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  • JavaSE(八)之Collection总结

      前面几篇把集合中的知识大概都详细的说了一遍,但是我觉得还是要总结一下,这样的话,可以更好的理解集合。

    一、Collection接口

    首先我们要一张图来说明:

      

    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

      1)先要判断,使用hasNext方法

      2)取出元素,使用next方法

      细节:1是:一次判断,最好使用一次next方法。二是在遍历的时候,不要使用集合自身的增删方法修改集合。 

    二、List接口

    2.1、List接口概述

      List接口它是Collection接口的子接口。

      特点:List接口下的所有集合容器:有序、可重复、有索引。   

      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。

    2.2、ArrayList集合

      ArrayList:它的底层是可变数组,查询快,增删慢,不安全!

    2.3、LinkedList集合

      1)概述

      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。 

      2)LinkedList的数据结构 

      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

      

      3)特有方法  

      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()); 
    
            } 
    
        } 
    演示

    2.4、Vector

      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。

      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()); 
    
            } 
    
        } 
    demo1

      使用枚举类遍历

     // 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()); 
    
            } 
    
        } 
    demo2

     2.5、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。

    三、Set接口之HashSet

    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。

    3.1、HashSet集合

      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。  

      

    3.2、哈希表介绍

      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哪个空间中保存

       

      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。
        int    hashCode()    返回该对象的哈希码值

      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。

    3.3、HashSet存放自定义对象(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; 
    
        } 
    
    }
    HashSetDemo

      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。

    3.4、HashSet保证元素唯一原因

      HashSet集合保证对象唯一:
        1)首先会调用对象的hashCode方法计算存储位置。
        2)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。 

      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

    3.5、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。

    3.6、LinkedHashSet

      LinkedHashSet集合:它是HashSet的子类。它的底层接口是链表+哈希表结构。
      特点:肯定可以保证对象唯一,不安全,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。

    四、Set接口之Treeset

    4.1、概述 

      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。

      构造方法:

        

    4.2、存储字符串时按字典排序 

    /*
    
     * 演示TreeSet集合
    
     */
    
    publicclass TreeSetDemo {
    
        publicstaticvoid 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());
    
            }
    
        }
    
    }
    TreeSetDemo

    4.3、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。

    4.4、TreeSet保存自定义对象

      

      发生异常原因: 

        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。

    publicclass Person implements Comparable{
    
        private String name;
    
        privateintage;
    
        // alt + shift + S 
    
        public String getName() {
    
            returnname;
    
        }
    
        publicvoid setName(String name) {
    
            this.name = name;
    
        }
    
        publicint getAge() {
    
            returnage;
    
        }
    
        publicvoid setAge(intage) {
    
            this.age = age;
    
        }
    
        @Override
    
        public String toString() {
    
            return"Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    
        }
    
        public Person(String name, intage) {
    
            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 
    
         */
    
        publicint 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( !(oinstanceof Person ) ){
    
                // 如果判断成立,说明传递进来的不是Person
    
                thrownew 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
    
            inttemp = this.age - p.age;
    
            returntemp == 0 ? this.name.compareTo(p.name) : temp;
    
            
    
        }
    
    }
    Person

      1)Comparable接口

       

      Comparable:实现它的任何类创建的对象都可以进行大小的比较。
      方法:
        int compareTo( T o )

      Comparable接口中的compareTo方法是对2个对象进行大小比较的。
      compareTo方法的返回值:

        零:表示2个对象相等。

        负数:表示调用compareTo方法的对象比参数中的对象小。

        整数:表示调用compareTo方法的对象比参数中的对象大。

      String类中拥有compareTo方法,其实是因为String类实现了Comparable接口,才使得String类可以比较任意2个字符串的大小。

      总结:以后如果我们需要对某个对象进行大小比较的时候,这时需要当前这个对象所属的类实现Comparable接口。任何实现了Comparable接口的类,它们自身就具备比较大小的compareTo方法。

      注意:我们让某个类实现Comparable接口,这个类具备的compareTo方法,可以比较大小,但是具体的比较的方式(compareTo方法体)依然由我们自己来书写。

      2)Comparator

      String类本身已经具备compareTo方法对任意2个字符串进行大小比较,String类中的compareTo方法是按照字符串中每个字符的编码值大小进行比较。
      需求:希望按照字符串的长度进行比较。
      分析:相当于String类中的compareTo方法不适合当前的需求,可以按照继承的方式,复写String类中的compareTo方法。
      上述的这种方案,针对String类不行。

         

      如果一个类自身已经具备compareTo方法(实现了Comparable接口),但是compareTo方法不适合当前程序要求,这时就没有办法再去使用compareTo进行2个对象的大小比较。
      针对这个问题:Java中给出另外一个Comparator的接口。Comparator称为比较器。它可以对任何的对象进行大小的比较,不需要被比较的对象实现这个接口。 

            

     /* 
     * 演示 使用比较器 对字符串按照长度进行比较 
    
     */ 
    
    public class TreeSetDemo3 { 
    
        public static void main(String[] args) { 
    
             
    
            /* 
    
             * 在创建TreeSet集合对象的时候,如果使用的空参数的构造方法 
    
             * 创建出来的TreeSet对象底层会使用存放的元素自身的compareTo方法比较大小 
    
             * 如果在创建TreeSet对象的时候传递Comparator对象,这时TreeSet底层 
    
             * 会使用比较器对集合中的元素进行大小比较。 
    
             */ 
    
            TreeSet set = new TreeSet( new MyComparator() ); 
    
             
    
            set.add("aaa"); 
    
            set.add("aaa"); 
    
            set.add("a"); 
    
            set.add("ABC"); 
    
            set.add("ABC"); 
    
            set.add("aa"); 
    
            set.add("aa"); 
    
            set.add("AAAAA"); 
    
            set.add("bbbbbbbb"); 
    
             
    
            // 遍历 
    
            for (Iterator it = set.iterator(); it.hasNext();) { 
    
                System.out.println(it.next()); 
    
            } 
    
        } 
    
    } 
    
     
    
    /* 
    
     * 自定义比较器对象 
    
     */ 
    
    public class MyComparator implements Comparator{ 
    
     
    
        @Override 
    
        public int compare(Object o1, Object o2) { 
    
            /*由于将比较器传递给TreeSet集合对象,在给TreeSet集合中存储元素的时候 
    
                自然会调用比较器中的compare方法,将正要给集合中保证的元素和已经在集合中的元素传递给 
    
                compare方法的o1和o2,这时需要我们在compare方法中书写具体的比较规则 
    
            */ 
    
             
    
            if( !(o1 instanceof String) ){ 
    
                throw new ClassCastException("传递的对象不是String类型"); 
    
            } 
    
            if( !(o2 instanceof String) ){ 
    
                throw new ClassCastException("传递的对象不是String类型"); 
    
            } 
    
             
    
            String s1 = (String) o1; 
    
            String s2 = (String) o2; 
    
            /* 
    
            if( s1.length() == s2.length() ){ 
    
                return 0; 
    
            }else if( s1.length() > s2.length() ){ 
    
                return 1; 
    
            }else { 
    
                return -1; 
    
            } 
    
            */ 
    
            int temp = s1.length() - s2.length(); 
    
            return temp == 0 ? s1.compareTo(s2) : temp ; 
    
             
    
        } 
    
    } 
    TreeSetDemo3

      3)总结Comparator和Comparable的区别     

        

        相同点:Comparable和Comparator它们都接口,它们都可以对对象进行大小比较。

        不同点:

          1)Comparable需要让被比较的对象所属的类实现这个接口,在其中实现compareTo方法

          2)Comparator它不要被对象所属类实现,而是自己定义Comparator接口的实现类,在需要的时候将实现类对象传递给对应的集合(工具类),在集合底层就可以使用使用比较器对象集合(工具类)中的元素进行大小比较。

          3)Comparable接口中的比较方法compareTo,Comparator接口中的比较方法compare方法

       

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