Java 集合框架 04

集合框架·Map 和 Collections集合工具类

Map集合的概述和特点

* A：Map接口概述
　　* 查看API可知：
　　　　* 将键映射到值的对象
　　　　* 一个映射不能包含重复的键
　　　　* 每个键最多只能映射到一个值

* B：Map接口和Collection接口的不同
　　* Map是双列的，Collection是单列的
　　* Map的键唯一，Collection的子体系Set是唯一的
　　* Map集合的数据结构值针对键有效，跟值无关；Collection集合的数据结构是针对元素有效
　　* Set底层依赖的是Map

 

Map集合的功能概述

* A：Map集合的功能概述
　　* a：添加功能
　　　　* V put (K key, V value)  ；添加元素
　　　　　　* 如果键是第一次存储，就直接存储元素，返回null
　　　　　　* 如果键不是第一次存储，就用替换原来的值，返回以前的值

　　* b：删除功能
　　　　* void clear() ：移除所有的键值对元素
　　　　* V remove(Object key) ：根据键删除键值对的元素，并把值返回

　　* c：判断功能
　　　　* boolean containsKey(Object key) ：判断集合是否包含指定的键
　　　　* boolean containsValue(Object value) ：判断集合是否包含指定的值
　　　　* boolean isEmpty() ：判断集合是否为空

　　* d：获取功能
　　　　* Set<Map.Entry<K, V>> entrySet()
　　　　* V get(Object key) ：根据键获取值
　　　　* Set<K> keySet() ：获取集合中所有键的集合
　　　　* Collection<V> values() ：获取集合中所有值的集合

　　* e：长度功能
　　　　* int size() ：返回集合中的键值对个数

package com.heima.map;

import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class Demo1_Map {

    public static void main(String[] args) {
        // demo1(); // 添加元素
        // demo2(); // 删除元素
        // demo3();
    }

    public static void demo3() {
        Map<String, Integer> map = new HashMap<String, Integer>();
        map.put("张三", 23);
        map.put("李四", 24);
        map.put("王五", 25);
        map.put("赵六", 26);

        Collection<Integer> c = map.values();
        System.out.println(c);

        System.out.println(map.size()); // 返回元素的值，一个键值对算作一个元素
    }

    public static void demo2() {
        Map<String, Integer> map = new HashMap<String, Integer>();
        map.put("张三", 23);
        map.put("李四", 24);
        map.put("王五", 25);
        map.put("赵六", 26);

        Integer integer = map.remove("张三"); // 根据键删除元素，并且返回键对应的值
        System.out.println(map);
        System.out.println(integer);
        System.out.println(map.containsKey("张三")); // 判断是否包含指定键
        System.out.println(map.containsValue(24)); // 判断是否包含指定值
    }

    public static void demo1() {
        Map<String, Integer> map = new HashMap<String, Integer>(); // 创建双链集合对象
        Integer v1 = map.put("张三", 23); // 返回被覆盖的值，原先如果没有值，就返回null
        Integer v2 = map.put("李四", 24);
        Integer v3 = map.put("王五", 25);
        Integer v5 = map.put("张三", 26); // 相同的键不存储，替换值并返回原值

        System.out.println(map); //

        System.out.println(v1); // null
        System.out.println(v2); // null
        System.out.println(v3); // null
        System.out.println(v5); // 23
    }

}

Map集合的遍历之根据键找值

* A：键找值的思路
　　* 获取所有键的集合
　　* 遍历键的集合，获取到每一个键
　　* 根据键找值

* B：案例演示
　　* Map集合的遍历之键找值

* C：Map集合不能直接迭代

package com.heima.map;

import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

public class Demo2_Iterator {
    // Map集合不能直接得带
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> map = new HashMap<String, Integer>();
        map.put("张三", 23);
        map.put("李四", 24);
        map.put("王五", 25);
        map.put("赵六", 26);

        Integer i = map.get("张三"); // 根据键获取值
        System.out.println(i);

        demo1(map);
        System.out.println("---------");
        demo2(map);
    }

    public static void demo2(Map<String, Integer> map) {
        // 使用增强for循环
        for (String key : map.keySet()) { // map.KeySet() 是所有键的集合
            System.out.println(key + "=" + map.get(key));
        }
    }

    public static void demo1(Map<String, Integer> map) {
        // 获取所有键, 对键的集合迭代
        
        Set<String> keySet = map.keySet(); // 获取所有键的集合
        // System.out.println(keySet);
        Iterator<String> it = keySet.iterator(); // 获取键的集合的迭代器
        while (it.hasNext()) { // 判断集合中是否有元素
            String string = (String) it.next(); // 获取每一个键
            Integer valueInteger = map.get(string);
            System.out.println(string + "=" + valueInteger);
        }
    }
}

Map集合的遍历之通过键值对对象找键和值

* A：键值对对象找键和值的思路
　　* 获取所有键值对对象的集合
　　* 遍历键值对对象的集合，获取到每一个键值对对象
　　* 根据键值对对象找键和值

* B：案例演示
　　* Map集合的遍历之键值对对象中键和值

 

package com.heima.map;

public class Demo4_MapEntry {

    public static void main(String[] args) {
        
    }
}

interface Inter {
    interface Inter2 {
        public void show();
    }
}

class Demo implements Inter.Inter2 { // 实现 接口内的接口
    @Override
    public void show() { // 重写抽象方法
        System.out.println("show");
    }
    
}

package com.heima.map;

import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Map.Entry;
import java.util.Set;

public class Demo3_Iterator {
    // 根据键值对对象获取键和值
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> map = new HashMap<String, Integer>();
        map.put("张三", 23);
        map.put("李四", 24);
        map.put("王五", 25);
        map.put("赵六", 26);

        // demo1(map);
        // demo2(map);
    }

    public static void demo2(Map<String, Integer> map) { // 开发中推荐使用
        for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey() + "=" + entry.getValue());
        }
    }

    public static void demo1(Map<String, Integer> map) {
        // Map.Entry 说明 Entry是Map接口内的接口，将 键值对 封装成Entry对象，并存储在Set集合中
        
        //Set<Map.Entry<String, Integer>> entrySet = map.entrySet();
        //Iterator<Map.Entry<String, Integer>> it = entrySet.iterator;
        Iterator<Map.Entry<String, Integer>> it = map.entrySet().iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Map.Entry<String, Integer> entry = it.next();
            String key = entry.getKey(); // 根据键值对对象 获取键
            Integer value = entry.getValue(); // 根据键值对对象 获取值

            System.out.println(key + "=" + value);
        }
    }
}

HashMap集合键是Student，值是String的案例

* A：案例分析
　　* HashMap集合键是Student，值是String的案例

package com.heima.map;

import java.util.HashMap;

import com.heima.bean.Student;

public class Demo5_HashMap {

    public static void main(String[] args) {
        HashMap<Student, String> hm = new HashMap<Student, String>();
        // 键是学生对象，代表每一个学生
        // 值是字符串对象，代表学生归属地
        hm.put(new Student("张三", 23), "北京");
        hm.put(new Student("张三", 23), "杭州"); // 自定义类的对象需要重写hashCode和equals
        hm.put(new Student("李四", 24), "上海");
        hm.put(new Student("王五", 25), "广州");
        hm.put(new Student("赵六", 26), "深圳");

        System.out.println(hm);
    }
}

LinkedHashMap的概述和使用

* A：案例演示
　　* LinkedHashMap的特点
　　　　* 底层是链表实现的可以保证怎么存就怎么取

package com.heima.map;

import java.util.LinkedHashMap;

public class Demo6_LinkedHashMap {

    public static void main(String[] args) {
        LinkedHashMap<String, Integer> lhm = new LinkedHashMap<String, Integer>();
        lhm.put("张三", 23);
        lhm.put("李四", 24);
        lhm.put("赵六", 26);
        lhm.put("王五", 25);
        
        System.out.println(lhm);
    }
}

 

TreeMap集合键是Student，值是String的案例

* A：案例演示
　　* TreeMap集合键是Student，值是String的案例

package com.heima.map;

import java.util.Comparator;
import java.util.TreeMap;

import com.heima.bean.Student;

public class Demo7_TreeMap {

    public static void main(String[] args) {
        // demo1(); // 类中实现comparable接口，add方法调用compareTo方法
        // demo2(); // 集合的构造方法中使用比较器comparator，add方法调用compare方法
    }

    public static void demo2() {
        TreeMap<Student, String> tm = new TreeMap<Student, String>(new Comparator<Student>() {
            @Override
            public int compare(Student o1, Student o2) {
                int num = o1.getName().compareTo(o2.getName());
                return num == 0 ? o1.getAge() - o2.getAge() : num;
            }
        });
        tm.put(new Student("张三", 23), "北京");
        tm.put(new Student("李四", 24), "上海");
        tm.put(new Student("赵六", 26), "深圳");
        tm.put(new Student("王五", 25), "广州");
        
        System.out.println(tm);
    }

    public static void demo1() {
        TreeMap<Student, String> tm = new TreeMap<Student, String>();
        tm.put(new Student("张三", 23), "北京");
        tm.put(new Student("李四", 24), "上海");
        tm.put(new Student("赵六", 26), "深圳");
        tm.put(new Student("王五", 25), "广州");

        System.out.println(tm);
    }
}

统计字符串中每个字符出现的次数

* A：案例演示
　　* 需求：统计字符串中每个字符出现的次数

package com.heima.test;

import java.util.HashMap;
import java.util.Scanner;

public class Test1 {
    /*
     * 分析：
     * 1、创建键盘录入对象
     * 2、录入字符串
     * 3、将字符串转换为字符数组
     * 4、定义双列集合，存储字符串中的字符以及字符出现的次数
     * 5、遍历字符数组，获取每一个字符，并将字符存储在双列集合中
     * 6、存储过程中做判断，如果集合中不包含这个键，就把这个字符作为键，值存储为1；如果包含，就将值加1存储
     * 7、打印双列集合
     */
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in); // 创建键盘录入对象
        String line = sc.nextLine(); // 录入字符串
        char[] arr = line.toCharArray();// 将字符串转换为字符数组
        HashMap<Character, Integer> map = new HashMap<Character, Integer>();// 没有特殊要求就用HashMap，因为它是所有Map中效率最高的
        for (char c : arr) { // 遍历字符数组，获取每一个字符
            /*if (!map.containsKey(c)) { // 如果不包含
                map.put(c, 1); // 键为字符，值为1
            } else { // 如果包含
                map.put(c, map.get(c) + 1); // 键为字符，值为原值加一
            }*/
            map.put(c, !map.containsKey(c) ? 1 : map.get(c) + 1); // 做判断，并存储
        }        
        System.out.println(map); // 打印双列集合
    }
}

集合框架之HashMap嵌套HashMap

* A：案例演示
　　* 集合嵌套之HashMap嵌套HashMap

package com.heima.map;

import java.util.HashMap;

import com.heima.bean.Student;

public class Demo8_HashMap {

    public static void main(String[] args) {
        // 定义88期基础班
        HashMap<Student, String> hm88 = new HashMap<Student, String>();
        hm88.put(new Student("张三", 23), "北京");
        hm88.put(new Student("李四", 24), "北京");
        hm88.put(new Student("王五", 25), "上海");
        hm88.put(new Student("赵六", 26), "广州");
        // 定义99期基础班
        HashMap<Student, String> hm99 = new HashMap<Student, String>();
        hm99.put(new Student("唐僧", 1023), "花果山");
        hm99.put(new Student("悟空", 1024), "长安城");
        hm99.put(new Student("八戒", 1025), "高老庄");
        hm99.put(new Student("沙僧", 1026), "流沙河");
        // 定义双元课堂
        HashMap<HashMap<Student, String>, String> hm = new HashMap<HashMap<Student, String>, String>();
        hm.put(hm88, "第88期基础班");
        hm.put(hm99, "第99期基础班");

        for (HashMap<Student, String> hMap : hm.keySet()) { // hm.KeySet()代表的是双链集合中键的集合
            String valString = hm.get(hMap); // get(hMap)根据键对象获取值对象
            for (Student s : hMap.keySet()) { // 遍历键的双列集合对象，hMap.KeySet()获取集合中所有的学生键对象
                String val2String = hMap.get(s);
                System.out.println(s + "=" + val2String + "=" + valString);
            }
            System.out.println("---------------------------");
        }
    }
}

HashMap和Hashtable的区别

* A： 面试题
　　* HashMap和Hashtable的区别
　　　　* Hashtable是JDK1.0版本出现的，是线程安全的，效率低；HashMap是JDK1.2版本出现的，是线程不安全的，效率高
　　　　* Hashtable不可以存储null键和null值，HashMap可以存储null键和null值

* B：案例演示
　　* HashMap和Hashtable的区别

package com.heima.map;

import java.util.HashMap;
import java.util.Hashtable;

public class Demo9_HashTable {
    /* 面试题
     * HashMap和Hashtable的区别：
     * 共同点：底层都是哈希算法，都是双列集合
     * 区别：前者线程不安全，效率高，JDK1.2版本出现；后者线程安全，效率相对较低，JDK1.0版本出现
     *              前者可以存储null键和null值；后者不可以
     */
    public static void main(String[] args) {
        HashMap<String, Integer> hm = new HashMap<String, Integer>();
        hm.put(null, null);
        hm.put("张三", null);
        System.out.println(hm);
        
        Hashtable<String, Integer> ht = new Hashtable<String, Integer>();
        //ht.put(null, 23); // NullPointerException
        //ht.put("张三", null);
    }
}

 Collections工具类的概述和常见方法讲解

* A：Collections类概述
　　* 针对集合操作的工具类

* B：Collections成员方法

public static <T> void sort(List<T>list)
public static <T> int binarySearch(List<?> list, T key)
public static <T> T max(Collection<?> coll)
public static void reverse(List<?> list)
public static void shuffle(List<?> list) 

package com.heima.collections;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;

public class Demo1_Collections {

    public static void main(String[] args) {
        // demo1();
        // demo2();
        // demo3();
    }

    public static void demo3() {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("a");
        list.add("b");
        list.add("c");
        list.add("d");
        list.add("e");
        list.add("f");
        list.add("g");

        System.out.println(Collections.max(list)); // 底层会先排序，因此即使是无序的也能max
        Collections.reverse(list); // 反转集合
        Collections.shuffle(list); // 将元素打乱，可以用来洗牌
        System.out.println(list);
    }

    public static void demo2() {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("a");
        list.add("b");
        list.add("c");
        list.add("d");
        list.add("e");
        list.add("f");
        list.add("g");

        System.out.println(Collections.binarySearch(list, "s"));
    }

    public static void demo1() {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("a");
        list.add("a");
        list.add("b");
        list.add("c");
        list.add("a");
        list.add("c");
        list.add("a");

        System.out.println(list);
        Collections.sort(list); // 排序，底层调用compareTo或compare方法，重复的保留
        System.out.println(list);
    }

}

 模拟斗地主洗牌和发牌

* A：案例演示
　　* 模拟斗地主洗牌和发牌，牌没有顺序

package com.heima.test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;

public class Test2 {
    /*
     * 分析：
     * 1、买一副扑克，其实就是自己创建一个集合对象，将扑克牌存储进去
     * 2、洗牌，调用Collections.shuffle方法
     * 3、发牌，每个人17张，
     * 4、看牌
     */
    public static void main(String[] args) {
        String[] num = { "A", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "10", "J", "Q", "K" }; // 定义牌的大小
        String[] color = { "红桃", "黑桃", "方块", "梅花" }; // 定义牌的花色
        ArrayList<String> poker = new ArrayList<String>(); // 定义扑克牌集合
        // 拼接花色和数字
        for (String s1 : color) { // 遍历花色数组
            for (String s2 : num) { // 遍历牌面数组
                poker.add(s1.concat(s2)); // 字符串拼接
            }
        }
        poker.add("大王");
        poker.add("小王");
        
        Collections.shuffle(poker); // 洗牌
        
        ArrayList<String> gaojin = new ArrayList<String>();
        ArrayList<String> longwu = new ArrayList<String>();
        ArrayList<String> me = new ArrayList<String>();
        ArrayList<String> dipai = new ArrayList<String>();

        for (int i = 0; i < poker.size(); i++) { // 发牌
            if (i >= poker.size() - 3) {
                dipai.add(poker.get(i)); // 将三张底牌存储在底牌集合中
            } else if (i % 3 == 0) {
                gaojin.add(poker.get(i));
            } else if (i % 3 == 1) {
                longwu.add(poker.get(i));
            } else {
                me.add(poker.get(i));
            }

        }
        
        System.out.println(dipai); // 看牌
        System.out.println(gaojin);
        System.out.println(longwu);
        System.out.println(me);
    }
}

　　* 模拟斗地主洗牌和发牌，牌有顺序

package com.heima.test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.HashMap;
import java.util.TreeSet;

public class Test3 {
    /*
     * 分析：
     */
    public static void main(String[] args) {
        String[] num = { "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "10", "J", "Q", "K", "A", "2" }; // 定义牌面大小
        String[] color = { "红桃", "黑桃", "方块", "梅花" }; // 定义花色
        HashMap<Integer, String> hm = new HashMap<Integer, String>(); // 定义双链集合，存储索引和扑克牌
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); // 存储索引，方便洗牌
        int index = 0; // 定义索引
        for (String s1 : num) {
            for (String s2 : color) {
                hm.put(index, s2.concat(s1)); // 拼接扑克牌，并将索引和扑克牌 存储在双链集合中
                list.add(index); // 存储索引值
                index++; // 索引值加加
            }
        }
        
        hm.put(index, "小王"); // 添加小王
        list.add(index++); // 先添加小王索引，再加加
        hm.put(index, "大王"); // 添加大王
        list.add(index); // 添加大王索引

        Collections.shuffle(list); // 洗牌

        TreeSet<Integer> gaojin = new TreeSet<Integer>(); // 定义TreeSet使牌自动排序
        TreeSet<Integer> longwu = new TreeSet<Integer>();
        TreeSet<Integer> me = new TreeSet<Integer>();
        TreeSet<Integer> dipai= new TreeSet<Integer>();

        for (int i = 0; i < list.size(); i++) { //发牌
            if (i >= list.size() - 3) {
                dipai.add(list.get(i)); // 将三张底牌存储在底牌集合中
            } else if (i % 3 == 0) {
                gaojin.add(list.get(i));
            } else if (i % 3 == 1) {
                longwu.add(list.get(i));
            } else {
                me.add(list.get(i));
            }
        }
        
        kanpai(hm, dipai); // 看牌        
        kanpai(hm, gaojin);        
        kanpai(hm, longwu);
        kanpai(hm, me);
    }
    /*
     * 看牌：
     * 1、返回值类型是void
     * 2、参数列表HashMap键值关系，TreeMap牌的索引
     */
    public static void kanpai(HashMap<Integer, String> hm, TreeSet<Integer> dipai) {
        for (Integer integer : dipai) {
            System.out.print(hm.get(integer)+"    ");
        }
        System.out.println();
    }
}

 泛型固定下边界

* ？super E

package com.heima.collections;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;

import com.heima.bean.BaseStudent;
import com.heima.bean.Student;

public class Demo2_Genric {
    /*
     * ? super E 泛型固定下边界          儿子可以调用父亲的，存储子类的集合可以调用父类的comparator  comparator
     * ? extends E 泛型固定上边界    儿子的是父亲的，存储子类的集合可以添加到存储父类的集合中中   addAll
     */
    public static void main(String[] args) {
        // demo1();
        TreeSet<Student> ts1 = new TreeSet<Student>(new CompareByName());
        ts1.add(new Student("张三", 23));
        ts1.add(new Student("李四", 13));
        ts1.add(new Student("王五", 23));
        ts1.add(new Student("赵六", 43));
        
        System.out.println(ts1);
        
        TreeSet<BaseStudent> ts2 = new TreeSet<BaseStudent>(new CompareByName());
        ts2.add(new BaseStudent("张三", 23));
        ts2.add(new BaseStudent("李四", 13));
        ts2.add(new BaseStudent("王五", 23));
        ts2.add(new BaseStudent("赵六", 43));
        
        System.out.println(ts2);
    }

    public static void demo1() {
        // ? extends E 泛型固定上边界
        ArrayList<Student> list1 = new ArrayList<Student>();
        list1.add(new Student("张三", 23));
        list1.add(new Student("李四", 24));

        ArrayList<BaseStudent> list2 = new ArrayList<>();
        list2.add(new BaseStudent("张三", 23));
        list2.add(new BaseStudent("李四", 24));
        
        list1.addAll(list2); // 把子类对象添加到父类中
    }
}

class CompareByName implements Comparator<Student> {

    @Override
    public int compare(Student o1, Student o2) {
        int num = o1.getName().compareTo(o2.getName());
        return num == 0 ? o1.getAge() - o2.getAge() : num;
    }
    
}