让集合自身具备比较性。在集合初始化时，就传入特定比较方式的比较器。当两种排序方式都存在时，以比较器为主。
TreeSet存储自定义对象示例：

import java.util.*;
/*
需求：往TreeSet集合中存储自定义对象Person，并按照Person的age进行排序。
*/
class Demo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        TreeSet array = new TreeSet();
        array.add(new Person("test2", 12));
        array.add(new Person("test4", 14));
        array.add(new Person("test1", 11));
        array.add(new Person("test4", 16));
        array.add(new Person("test3", 13));
        Iterator it = array.iterator();
        while (it.hasNext())
        {
            Object temp = it.next();
            Person p = (Person) temp;
            sop("array element is " + p.name + "  " + p.age);
        }
        sop("********Game over******");
    }

    public static void sop(Object obj)
    {
        System.out.println(obj);
    }
}
//Comparable该接口强制要求实现比较方式
class Person implements Comparable
{
    public String name;
    public int age;

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

    public int compareTo(Object obj)
    {
        if (!(obj instanceof Person))
        {
            throw new RuntimeException(obj + " is not a Person Object");
        }
        Person p = (Person) obj;
        if (this.age > p.age)
        {
            return 1;
        }
        if (this.age == p.age)
        {
            return this.name.compareTo(p.name);
        }
        return -1;
    }
}

　　15天-06-集合框架-泛型

　　泛型：即“参数化类型”，就是将类型由原来的具体的类型参数化，类似于方法中的变量参数，此时类型也定义成参数形式（可以称之为类型形参），然后在使用/调用时传入具体的类型（类型实参）。JDK1.5版本出现的新特性，用于解决安全问题，是一个类型安全机制。
　　好处：1.将运行时期出现的问题ClassCastException转移到了编译时期。方便于程序员解决问题，让运行时问题更少，更安全。
　　　　　2.避免了强制转换。
泛型格式：通过<>来定义要操作的引用数据类型。
在使用java提供的对象时，什么时候使用泛型？
　　通常在集合框架中很常见，只要见到<>就可以使用泛型。其实<>就是用来接收类型的，当使用集合时，将集合中要存储的数据类型作为参数传递到<>中即可。
　　泛型类定义的泛型，在整个类中有效，如果被方法使用，那么泛型类的对象明确要操作的具体类型后，所有要操作的类型就已经固定了。
　　泛型方法定义的泛型，在整个方法中有效。如果不同方法操作不同类型，可以将泛型定义在方法上。
注：静态方法不可以访问类上定义的泛型。如果静态方法操作的应用数据类型不确定，可以将泛型定义在方法上。
泛型的限定：？通配符，也可以理解为占位符。
　　<? extends T>: 可以接收T类型或者T的子类型，上限；
　　<? super E>: 可以接收E类型或者E的父类型，下限。

　　16天-01-集合Map
Map HashTable:底层是哈希表数据结构，不可以存入null键null值。该集合是线程同步的。JDK1.0，效率低。
HashMap：底层是哈希表数据结构，允许使用null键null值，该集合是线程非同步的。JDK1.2，效率高。
TreeMap：底层是二叉树数据结构，线程不同步，可以用于给map集合中的键进行排序。
注：Map和Set很像，其实Set底层使用的就是Map集合。

Map集合：该集合存储键值对，一对一对存储，而且要保证键的唯一性
Map集合的取出原理：将map集合转成Set集合，再通过迭代器取出。
1.添加　　 putAll(Map<? extends K,? extends V> m)
put(K key,V value);//添加元素，添加时如果出现相同的键，那么后添加的值会覆盖原有键对应值，并put方法会返回被覆盖的值。如果没有相同的键，put方法返回null。
2.删除　　clear(); 　　remove();
3.判断　　containsValue(Object); 　　containsKey(Object key); 　　isEmpty();
4.获取　　get(Object key);　　//获取值　　　　 size();//获取Map集合键数量 　　values();//获取Map集合值集合
　　keySet();将map中所有的键存入到Set集合中，因为Set集合具备迭代器。以迭代方式取出所有的键，再根据get方法获取每一个键对应的值。
　　Set<Map.Entry<k,v>> entrySet(); 将map集合中的映射关系存入到了set集合中，而这个关系的数据类型就是：Map.Entry，再通过Map.Entry中getKey和getValue获取键和值。

Map.Entry:其实Entry也是一个接口，它是Map接口中的一个内部static接口。

TreeMap获取字符串中字母出现的次数:

import java.util.*;
/*
需求："fghjdadadlfczcdadfaf"获取该字符串中的字母出现的次数。打印：a(4),c(2)...
*/
class Demo{
    public static void main(String[] args)
    {        
        //原始字符串
        String sourceString = "fghjdadadlfczcdadfaf";
        char[] chs = sourceString.toCharArray();
        TreeMap<Character, Integer> result = new TreeMap<Character, Integer>();
        int length = chs.length;
        for (int i = 0; i < length; i++)
        {
            char ch = chs[i];
            int temp = 0;
            boolean flag = (ch >= 'a' && ch <= 'z') || (ch >= 'A' && ch <= 'Z');
            if (!flag)
            {
                continue;
            }
            Integer value = result.get(ch);
            if (value != null)
            {
                temp = value;
            }
            value = value == null ? 1 : 1 + value;
            result.put(ch, value);
        }
        sop("source string is: " + sourceString);
        StringBuilder showResult = new StringBuilder();
        for (Iterator<Map.Entry<Character, Integer>> it = result.entrySet().iterator(); it.hasNext(); )
        {
            Map.Entry<Character, Integer> temp = it.next();
            showResult.append(temp.getKey() + "(" + temp.getValue() + ") ");
        }
        sop("char statistics result:" + showResult);
        sop("********Game over******");
    }
    
    private static void sop(Object obj)
    {
        System.out.println(obj);
    }
}

　　集合框架的工具类：主要提供对集合常用操作，里面都是静态方法。

　　Collections：
static <T> List<T> synchronizedList(List<T> list);　　//创建一个同步List集合对象，底层加锁调用List方法。
static void shuffle(List<?> list);　　//随机排序集合

　　Arrays：用于操作数组的工具类。排序，查找，反转
asList：将数组变成List集合。优点：可以使用集合的思想和方法来操作数组中的元素。
注：将数组变成集合，不可以使用集合的增删方法，因为数组的长度是固定的。否则有UnsupportedOperationException
　　如果数组中的元素都是对象，那么变成集合时，数组中的元素就直接转成集合中的元素。
　　如果数组中的元素都是基本数据类型，那么会将该数组作为集合中的一个元素存在。
ArrayList转成数组：<T> T[] toArray(T[] a);
当指定类型的数组长度小于了集合的size，那么该方法内部会创建一个新的数组，长度为集合的size。
当指定类型的数组长度大于了集合的size，就不会新创建数组，而是使用传递进来的数组。所以创建一个大小是size的数组最优。
为什么要将集合变成数组？ 为了限定对元素的操作，不需要进行增删了。

　　高级for循环：格式 for(数据类型 变量 ; 被遍历的集合(Collection)或者数组){    }
　　对集合进行遍历，只能获取集合元素，但是不能对集合进行操作。
　　迭代器除了遍历，还可以进行remove操作集合中的元素。
　　如果是用ListIterator，还可以在遍历过程中进行增删改查的操作。
传统for与高级for有什么区别？
高级for有一个局限性，必须有被遍历的目标。
建议在遍历数组的时候，还是用传统for，因为传统for可以定义脚标。

　　JDK1.5版本新特性
　　可变参数：(形参类型... param)其实就是一种数组参数的简写形式，不用每一次都手动的建立数组对象，只要将要操作的元素作为参数传递即可，隐式将这些参数封装成了数组。
注：在使用可变参数时，可变参数一定要定义在参数列表最后面。
　　静态导入(StaticImport)： import static java.lang.System.*; //导入System类中的所有静态成员。
当类名重名时，需要指定具体的包名。当方法重名时，需要指定具体所属的对象或者类。

　　18天-01-其他对象System类：描述系统的一些信息。System类中的方法和属性都是静态的。
PrintStream out：标准输出，默认是控制台
InputStream in：标准输入，默认是键盘
String getProperty(String key);//获取系统属性信息
String setProperty(String key, String value);//设置系统属性

　　18天-02-其他对象Runtime类：每个Java应用程序都有一个Runtime类的实例，是应用程序与运行应用程序的环境进行交互的接口。
该类并没有提供构造函数，说明不可以new对象，那么会直接想到该类中的方法都是静态的。发现该类中还有非静态方法，说明该类肯定会提供方法获取本类对象，而且该方法是静态的并且返回值类型是本类类型。由此特点可以看出该类使用了单例设计模式完成。
Runtime getRuntime();获取Runtime类。
Process exec(String command);执行命令，返回一个Process进程，可用于启动外部程序。

　　18天-03-其他对象Date类：表示特定的瞬间，精确到毫秒。
SimpleDateFormat类是Date的格式化类，调用format(Date date)方法格式化指定的Date对象。

　　18天-04-其他对象Calendar类：用于替换Date类，操作日期
static int DAY_OF_MONTH; 月中的天数
static int DAY_OF_WEEK; 周中的天数
calendar.set(year,2,1); //某一年的3月1日
calendar.add(Calendar.DAY_OF_MONTH,-1);//3月1日向前推一天就是2月最后一天。

　　18天-05-其他对象Math-Random类：
static double abs(double a);//求一个数字的绝对值
static double ceil(double a);//求大于一个数字的最小整数，向上取整。
static double floor(double a);//求小于一个数字的最大整数，向下取整。
static long round(double a);//求一个小数四舍五入的整数。
static double pow(double a, double b);//求a的b次幂，求幂。
static double random();//随机数，返回带正号的double值，[0,1)
Random r=new Random();r.nextInt(10)+1;//获取一个[1~10)之间的随机数。