18_集合框架_第18天（集合、Iterator迭代器、增强for循环 、泛型）

今日内容介绍
1、集合
2、Iterator迭代器
3、增强for循环
4、泛型

01集合使用的回顾

 *A:集合使用的回顾
   *a.ArrayList集合存储5个int类型元素
      public static void main(String[] args) {
           ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        list.add(111);
        list.add(222);
        list.add(333);
        list.add(444);
        list.add(555);
        for(int i=0; i<list.size(); i++){
               System.out.println(list.get(i));
       }
      }

  *b.ArrayList集合存储5个Person类型元素
     public static void main(String[] args) {
      ArrayList<Person> list = new ArrayList<Person>();
      list.add(new Person(“小强”));
      list.add(new Person(“老王”));
      list.add(new Person(“小虎”));
      list.add(new Person(“小泽”));
      list.add(new Person(“小红”));
      for(int i=0; i<list.size(); i++){
        Person p = list.get(i);
              System.out.println(p);
       }
     }

02集合的学习目标

 集合，集合是java中提供的一种容器，可以用来存储多个数据。

 在前面的学习中，我们知道数据多了，可以使用数组存放或者使用ArrayList集合进行存放数据。
 那么，集合和数组既然都是容器，它们有啥区别呢？
 数组的长度是固定的。集合的长度是可变的。
 集合中存储的元素必须是引用类型数据

03集合继承关系图

    A:集合继承关系图
     a:ArrayList的继承关系:
     查看ArrayList类发现它继承了抽象类AbstractList同时实现接口List，而List接口又继承了Collection接口。Collection接口为最顶层集合接口了。
     源代码：
      interface List extends Collection {
      }
      public class ArrayList extends AbstractList implements List{
      }
    
    b:集合继承体系
     这说明我们在使用ArrayList类时，该类已经把所有抽象方法进行了重写。那么，实现Collection接口的所有子类都会进行方法重写。
       Collecton接口常用的子接口有：List接口、Set接口
       List接口常用的子类有：ArrayList类、LinkedList类
       Set接口常用的子类有：HashSet类、LinkedHashSet类
     
                              Collection 接口     
                                   |
     ----------------------------------------------------------------
     |                                                              |
    List接口                                                       Set接口
     |                                                              |
 ----------------                                             -------------
 |              |                                             |            |
ArrayList类    LinkedList类                                 HashSet类     LinkedHashSet类

04集合Collection的方法

A:集合Collection的方法
 /*
  *  Collection接口中的方法
  *  是集合中所有实现类必须拥有的方法
  *  使用Collection接口的实现类,程序的演示
  *  ArrayList implements List
  *  List extends Collection
  *  方法的执行,都是实现的重写
  */
 public class CollectionDemo {
  public static void main(String[] args) {
    function_2();
  }
  
  
  /*  Collection接口方法
   *  Object[] toArray() 集合中的元素,转成一个数组中的元素, 集合转成数组
   *  返回是一个存储对象的数组, 数组存储的数据类型是Object
   */
  private static void function_2() {
    Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
    coll.add("abc");
    coll.add("itcast");
    coll.add("itheima");
    coll.add("money");
    coll.add("123");
    
    Object[] objs = coll.toArray();
    for(int i = 0 ; i < objs.length ; i++){
      System.out.println(objs[i]);
    }
  }
  /*
   * 学习Java中三种长度表现形式
   *   数组.length 属性  返回值 int
   *   字符串.length() 方法,返回值int
   *   集合.size()方法, 返回值int
   */
  
  /*
   * Collection接口方法
   * boolean contains(Object o) 判断对象是否存在于集合中,对象存在返回true
   * 方法参数是Object类型
   */
  private static void function_1() {
    Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
    coll.add("abc");
    coll.add("itcast");
    coll.add("itheima");
    coll.add("money");
    coll.add("123");
    
    boolean b = coll.contains("itcast");
    System.out.println(b);
  }


  /*
   * Collection接口的方法
   * void clear() 清空集合中的所有元素
   * 集合容器本身依然存在
   */
  public static void function(){
    //接口多态的方式调用
    Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
    coll.add("abc");
    coll.add("bcd");
    System.out.println(coll);
    
    coll.clear();
    
    System.out.println(coll);
    
  }
 }

05集合Collection的remove方法

   A:05集合Collection的remove方法
    /*
     * Collection接口方法
     * boolean remove(Object o)移除集合中指定的元素
     */
    private static void function_3(){
      Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
      coll.add("abc");
      coll.add("money");
      coll.add("itcast");
      coll.add("itheima");
      coll.add("money");
      coll.add("123");  
      System.out.println(coll);
      
      boolean b = coll.remove("money");
      System.out.println(b);
      System.out.println(coll);
    }

06迭代器的概述

A:迭代器概述:

   a:java中提供了很多个集合，它们在存储元素时，采用的存储方式不同。
    我们要取出这些集合中的元素，可通过一种通用的获取方式来完成。
   
   b:Collection集合元素的通用获取方式：在取元素之前先要判断集合中有没有元素，
  如果有，就把这个元素取出来，继续在判断，如果还有就再取出出来。一直把集合中的
    所有元素全部取出。这种取出方式专业术语称为迭代。
   
   c:每种集合的底层的数据结构不同,例如ArrayList是数组,LinkedList底层
        是链表,但是无论使用那种集合,我们都会有判断是否有元素
     以及取出里面的元素的动作,那么Java为我们提供一个迭代器定义了统一的判断元素和取元素的方法 

07迭代器的实现原理

*A:迭代器的实现原理

      /*
     *  集合中的迭代器:
     *    获取集合中元素方式
     *  接口 Iterator : 两个抽象方法
     *     boolean hasNext() 判断集合中还有没有可以被取出的元素,如果有返回true
     *     next() 取出集合中的下一个元素
     *     
     *  Iterator接口,找实现类.
     *    Collection接口定义方法 
     *       Iterator  iterator()
     *    ArrayList 重写方法 iterator(),返回了Iterator接口的实现类的对象
     *    使用ArrayList集合的对象
     *     Iterator it =array.iterator(),运行结果就是Iterator接口的实现类的对象
     *     it是接口的实现类对象,调用方法 hasNext 和 next 集合元素迭代
     */

08迭代器的代码实现

*A:迭代器的代码实现

public class IteratorDemo {
    public static void main(String[] args) {
      Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
      coll.add("abc1");
      coll.add("abc2");
      coll.add("abc3");
      coll.add("abc4");
      //迭代器,对集合ArrayList中的元素进行取出
      
      //调用集合的方法iterator()获取出,Iterator接口的实现类的对象
      Iterator<String> it = coll.iterator();
      //接口实现类对象,调用方法hasNext()判断集合中是否有元素
      //boolean b = it.hasNext();
      //System.out.println(b);
      //接口的实现类对象,调用方法next()取出集合中的元素
      //String s = it.next();
      //System.out.println(s);
      
      //迭代是反复内容,使用循环实现,循环的条件,集合中没元素, hasNext()返回了false
      while(it.hasNext()){
        String s = it.next();
        System.out.println(s);
      }
      
     
      
    }
  }

09迭代器的执行过程

A:迭代器的执行过程

 a:迭代器的原理:
   while(it.hasNext()) {
        System.out.println(it.next());
   }
   
   //cursor记录的索引值不等于集合的长度返回true,否则返回false
     public boolean hasNext() {       
       return cursor != size; //cursor初值为0
                       
     }

    //next()方法作用:
    //①返回cursor指向的当前元素 
    //②cursor++
    public Object next() {            
             int i = cursor; 
             cursor = i + 1;  
             return  elementData[lastRet = i]; 
         
         }
 b:for循环迭代写法:
    for (Iterator<String> it2 = coll.iterator(); it2.hasNext();  ) {
     System.out.println(it2.next());
   } 

10集合迭代中的转型

A:集合迭代中的转型

 a:在使用集合时，我们需要注意以下几点：
   集合中存储其实都是对象的地址。
   集合中可以存储基本数值吗？jdk1.5版本以后可以存储了。
     因为出现了基本类型包装类，它提供了自动装箱操作（基本类型对象），这样，集合中的元素就是基本数值的包装类对象。

b:存储时提升了Object。取出时要使用元素的特有内容，必须向下转型。
 Collection coll = new ArrayList();
 coll.add("abc");
 coll.add("aabbcc");
 coll.add("shitcast");
 Iterator it = coll.iterator();
 while (it.hasNext()) {
  //由于元素被存放进集合后全部被提升为Object类型
 //当需要使用子类对象特有方法时，需要向下转型
  String str = (String) it.next();
  System.out.println(str.length());
 }
 注意：如果集合中存放的是多个对象，这时进行向下转型会发生类型转换异常。


c:Iterator接口也可以使用<>来控制迭代元素的类型的。代码演示如下：
 Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
 coll.add("abc");
 coll.add("aabbcc");
 coll.add("shitcast");
 Iterator<String> it = coll.iterator();
 while (it.hasNext()) {
  String str =  it.next(); 
 //当使用Iterator<String>控制元素类型后，就不需要强转了。获取到的元素直接就是String类型
  System.out.println(str.length());
 }
  

11增强for循环遍历数组

*A:增强for循环遍历数组

 a:格式:
 /*
  *  JDK1.5新特性,增强for循环
  *  JDK1.5版本后,出现新的接口 java.lang.Iterable
  *    Collection开是继承Iterable
  *    Iterable作用,实现增强for循环
  *    
  *    格式:
  *      for( 数据类型  变量名 : 数组或者集合 ){
  *         sop(变量);
  *      }
  */
 public static void function_1(){
    //for对于对象数组遍历的时候,能否调用对象的方法呢
    String[] str = {"abc","itcast","cn"};
    for(String s : str){
      System.out.println(s.length());
    }
  }
  
  /*
   *  实现for循环,遍历数组
   *  好处: 代码少了,方便对容器遍历
   *  弊端: 没有索引,不能操作容器里面的元素
   */
  public static void function(){
    int[] arr = {3,1,9,0};
    for(int i : arr){
      System.out.println(i+1);
    }
    System.out.println(arr[0]);
  }

12增强for循环遍历集合

  A:增强for循环遍历集合  
    /*
     *  增强for循环遍历集合
     *  存储自定义Person类型
     */
    public static void function_2(){
      ArrayList<Person> array = new ArrayList<Person>();
      array.add(new Person("a",20));
      array.add(new Person("b",10));
      for(Person p : array){
        System.out.println(p);// System.out.println(p.toString());
      }
    }
    

13泛型的引入

A:泛型的引入

在前面学习集合时，我们都知道集合中是可以存放任意对象的，
只要把对象存储集合后，那么这时他们都会被提升成Object类型。
当我们在取出每一个对象，并且进行相应的操作，这时必须采用类型转换。比如下面程序：
public class GenericDemo {
  public static void main(String[] args) {
    List list = new ArrayList();
    list.add("abc");
    list.add("itcast");
    list.add(5);//由于集合没有做任何限定，任何类型都可以给其中存放
                //相当于:Object obj=new Integer(5);
    
    Iterator it = list.iterator();
    while(it.hasNext()){
      //需要打印每个字符串的长度,就要把迭代出来的对象转成String类型
      String str = (String) it.next();//String str=(String)obj;
                                      //编译时期仅检查语法错误,String是Object的儿子可以向下转型
                                      //运行时期String str=(String)(new Integer(5))
                                      //String与Integer没有父子关系所以转换失败
                                      //程序在运行时发生了问题java.lang.ClassCastException
      System.out.println(str.length());
    }
  }
}

14泛型的定义和使用

A:泛型的定义和使用

    /*
     * JDK1.5 出现新的安全机制,保证程序的安全性
     *   泛型: 指明了集合中存储数据的类型  <数据类型>
     */

    public class GenericDemo {
      public static void main(String[] args) {
        function();
      }
      
      public static void function(){
        Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
        coll.add("abc");
        coll.add("rtyg");
        coll.add("43rt5yhju");
    //    coll.add(1);
        
        Iterator<String> it = coll.iterator();
        while(it.hasNext()){
          String s = it.next();
          System.out.println(s.length());
        }
      }
    }

15Java中的伪泛型

 A:Java中的伪泛型：
   泛型只在编译时存在,编译后就被擦除,在编译之前我们就可以限制集合的类型,起到作用
 例如:ArrayList<String> al=new ArrayList<String>();
 编译后:ArrayList al=new ArrayList();

16泛型类

A:泛型类:

a:定义格式：
  修饰符 class 类名<代表泛型的变量> {  }
  
  例如，API中的ArrayList集合：
  class ArrayList<E>{ 
       public boolean add(E e){ }
    public E get(int index){  }
  }

b:使用格式：
  创建对象时，确定泛型的类型
 
  例如，ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
  此时，变量E的值就是String类型
  class ArrayList<String>{ 
    public boolean add(String e){ }
    public String get(int index){  }
  }
 
  例如，ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
  此时，变量E的值就是Integer类型
  class ArrayList<Integer>{ 
       public boolean add(Integer e){ }
       public Integer get(int index){  }
  }

17泛型的方法

A:泛型的方法

a:定义格式：修饰符 <代表泛型的变量> 返回值类型 方法名(参数){  }
b:泛型方法的使用:
 1:例如，API中的ArrayList集合中的方法：
  public <T> T[] toArray(T[] a){  } 
  //该方法，用来把集合元素存储到指定数据类型的数组中，返回已存储集合元素的数组

  使用格式：调用方法时，确定泛型的类型
例如:
      ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
      String[] arr = new String[100];
      String[] result = list.toArray(arr);
   此时，变量T的值就是String类型。变量T，可以与定义集合的泛型不同
   public <String> String[] toArray(String[] a){  } 


  例如:
      ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
      Integer[] arr = new Integer[100];
      Integer [] result = list.toArray(arr);
  
  此时，变量T的值就是Integer类型。变量T，可以与定义集合的泛型不同
  public <Integer> Integer[] toArray(Integer[] a){  } 

18泛型的接口

A:泛型的接口:

     /*
      *  带有泛型的接口
      *  
      *  public interface List <E>{
      *    abstract boolean add(E e);
      *  }
      * 
      *  实现类,先实现接口,不理会泛型
      *  public class ArrayList<E> implements List<E>{
      *  }
      *  调用者 : new ArrayList<String>() 后期创建集合对象的时候,指定数据类型
      *  
      *  
      *  实现类,实现接口的同时,也指定了数据类型
      *  public class XXX implements List<String>{
      *  }
      *  new XXX()
      */
     public class GenericDemo2 {
      
     }

19泛型的好处

A:泛型的好处

a:将运行时期的ClassCastException，转移到了编译时期变成了编译失败。
b:避免了类型强转的麻烦。
演示下列代码：
public class GenericDemo {
  public static void main(String[] args) {
    List<String> list = new ArrayList<String>();
    list.add("abc");
    list.add("itcast");
    //list.add(5);//当集合明确类型后，存放类型不一致就会编译报错
                 //集合已经明确具体存放的元素类型，那么在使用迭代器的时候，迭代器也同样会知道具体遍历元素类型
   
    Iterator<String> it = list.iterator();
    while(it.hasNext()){
       String str = it.next();
       System.out.println(str.length()); //当使用Iterator<String>      
                                        //控制元素类型后，就不需要强转了。获取到的元素直接就是String类型
    }
  }
}

20泛型的通配符

A:泛型的通配符

   /*
    *  泛型的通配符
    */
   public class GenericDemo {
    public static void main(String[] args) {
      ArrayList<String> array = new ArrayList<String>();
      
      HashSet<Integer> set = new HashSet<Integer>();
      
      array.add("123");
      array.add("456");
      
      set.add(789);
      set.add(890);
      
      iterator(array);
      iterator(set);
    }
    /*
     *  定义方法,可以同时迭代2个集合
     *  参数: 怎么实现 , 不能写ArrayList,也不能写HashSet
     *  参数: 或者共同实现的接口
     *  泛型的通配,匹配所有的数据类型  ?
     */
    public static void iterator(Collection<?> coll){
      Iterator<?> it = coll.iterator();
      while(it.hasNext()){
        //it.next()获取的对象,什么类型
        System.out.println(it.next());
      }
    }
   }
 

21泛型的限定

A:泛型的限定

   /*
    *  将的酒店员工,厨师,服务员,经理,分别存储到3个集合中
    *  定义方法,可以同时遍历3集合,遍历三个集合的同时,可以调用工作方法
    */
   import java.util.ArrayList;
   import java.util.Iterator;
   public class GenericTest {
    public static void main(String[] args) {
      //创建3个集合对象
      ArrayList<ChuShi> cs = new ArrayList<ChuShi>();
      ArrayList<FuWuYuan> fwy = new ArrayList<FuWuYuan>();
      ArrayList<JingLi> jl = new ArrayList<JingLi>();
      
      //每个集合存储自己的元素
      cs.add(new ChuShi("张三", "后厨001"));
      cs.add(new ChuShi("李四", "后厨002"));
      
      fwy.add(new FuWuYuan("翠花", "服务部001"));
      fwy.add(new FuWuYuan("酸菜", "服务部002"));
      
      jl.add(new JingLi("小名", "董事会001", 123456789.32));
      jl.add(new JingLi("小强", "董事会002", 123456789.33));
      
   //   ArrayList<String> arrayString = new ArrayList<String>();
      iterator(jl);
      iterator(fwy);
      iterator(cs);
    
    }
    /*
     * 定义方法,可以同时遍历3集合,遍历三个集合的同时,可以调用工作方法 work
     * ? 通配符,迭代器it.next()方法取出来的是Object类型,怎么调用work方法
     * 强制转换:  it.next()=Object o ==> Employee
     * 方法参数: 控制,可以传递Employee对象,也可以传递Employee的子类的对象
     * 泛型的限定  本案例,父类固定Employee,但是子类可以无限?
     *   ? extends Employee 限制的是父类, 上限限定, 可以传递Employee,传递他的子类对象
     *   ? super   Employee 限制的是子类, 下限限定, 可以传递Employee,传递他的父类对象
     */
    public static void iterator(ArrayList<? extends Employee> array){
      
       Iterator<? extends Employee> it = array.iterator();
       while(it.hasNext()){
         //获取出的next() 数据类型,是什么Employee
         Employee e = it.next();
         e.work();
       }
    }
   }

作业测试

1.分析以下需求，并用代码实现：

(1)有如下代码：
    List<String> list = new ArrayList<>();
    
    list.add("a");
    list.add("a");
    list.add("a");
    list.add("b");
    list.add("b");
    list.add("c");
    list.add("d");
    list.add("d");
    list.add("d");
    list.add("d");
    list.add("d");
    
    System.out.println(frequency(list, "a"));   // 3
    System.out.println(frequency(list, "b"));   // 2
    System.out.println(frequency(list, "c"));   // 1
    System.out.println(frequency(list, "d"));   // 5
    System.out.println(frequency(list, "xxx")); // 0
(2)定义方法统计集合中指定元素出现的次数，如"a" 3,"b" 2,"c" 1

代碼:
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class HomeWork_01 {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        
        list.add("a");
        list.add("a");
        list.add("a");
        list.add("b");
        list.add("b");
        list.add("c");
        list.add("d");
        list.add("d");
        list.add("d");
        list.add("d");
        list.add("d");
        
        System.out.println(frequency(list, "a"));   // 3
        System.out.println(frequency(list, "b"));   // 2
        System.out.println(frequency(list, "c"));   // 1
        System.out.println(frequency(list, "d"));   // 5
//      System.out.println(frequency(list, "xxx")); // 0
        //(2)定义方法统计集合中指定元素出现的次数，如"a" 3,"b" 2,"c" 1
    }

    private static String frequency(List<String> list, String string) {
        Iterator<String> it = list.iterator();
        int count = 0;
        while(it.hasNext()){
            if(it.next().equals(string)){
                count ++;
            }
        }
        System.getProperties();
        return """+string+""" + " " + count;
    }
}

2.分析以下需求，并用代码实现：

(1)有如下代码：
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("b");
        list.add("f");
        list.add("e");
        list.add("c");
        list.add("a");
        list.add("d");
        sort(list);
        System.out.println(list);   // a, b, c, d, e, f
    }
(2)要求对集合中添加的元素排序

代碼:

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

//排序
public class HomeWork_02 {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("b");
        list.add("f");
        list.add("e");
        list.add("c");
        list.add("a");
        list.add("d");
        sort(list);
        System.out.println(list); // a, b, c, d, e, f
    }

    private static void sort(List<String> list) {
        for (int a = 0; a < list.size(); a++) {
            for (int b = 0; b < list.size(); b++) {
                if (list.get(a).toCharArray()[0] < list.get(b).toCharArray()[0]) {
                    String temp = list.get(a);
                    list.set(a, list.get(b));
                    list.set(b, temp);
                }
            }
        }
    }
}