Java中的集合
Java中的集合类可以分为两大类:一类是实现Collection接口(单列集合);另一类是实现Map接口(双列集合)。
集合和数组的区别:
- 数组的长度是固定的。集合的长度是可变的。
- 数组中存储的是同一类型的元素,可以存储基本数据类型值。集合存储的都是对象。而且对象的类型可以不一致。
1. Collection集合
1.1 Collection体系概述
Collection 表示一组对象,这些对象也称为 collection 的元素。Collection有两个重要的子接口List和Set。
List:有序集合(也称为序列,存储和获取的顺序保持一致)。List中的每个元素都有索引,使用此接口能够准确的控制每个元素插入的位置。用户也能够使用索引来访问List中的元素。
有序 有索引 允许重复元素
Set:不包含重复元素的集合。确切的讲,set中不能包含满足e1.equals(e2) 的元素对 e1 和 e2,并且最多包含一个null元素。
无序 无索引 不允许重复
1.2 Collection集合常用方法
// 添加元素
boolean add(E e)
// 删除所有元素 清空
void clear()
// 删除指定的元素 -- 根据equals比较进行匹配,只删除第一个匹配
boolean remove(Object o)
// 根据条件删除元素 -- 符合条件的全部删除
default boolean removeIf(Predicate<? super E> filter)
// 判断是否包含指定的元素
boolean contains(Object o)
// 判断集合是否为空(即集合长度为0)
boolean isEmpty()
// 获取集合的长度(即元素的个数)
int size()
// 将集合转换为Obejct数组
Object[] toArray()
// 将集合转换为指定数据类型的数组
<T> T[] toArray(T[] a)
// 获取此集合中元素的迭代器
Iterator<E> iterator()
1.3 Collection集合的遍历
-
迭代器介绍
- 迭代器,指的是
Iterator<E>
接口,用于遍历集合中的元素。 - Iterator iterator(): 返回此集合中元素的迭代器,通过集合对象的iterator()方法得到
- 迭代器,指的是
-
Iterator中的常用方法
boolean hasNext(): 判断当前位置是否有元素可以被取出
E next(): 获取当前位置的元素,将迭代器对象移向下一个索引位置 -
Collection集合的遍历
public class IteratorDemo1 { public static void main(String[] args) { //创建集合对象 Collection<String> c = new ArrayList<>(); //添加元素 c.add("hello"); c.add("world"); c.add("java"); c.add("javaee"); //Iterator<E> iterator():返回此集合中元素的迭代器,通过集合的iterator()方法得到 Iterator<String> it = c.iterator(); //用while循环实现元素的判断和获取 while (it.hasNext()) { String s = it.next(); System.out.println(s); } } }
-
迭代器中删除的方法
void remove(): 删除迭代器对象当前指向的元素
public class IteratorDemo2 { public static void main(String[] args) { ArrayList<String> list = new ArrayList<>(); list.add("a"); list.add("b"); list.add("b"); list.add("c"); list.add("d"); Iterator<String> it = list.iterator(); while(it.hasNext()){ String s = it.next(); if("b".equals(s)){ //指向谁,那么此时就删除谁. it.remove(); } } System.out.println(list); } }
1.4 增强for循环
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介绍
- 它是JDK5之后出现的,其内部原理是一个Iterator迭代器
- 实现Iterable接口的类才可以使用迭代器和增强for
- 简化数组和Collection集合的遍历
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格式
for (集合或者数组中元素的数据类型 变量名 : 集合或者数组名) { // 直接使用变量即可,依次代表集合或者数组中的每个元素 }
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代码
public class MyCollectonDemo1 { public static void main(String[] args) { ArrayList<String> list = new ArrayList<>(); list.add("a"); list.add("b"); list.add("c"); list.add("d"); list.add("e"); list.add("f"); //1,数据类型一定是集合或者数组中元素的类型 //2,str仅仅是一个变量名而已,在循环的过程中,依次表示集合或者数组中的每一个元素 //3,list就是要遍历的集合或者数组 for (String str : list){ System.out.println(str); } } }
2. List集合
2.1 List集合的特点
List集合的概述
- 有序集合,这里的有序指的是存取顺序
- 用户可以精确控制列表中每个元素的插入位置,用户可以通过索引访问元素,并搜索列表中的元素
- 与Set集合不同,列表通常允许重复的元素
List集合的常用实现类为ArrayList和LinkedList
2.2 List集合的特有方法
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方法介绍
方法名 描述 void add(int index,E element) 在此集合中的指定位置插入指定的元素 E remove(int index) 删除指定索引处的元素,返回被删除的元素 E set(int index,E element) 修改指定索引处的元素,返回被修改的元素 E get(int index) 返回指定索引处的元素 -
示例代码
public class MyListDemo { public static void main(String[] args) { List<String> list = new ArrayList<>(); list.add("aaa"); list.add("bbb"); list.add("ccc"); //method1(list); //method2(list); //method3(list); //method4(list); } private static void method4(List<String> list) { // E get(int index) 返回指定索引处的元素 String s = list.get(0); System.out.println(s); } private static void method3(List<String> list) { // E set(int index,E element) 修改指定索引处的元素,返回被修改的元素 //被替换的那个元素,在集合中就不存在了. String result = list.set(0, "qqq"); System.out.println(result); System.out.println(list); } private static void method2(List<String> list) { // E remove(int index) 删除指定索引处的元素,返回被删除的元素 //在List集合中有两个删除的方法 //第一个 删除指定的元素,返回值表示当前元素是否删除成功 //第二个 删除指定索引的元素,返回值表示实际删除的元素 String s = list.remove(0); System.out.println(s); System.out.println(list); } private static void method1(List<String> list) { // void add(int index,E element) 在此集合中的指定位置插入指定的元素 //原来位置上的元素往后挪一个索引. list.add(0,"qqq"); System.out.println(list); } }
2.3 List集合的实现类
2.3.1 List集合子类的特点
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ArrayList 集合
底层是数组结构实现,查询快、增删慢
-
LinkedList 集合
底层是链表结构实现,查询慢、增删快
2.3.2 LinkedList集合的特有功能
-
特有方法
方法名 说明 public void addFirst(E e) 在该列表开头插入指定的元素 public void addLast(E e) 将指定的元素追加到此列表的末尾 public E getFirst() 返回此列表中的第一个元素 public E getLast() 返回此列表中的最后一个元素 public E removeFirst() 从此列表中删除并返回第一个元素 public E removeLast() 从此列表中删除并返回最后一个元素 -
示例代码
public class MyLinkedListDemo4 { public static void main(String[] args) { LinkedList<String> list = new LinkedList<>(); list.add("aaa"); list.add("bbb"); list.add("ccc"); // public void addFirst(E e) 在该列表开头插入指定的元素 //method1(list); // public void addLast(E e) 将指定的元素追加到此列表的末尾 //method2(list); // public E getFirst() 返回此列表中的第一个元素 // public E getLast() 返回此列表中的最后一个元素 //method3(list); // public E removeFirst() 从此列表中删除并返回第一个元素 // public E removeLast() 从此列表中删除并返回最后一个元素 //method4(list); } private static void method4(LinkedList<String> list) { String first = list.removeFirst(); System.out.println(first); String last = list.removeLast(); System.out.println(last); System.out.println(list); } private static void method3(LinkedList<String> list) { String first = list.getFirst(); String last = list.getLast(); System.out.println(first); System.out.println(last); } private static void method2(LinkedList<String> list) { list.addLast("www"); System.out.println(list); } private static void method1(LinkedList<String> list) { list.addFirst("qqq"); System.out.println(list); } }
3. Set集合
3.1 Set集合的特点
- 不可以存储重复元素
- 没有索引,不能使用普通for循环遍历
- Set集合常用的实现类有HashSet和TreeSet
3.2 Set集合的使用
存储字符串并遍历
public class MySet1 {
public static void main(String[] args) {
//创建集合对象
Set<String> set = new TreeSet<>();
//添加元素
set.add("ccc");
set.add("aaa");
set.add("aaa");
set.add("bbb");
// for (int i = 0; i < set.size(); i++) {
// //Set集合是没有索引的,所以不能使用通过索引获取元素的方法
// }
//遍历集合
Iterator<String> it = set.iterator();
while (it.hasNext()){
String s = it.next();
System.out.println(s);
}
System.out.println("-----------------------------------");
for (String s : set) {
System.out.println(s);
}
}
}
3.3 HashSet集合
3.3.1 HashSet集合基本使用
存储字符串并遍历
public class HashSetDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建集合对象
HashSet<String> set = new HashSet<String>();
//添加元素
set.add("hello");
set.add("world");
set.add("java");
//不包含重复元素的集合
set.add("world");
//遍历
for(String s : set) {
System.out.println(s);
}
}
}
3.3.2 哈希码
HashSet集合基于哈希表实现。
哈希码(HashCode),并不是完全唯一的,它是一种算法,让同一个类的对象按照自己不同的特征尽量的有不同的哈希码,但不表示不同的对象哈希码完全不同。
Java中几种常用的哈希码的算法:
Object类:hashCode根据对象的内存地址值计算,由于每个对象的地址值都不一样,所以哈希吗不一样。
String类:重写hashCode方法,根据字符串的内容计算,只要字符串所在的堆空间相同,返回的哈希码也相同。
Integer类:重写hashCode方法,返回的哈希码就是Integer对象里所包含的那个整数的数值。
3.3.3 HashSet集合保证元素唯一的原理
-
案例需求
- 创建一个存储学生对象的集合,存储多个学生对象,使用程序实现在控制台遍历该集合
- 要求:学生对象的所有成员变量值相同,我们就认为是同一个对象
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代码实现
学生类
public class Student { private String name; private int age; // 此处省略构造 和 get set @Override public boolean equals(Object o) { if (this == o) return true; if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false; Student student = (Student) o; if (age != student.age) return false; return name != null ? name.equals(student.name) : student.name == null; } @Override public int hashCode() { int result = name != null ? name.hashCode() : 0; result = 31 * result + age; return result; } }
测试类
public class HashSetDemo02 { public static void main(String[] args) { //创建HashSet集合对象 HashSet<Student> hs = new HashSet<Student>(); //创建学生对象 Student s1 = new Student("林青霞", 30); Student s2 = new Student("张曼玉", 35); Student s3 = new Student("王祖贤", 33); Student s4 = new Student("王祖贤", 33); //把学生添加到集合 hs.add(s1); hs.add(s2); hs.add(s3); hs.add(s4); //遍历集合(增强for) for (Student s : hs) { System.out.println(s.getName() + "," + s.getAge()); } } }
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总结
HashSet集合存储自定义类型元素,要想实现元素的唯一,要求必须重写hashCode方法和equals方法。
判断流程:
- 新元素与集合中已经存在的元素,先比较哈希值,如果不同,则直接存储;
- 如果哈希值相同,继续调用equals方法比较,如果返回false,说明元素不重复,存储;
- 如果哈希值相同,equals方法也返回true,说明元素重复,则不存储。
3.4 TreeSet集合
3.4.1 TreeSet集合的特点
- TreeSet基于红黑树实现
- 可以将元素按照规则进行排序
- TreeSet():根据其元素的自然排序进行排序
- TreeSet(Comparator comparator) :根据指定的比较器进行排序
3.4.2 TreeSet集合基本使用
存储Integer类型的整数并遍历
public class TreeSetDemo01 {
public static void main(String[] args) {
//创建集合对象
TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<Integer>();
//添加元素
ts.add(10);
ts.add(40);
ts.add(30);
ts.add(50);
ts.add(20);
ts.add(30);
//遍历集合
for(Integer i : ts) {
System.out.println(i);
}
}
}
3.4.3 自然排序Comparable的使用
-
案例需求
- 存储学生对象并遍历,创建TreeSet集合使用无参构造方法
- 要求:按照年龄从小到大排序,年龄相同时,按照姓名的字母顺序排序
-
实现步骤
- 使用空参构造创建TreeSet集合
- 用TreeSet集合存储自定义对象,无参构造方法使用的是自然排序对元素进行排序的
- 自定义的Student类实现Comparable接口
- 自然排序,就是让元素所属的类实现Comparable接口,重写compareTo(T o)方法
- 重写接口中的compareTo方法
- 重写方法时,一定要注意排序规则必须按照要求的主要条件和次要条件来写
- 使用空参构造创建TreeSet集合
-
代码实现
学生类
public class Student implements Comparable<Student>{ private String name; private int age; public Student() { } public Student(String name, int age) { this.name = name; this.age = age; } 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 "Student{" + "name='" + name + '\'' + ", age=" + age + '}'; } @Override public int compareTo(Student o) { //按照对象的年龄进行排序 //主要判断条件: 按照年龄从小到大排序 int result = this.age - o.age; //次要判断条件: 年龄相同时,按照姓名的字母顺序排序 result = result == 0 ? this.name.compareTo(o.getName()) : result; return result; } }
测试类
public class MyTreeSet2 { public static void main(String[] args) { //创建集合对象 TreeSet<Student> ts = new TreeSet<>(); //创建学生对象 Student s1 = new Student("zhangsan",28); Student s2 = new Student("lisi",27); Student s3 = new Student("wangwu",29); Student s4 = new Student("zhaoliu",28); Student s5 = new Student("qianqi",30); //把学生添加到集合 ts.add(s1); ts.add(s2); ts.add(s3); ts.add(s4); ts.add(s5); //遍历集合 for (Student student : ts) { System.out.println(student); } } }
3.4.4 比较器排序Comparator的使用
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案例需求
- 存储老师对象并遍历,创建TreeSet集合使用带参构造方法
- 要求:按照年龄从小到大排序,年龄相同时,按照姓名的字母顺序排序
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实现步骤
- 用TreeSet集合存储自定义对象,带参构造方法使用的是比较器排序对元素进行排序的
- 比较器排序,就是让集合构造方法接收Comparator的实现类对象,重写compare(T o1,T o2)方法
- 重写方法时,一定要注意排序规则必须按照要求的主要条件和次要条件来写
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代码实现
老师类
public class Teacher { private String name; private int age; public Teacher() { } public Teacher(String name, int age) { this.name = name; this.age = age; } 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 "Teacher{" + "name='" + name + '\'' + ", age=" + age + '}'; } }
测试类
public class MyTreeSet4 { public static void main(String[] args) { //创建集合对象 TreeSet<Teacher> ts = new TreeSet<>(new Comparator<Teacher>() { @Override public int compare(Teacher o1, Teacher o2) { //o1表示现在要存入的那个元素 //o2表示已经存入到集合中的元素 //主要条件 int result = o1.getAge() - o2.getAge(); //次要条件 result = result == 0 ? o1.getName().compareTo(o2.getName()) : result; return result; } }); //创建老师对象 Teacher t1 = new Teacher("zhangsan",23); Teacher t2 = new Teacher("lisi",22); Teacher t3 = new Teacher("wangwu",24); Teacher t4 = new Teacher("zhaoliu",24); //把老师添加到集合 ts.add(t1); ts.add(t2); ts.add(t3); ts.add(t4); //遍历集合 for (Teacher teacher : ts) { System.out.println(teacher); } } }
3.4.5 两种比较方式总结
- 两种比较方式小结
- 自然排序: 自定义类实现Comparable接口,重写compareTo方法,根据返回值进行排序
- 比较器排序: 创建TreeSet对象的时候传递Comparator的实现类对象,重写compare方法,根据返回值进行排序
- 在使用的时候,默认使用自然排序,当自然排序不满足现在的需求时,必须使用比较器排序
- 两种方式中关于返回值的规则
- 如果返回值为负数,表示当前存入的元素是较小值,存左边
- 如果返回值为0,表示当前存入的元素跟集合中元素重复了,不存
- 如果返回值为正数,表示当前存入的元素是较大值,存右边
4. Map集合
4.1 Map集合概述和特点
-
Map集合概述
interface Map<K,V> K:键key的类型;V:值value的类型
Map接口的常用实现类为HashMap和TreeMap
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Map集合的特点
- Map提供键(key)到值(value)的映射
- 一个Map中不能包含相同的键
- 每个键只能映射一个值
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Map集合的基本使用
public class MapDemo01 { public static void main(String[] args) { //创建集合对象 Map<String,String> map = new HashMap<String,String>(); //V put(K key, V value) 将指定的值与该映射中的指定键相关联 map.put("xuehao001","Tony"); map.put("xuehao002","John"); map.put("xuehao003","Bob"); map.put("xuehao004","Tom"); //输出集合对象 System.out.println(map); } }
4.2 Map集合的基本功能
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方法介绍
方法名 说明 V put(K key,V value) 添加元素或者修改元素 V remove(Object key) 根据键删除键值对元素 void clear() 移除所有的键值对元素 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 int size() 集合的长度,也就是集合中键值对的个数 -
示例代码
public class MapDemo02 { public static void main(String[] args) { //创建集合对象 Map<String,String> map = new HashMap<String,String>(); //V put(K key,V value):添加元素 map.put("张无忌","赵敏"); map.put("郭靖","黄蓉"); map.put("杨过","小龙女"); //V remove(Object key):根据键删除键值对元素 // System.out.println(map.remove("郭靖")); // System.out.println(map.remove("郭襄")); //void clear():移除所有的键值对元素 // map.clear(); //boolean containsKey(Object key):判断集合是否包含指定的键 // System.out.println(map.containsKey("郭靖")); // System.out.println(map.containsKey("郭襄")); //boolean isEmpty():判断集合是否为空 // System.out.println(map.isEmpty()); //int size():集合的长度,也就是集合中键值对的个数 System.out.println(map.size()); //输出集合对象 System.out.println(map); } }
4.3 Map集合的获取功能
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方法介绍
方法名 说明 V get(Object key) 根据键获取值 Set keySet() 获取所有键的集合 Collection values() 获取所有值的集合 Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() 获取所有键值对对象的集合 -
示例代码
public class MapDemo03 { public static void main(String[] args) { //创建集合对象 Map<String, String> map = new HashMap<String, String>(); //添加元素 map.put("张无忌", "赵敏"); map.put("郭靖", "黄蓉"); map.put("杨过", "小龙女"); //V get(Object key):根据键获取值 // System.out.println(map.get("张无忌")); // System.out.println(map.get("张三丰")); //Set<K> keySet():获取所有键的集合 // Set<String> keySet = map.keySet(); // for(String key : keySet) { // System.out.println(key); // } //Collection<V> values():获取所有值的集合 Collection<String> values = map.values(); for(String value : values) { System.out.println(value); } } }
4.4 Map集合的遍历(方式1)
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遍历思路
- 我们刚才存储的元素都是成对出现的,所以我们把Map看成是一个夫妻对的集合
- 把所有的丈夫给集中起来
- 遍历丈夫的集合,获取到每一个丈夫
- 根据丈夫去找对应的妻子
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步骤分析
- 获取所有键的集合。用keySet()方法实现
- 遍历键的集合,获取到每一个键。用增强for实现
- 根据键去找值。用get(Object key)方法实现
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代码实现
public class MapDemo01 { public static void main(String[] args) { //创建集合对象 Map<String, String> map = new HashMap<String, String>(); //添加元素 map.put("张无忌", "赵敏"); map.put("郭靖", "黄蓉"); map.put("杨过", "小龙女"); //获取所有键的集合。用keySet()方法实现 Set<String> keySet = map.keySet(); //遍历键的集合,获取到每一个键。用增强for实现 for (String key : keySet) { //根据键去找值。用get(Object key)方法实现 String value = map.get(key); System.out.println(key + "," + value); } } }
4.5 Map集合的遍历(方式2)
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遍历思路
- 我们刚才存储的元素都是成对出现的,所以我们把Map看成是一个夫妻对的集合
- 获取所有结婚证的集合
- 遍历结婚证的集合,得到每一个结婚证
- 根据结婚证获取丈夫和妻子
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步骤分析
- 获取所有键值对对象的集合
- Set<Map.Entry<K,V>> entrySet():获取所有键值对对象的集合
- 遍历键值对对象的集合,得到每一个键值对对象
- 用增强for实现,得到每一个Map.Entry
- 根据键值对对象获取键和值
- 用getKey()得到键
- 用getValue()得到值
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代码实现
public class MapDemo02 { public static void main(String[] args) { //创建集合对象 Map<String, String> map = new HashMap<String, String>(); //添加元素 map.put("张无忌", "赵敏"); map.put("郭靖", "黄蓉"); map.put("杨过", "小龙女"); //获取所有键值对对象的集合 Set<Map.Entry<String, String>> entrySet = map.entrySet(); //遍历键值对对象的集合,得到每一个键值对对象 for (Map.Entry<String, String> me : entrySet) { //根据键值对对象获取键和值 String key = me.getKey(); String value = me.getValue(); System.out.println(key + "," + value); } } }
4.6 HashMap集合
4.6.1 HashMap集合概述和特点
- HashMap底层是哈希表结构的
- 依赖hashCode方法和equals方法保证键的唯一
- 如果键要存储的是自定义对象,需要重写hashCode和equals方法
4.6.2 HashMap集合应用案例
-
案例需求
- 创建一个HashMap集合,键是学生对象(Student),值是居住地 (String)。存储多个元素,并遍历。
- 要求保证键的唯一性:如果学生对象的成员变量值相同,我们就认为是同一个对象
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代码实现
学生类
public class Student { private String name; private int age; public Student() { } public Student(String name, int age) { this.name = name; this.age = age; } 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 boolean equals(Object o) { if (this == o) return true; if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false; Student student = (Student) o; if (age != student.age) return false; return name != null ? name.equals(student.name) : student.name == null; } @Override public int hashCode() { int result = name != null ? name.hashCode() : 0; result = 31 * result + age; return result; } }
测试类
public class HashMapDemo { public static void main(String[] args) { //创建HashMap集合对象 HashMap<Student, String> hm = new HashMap<Student, String>(); //创建学生对象 Student s1 = new Student("林青霞", 30); Student s2 = new Student("张曼玉", 35); Student s3 = new Student("王祖贤", 33); Student s4 = new Student("王祖贤", 33); //把学生添加到集合 hm.put(s1, "西安"); hm.put(s2, "武汉"); hm.put(s3, "郑州"); hm.put(s4, "北京"); //遍历集合 Set<Student> keySet = hm.keySet(); for (Student key : keySet) { String value = hm.get(key); System.out.println(key.getName() + "," + key.getAge() + "," + value); } } }
4.7 TreeMap集合
4.7.1 TreeMap集合概述和特点
- TreeMap底层是红黑树结构
- 依赖自然排序或者比较器排序,对键进行排序
- 如果键存储的是自定义对象,需要实现Comparable接口或者在创建TreeMap对象时候给出比较器排序规则
4.7.2 TreeMap集合应用案例
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案例需求
- 创建一个TreeMap集合,键是学生对象(Student),值是籍贯(String),学生属性姓名和年龄,按照年龄进行排序并遍历
- 要求按照学生的年龄进行排序,如果年龄相同则按照姓名进行排序
-
代码实现
学生类
public class Student implements Comparable<Student>{ private String name; private int age; public Student() { } public Student(String name, int age) { this.name = name; this.age = age; } 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 "Student{" + "name='" + name + '\'' + ", age=" + age + '}'; } @Override public int compareTo(Student o) { //按照年龄进行排序 int result = o.getAge() - this.getAge(); //次要条件,按照姓名排序。 result = result == 0 ? o.getName().compareTo(this.getName()) : result; return result; } }
测试类
public class Test1 { public static void main(String[] args) { // 创建TreeMap集合对象 TreeMap<Student,String> tm = new TreeMap<>(); // 创建学生对象 Student s1 = new Student("xiaohei",23); Student s2 = new Student("dapang",22); Student s3 = new Student("xiaomei",22); // 将学生对象添加到TreeMap集合中 tm.put(s1,"上海"); tm.put(s2,"北京"); tm.put(s3,"天津"); // 遍历TreeMap集合,打印每个学生的信息 tm.forEach( (Student key, String value)->{ System.out.println(key + "---" + value); } ); } }