集合-及其各种特征详解

集合

  • 概念：是提供一种存储空间 可变 的存储模型，存储的数据容量可以发生改变。（也就是集合容量不固定）

  • 集合关系图

绿色的代表接口，蓝色的代表接口的实现类

单列集合

Collection(接口)

  • 概述：单列集合的顶层接口，表示一组对象，这些对象也称为Collection的元素，不提供此接口的任何直接实现。

  • 常用方法：

    方法作用
    boolean add(E e)添加元素
    boolean remove(Object obj)从集合中移除指定的元素
    void clear()清空集合中的元素
    boolean contains(Object obj)判断集合中是否存在指定的元素
    boolean isEmpty()判断集合是否为空
    int size()集合的长度，也就是集合中元素的个数

  • 使用方法

    import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
public class Test{// 遍历集合public static void show(Collection co){for(Object c : co){System.out.println(c);}}public static void main(String args[]){// 1、创建集合对象,Collection 是接口，所以创建对象只能用其子类实现类Collection c = new ArrayList();// 2、添加元素c.add(1);c.add("张三");c.add(true);// 3、遍历集合show(c);// 4、移除指定元素c.remove(1);// 5、遍历集合show(c);// 6、清空集合中元素c.clear();// 7、判断集合中是否存在指定元素boolean flag;flag = c.contains("张三");System.out.println(flag);// 8、判断集合是否为空flag = c.isEmpty();System.out.println(flag);// 9、得到集合元素个数int num = c.size();System.out.println(num);}
}

    注意：我们可以看到，我们向集合中 添加了 整型 1 字符串 张三 布尔型 true ，所以集合是可以存储不同数据类型的容器，而数组是存储相同数据类型的容器

注意：接下来的集合都用泛型进行限定，如果不理解泛型，可以去参考下这篇文章：泛型-限定存储数据类型

List

  • 概述：List 集合是一个有序集合。用户可以精确控制列表中的每个元素的插入位置，用户也可以通过整数索引访问元素，并搜索列表中的元素。列表中通常允许重复的元素。List 接口是继承其父类Collection 接口的。

  • List 集合特点：

    • 有序：存储和取出的元素顺序一致
    • 可重复：存储的元素可以重复

  • List 的两个实现类

    ArrayList底层结构是数组查询快，增删慢
    LinkedList底层结构是链表查询慢，增删快

  • 集合的遍历参考这篇文章：集合的三种遍历方式

ArrayList

  • 特有方法（特指其父类 Collection 没有的那些）：

    方法作用
    void add(int index , E element)在集合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

  • 使用方法

    import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Test{public static void main(String[] args) {// 1、创建集合,使用泛型限定集合存储数据类型List<String> list = new ArrayList<String>();// 2、指定位置添加元素list.add(0,"王五");list.add(1,"张三");// 3、返回指定索引处的元素String s;s = list.get(1);System.out.println("修改前：" + s);// 4、修改指定索引处元素String s1 = list.set(1, "李四");s = list.get(1);System.out.println("被修改的元素是：" + s1);System.out.println("修改后：" + s);// 5、删除指定索引元素，并返回被删除元素String s2 = list.remove(1);System.out.println("被删除的元素是：" + s2);// 6、集合中元素个数System.out.println("集合中元素个数：" + list.size());}
}

LinkedList

  • 特有方法

    方法作用
    void addFirst(E e)在该列表开头插入指定的元素
    void addLast(E e)将指定元素追加到此列表的末尾
    E getFirst()返回此列表中的第一个元素
    E getLast()返回此列表中的最后一个元素
    E removeFirst()从此列表中删除并返回第一个元素
    E removeLast()从此列表中删除并返回最后一个元素

  • 使用方法

    import java.util.LinkedList;
public class Test6 {public static void main(String[] args) {// 1、创建集合,使用泛型限定集合存储数据类型LinkedList<String> list = new LinkedList<String>();// 2、在列表开头插入元素list.addFirst("张三");list.add("李四");list.add("王五");// 4、在列表尾部插入元素list.addLast("牛六");// 5、返回列表第一个元素System.out.println("集合第一个元素：" + list.getFirst());// 6、返回列表最后一个元素System.out.println("集合最后一个元素：" + list.getLast());// 7、删除并返回列表第一个元素System.out.println("被删除的元素是：" + list.removeFirst());// 8、删除并返回列表最后一个元素System.out.println("被删除的元素是：" + list.removeLast());// 9、遍历集合System.out.print("集合中还有的元素是：");for (String s : list) {System.out.print(s + " ");}}
}

Set

  • 概述：不包含重复元素的集合，没有带索引的方法，所以不能使用普通 for 循环遍历

  • 特点：

    • 对集合的迭代顺序不做任何保证（无序）

  • Set 集合的三个实现类

    HashSet底层是哈希表
    TreeSet底层是树
    LinkedHashSet底层是 哈希表和链表
HashSet

  • 概述：底层数据结构是 哈希表（数组 + 链表）

  • 特点：

    • HashSet 集合存储元素，要保证元素的唯一性【需要重写 hashCode() 和 equals() 方法】
    import java.util.HashSet;
import java.util.Objects;
class Pig{private int age;@Overridepublic boolean equals(Object o) {if (this == o) return true;if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;Pig pig = (Pig) o;return age == pig.age;}@Overridepublic int hashCode() {return Objects.hash(age);}
}
public class Test7 {public static void main(String[] args) {// 1、创建集合HashSet<Pig> hs = new HashSet<Pig>();// 2、添加元素(添加重复元素)Pig p1 = new Pig();Pig p2 = new Pig();hs.add(p1);hs.add(p1);hs.add(p2);// 3、遍历元素for (Pig h : hs) {System.out.println(h.hashCode());}}
}

    可以，注销 hashCode() 和 equals() 方法，看下！

LinkedHashSet

  • 概述：哈希表和链表实现的 Set 接口，具有可预测的迭代次序

  • 特点：

    • 由链表保证元素有序，也就是说元素的存储和取出顺序是一致的
    • 由哈希表保证元素的唯一性
    public class Test{public static void main(String[] args) {// 1、创建集合对象LinkedHashSet<String> lhs = new LinkedHashSet<String>();// 2、添加元素lhs.add("张三");lhs.add("王五");lhs.add("张三");lhs.add("李四");// 3、遍历集合for (String lh : lhs) {System.out.print(lh + " ");}}
}

    最终运行结果：张三 王五 李四

    可以看到，元素有序，并且元素唯一

TreeSet

  • 概述：底层是树的Set集合，按照一定的规则进行排序，具体排序取决于构造方法

  • 特点：

    • 元素有序：这里的顺序不是存储和取出的顺序
    • 元素唯一：Set集合重写 hashCode() 和 equals() 保持元素唯一

  • 两种排序规则：

    • 自然排序
    • 比较器排序

  • 构造方法：

    方法作用
    TreeSet()根据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
自然排序

  • 比较对象时候，该对象类要实现 Comparable 接口

  • 该对象类重写 compareTo(E e)方法(规则如下)

    • 返回 0 ，不比较
    • 返回 1(正数)，升序输出
    • 返回 -1(负数)，降序输出

  • 例子1：逆序向集合存储元素，遍历集合？

    注意：String 已经实现了 Comparable 接口，重写了 compareTo() 方法

  • 例子2：按照年龄输出，年龄相同，按照姓名字母排序（升序）？

    • this 代表当前类，s 代表的是已经在集合中的类
    import java.util.TreeSet;// 自然排序
class Student implements Comparable<Student>{private int age;private String name;public Student(int age , String name){this.age = age;this.name = name;}@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"age=" + age +", name='" + name + '\'' +'}';}@Overridepublic int compareTo(Student s) {int num1 = this.age - s.age;// 年龄相同，按照姓名排序int num2 = (num1 == 0) ? this.name.compareTo(s.name) : num1;return num2;}
}public class Test {public static void main(String[] args) {// 1、创建集合对象TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>();// 2、添加元素ts.add(new Student(7,"xiaoHeng"));ts.add(new Student(6,"xiaoBai"));ts.add(new Student(8,"xiaoLi"));ts.add(new Student(7,"abc"));// 3、遍历元素for (Student t : ts) {System.out.println(t);}}
}

比较器排序

  • 概述：带参构造方法，使用的是比较器排序对元素进行排序

  • 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compareTo（T s1, T s2)（匿名内部类的方式实现）

  • 注意：

    • 重写方法时，一定要注意排序规则，按照要求的主要次要条件来写（否则有的不能实现）
    • 次要条件一定要满足所有要求

  • 例子1：按照字符串的长度进行排序，从小到大？

    import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;public class Test {public static void main(String[] args) {// 1、创建集合对象，使用比较器排序TreeSet<String> ts = new TreeSet<>(new Comparator<String>() {@Overridepublic int compare(String s1, String s2) {int num = s1.length() - s2.length();return num;}});// 2、添加元素ts.add("abc");ts.add("abcd");ts.add("ab");ts.add("a");// 3、遍历集合for (String t : ts) {System.out.print(t + " ");}}
}

    运行结果：a ab abc abcd

  • 例子2：首先按照年龄进行降序排序，再按姓名升序排序，再按照姓名长度进行升序排序？

    import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;class Pig{private int age;private String name;public Pig(int age, String name) {this.age = age;this.name = name;}public int getAge() {return age;}public String getName() {return name;}@Overridepublic String toString() {return "Pig{" +"age=" + age +", name='" + name + '\'' +'}';}
}
public class Test2 {public static void main(String[] args) {// 1、创建集合对象，使用比较器排序TreeSet<Pig> ts = new TreeSet<>(new Comparator<Pig>() {@Overridepublic int compare(Pig s1, Pig s2) {int num1 = s2.getAge() - s1.getAge();int num2 = (num1 == 0) ? s1.getName().compareTo(s2.getName()) : num1;int num3 = (num2 == 0) ? s1.getName().length() - s2.getName().length() : num2;return num3;}});// 2、添加元素ts.add(new Pig(5,"abc"));ts.add(new Pig(6,"efg"));ts.add(new Pig(7,"hij"));ts.add(new Pig(5,"bcde"));ts.add(new Pig(5,"bcd"));// 3、遍历集合for (Pig t : ts) {System.out.println(t);}}
}

    运行结果：

    Pig{age=7, name=‘hij’}
    Pig{age=6, name=‘efg’}
    Pig{age=5, name=‘abc’}
    Pig{age=5, name=‘bcd’}
    Pig{age=5, name=‘bcde’}

Map

  • 概述：Map 集合是一个 键值对 集合，将键映射到值的对象，不能包含重复的键，每个键可以映射到最多一个值

    • Map<K,V> K:键的类型，V:值的类型

  • 特点：

    • 键唯一，值可重复
    • 键对应唯一的值，一个值可对应多个键
    • 当键第二次出现时，会将之前的值覆盖掉

  • 常用方法

    方法作用
    V put(K key , V value)添加元素
    V remove(Object key)根据键删除键值对元素（当集合中没有此键的时候返回 null）
    void clear()移除所有的键值对元素（慎用）
    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，集合中键值对的个数
    V get(Object key)根据键获取值（当集合中没有此键的时候返回 null）
    Set keySet()获取所有键的集合（set无法使用普通 for 循环）
    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

  • 使用方法

    import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;public class Test3 {// 遍历方法一public static void show(Map<Integer,String> map){// 1、获取所有键的集合Set<Integer> keySet = map.keySet();// 2、根据键获取值for (Integer key : keySet) {// 根据键获取值String s = map.get(key);System.out.println(key + " --- " + s);}}// 遍历方法二public static void print(Map<Integer,String> map){// 1、获取所有键值对的集合Set<Map.Entry<Integer, String>> entrySet = map.entrySet();// 2、遍历for (Map.Entry<Integer, String> es : entrySet) {System.out.println(es.getKey() + " --- " + es.getValue());}}public static void main(String[] args) {// 1、创建集合对象Map<Integer,String> m = new HashMap<Integer, String>();// 2、添加元素m.put(1,"张三");m.put(2,"李四");m.put(3,"王五");show(m);// 3、根据键 删除 键值对，没有此键 返回 nullm.remove(1);print(m);// 4、判断集合是否包含指定的键、值System.out.println(m.containsKey(1));System.out.println(m.containsValue("李四"));}
}

    运行结果：

    1 — 张三
    2 — 李四
    3 — 王五
    2 — 李四
    3 — 王五
    false
    true

HashMap 和 TreeMap
  • TreeMap<K,V> : 对应 TreeSet 两种排序，可参考 自然排序 和 无参排序

哈希值

  • 概述：是 JDK 根据对象的地址 或者 字符串 或者 数字 算出来的 int 类型的数值。

  • Object 类中有一个方法可以获取对象的哈希值

    方法作用
    public int hashCode()返回对象的哈希值

  • 特点：

    • 默认情况下，不同对象的哈希值是不相同的（Object）

    • 通过方法重写，可以实现不同对象的哈希值是相同的（重写 hashCode() 方法）

    • String 字符串重写了 hashCode 方法，所以不同内容的哈希值相同

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