(十五)集合框架(哈希表,二叉树,Set接口,Map集合)

集合框架(二)

非线性结构

线性数据结构:数组,栈,队列,链表

非线性结构:树,哈希表

哈希表

集合中存储的元素都是引用类型,每个元素都有对应的哈希值(hashCode),

元素对象的hashCode值决定了在哈希表中的存储位置

当往集合中添加元素对象时,先判断该对象和集合中的对象hashCode是否相等

• 相等:再继续判断新对象和集合对象equals比较

  • equals相等(true),则判断为同一对象,不进行保存
  • equals不相等(false),则存储在之间对象同位置的链表上

• 不相等:直接把新对象存储到hashCode指定的位置上

• 流程图

为什么存储到表中的对象都要重写hashCode和equals方法?
    对于自定义类,我们需要重写这两种方法,在进行对比的时候,
    我们首先使用hashCode()进行对比,如果hashCode值一样,
    但是其业务对象内容不一定一样,所以我们需要再进行 equals()比较,
    两者一样则代表两个对象真的相同,
    反之hashCode都不一样的对象(equals也肯定是不一样),
    这样就能很大程度的提高了效率

树(二叉树)

当向树中添加元素时,如果树中没有元素,直接添加作为根(root)

1. 继续添加元素a,如果aroot添加到右边
2. 如果左子树不为null,a元素就跟左子树的根节点比较.以左子树为跟,重复上述步骤
3. 如果右子树不为null,a元素就跟右子树的根节点比较.以右子树为跟,重复上述步骤

平衡二叉树:一个节点的左子树的层数和右子树的层数相差不能超过1

集合元素迭代

集合有三种迭代方式

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
public class Test01 {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<>();
        arrayList.add("小月");
        arrayList.add("小轩");
        arrayList.add("小罗");
        }
    }

}

• 1.普通for循环

//1.普通for
        for (int i = 0; i <arrayList.size() ; i++) {
     
            String item = arrayList.get(i);
            System.out.print(item+" ");

• 2.增强for循环(推荐)

​ foreach遍历.是一种语法糖

//2.只要集合实现类实现了Iterable接口,该集合就支持foreach
        /*
        * String 迭代类型
        * item 迭代变量
        * list 迭代的目标集合
        *
        * */
        for (String item:arrayList) {
     
            System.out.print(item +" ");
        }
        System.out.println();

• 3.迭代器

Iterator表示迭代器对象,迭代器中拥有一个指针,默认指向第一个元素之前

• boolean hasNext():判断指针是否存在下一个元素
• Object next():获取指针位置下一个元素,获取后指针向后移动一位

//3.迭代器
        /*
        *Iterable中定义了一个方法,用于返回集合的迭代器 => 
        iterator() =>方法返回迭代器对象
        *
        * */
        //arrayList.iterator()获取迭代器对象 ,
        //返回一个迭代器接口Iterator
        Iterator<String> it = arrayList.iterator();
        while (it.hasNext()){
     
            String item = it.next();
            System.out.print(item +" ");

        }


  //迭代器优化
 for (Iterator<String> it2 =arrayList.iterator(); it2.hasNext();){
     
            String item = it2.next();
            System.out.print(item +" ");
        }

注意:并发修改异常

在迭代集合时删除元素

 for (String item:arrayList) {
     
        if(item.equals("小罗")){
     
            arrayList.remove(item);
        }    
    }
    报错:java.utils.ConcurrentModificationException,并发修改异常
    原因:不允许在迭代过程中改变集合的长度(不能添加和删除),
    如果迭代过程中删除元素,就不能使用集合中的remove方法,
    只能使用迭代器的remove方法    

Set接口和实现类

Set接口是Collection的子接口,Set定义了一种规范(该容器不记录元素的添加顺序,不允许元素重复)无序且唯一

Set接口常用的实现类有:

• HashSet类:地城使用哈希表实现
• TreeSet类:底层采用红黑树实现,可以对集合中元素排序

HashSet做等值查询效率高，TreeSet做范围查询效率高,一般使用HashSet

HashSet类

操作:

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
public class Test01 {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        //创建HashSet集合对象
        HashSet<Integer> set = new HashSet<>();
        //1.添加
        set.add(10);
        set.add(20);
        set.add(30);

        //2.删除
        set.remove(10);
        System.out.println(set);
        //移除所有元素
        //set.clear();
        //System.out.println(set);

        //3.查
        System.out.println(set.isEmpty()); //是否为空
        System.out.println(set.size()); //长度

        //4.迭代器遍历
        Iterator<Integer> it = set.iterator();
        while(it.hasNext()){
     
            Integer item = it.next();
            System.out.print(item+" ");
        }
    }
}

TreeSet类

Tree类底层采用的是红黑树算法,会对存储的元素对象默认使用自然排序(从小到大)

如果我们自定义一个类,存储到TreeSet中,那么我们需要让该类实现Comparable接口,

并覆盖compareTo方法,编写比较规则.

Comparable接口

TreeSet会调用元素的compareTo方法来比较元素的大小关系,然后将集合元素按照升序排列,一般来说JDK自带的类都实现了Comparable接口,例如八大包装类和String,所以一般我们进行自定义类的时候才实现java.util.Comparable接口

比较策略:能否获取元素的源代码权限

public interface Comparable<T> {
     
public int compareTo(T o);
}

规则:

• this > o :返回 1 ,优先级高(排前面)
• this < o 返回-1, 优先级低(排后面)
• this ==o,返回0 ,认为是同一对象(不进行添加)

例子:

@Override
//按年龄排序,当前对象this 与 传入对象o比较
    public int compareTo(Student o) {
     
        /*if (this.getAge()o.getAge()){
            return 1;
        }else{
            return 0;
        }*/

        return this.getAge() -o.getAge();

Map接口和实现类

Map(映射),映射表示的两个集合中元素间的一种对应关系,我们使用Map来封装与表示

严格来讲,Map并不是集合,而是表示两个集合间的一种关系,Map没有实现Collection接口,但是我们还是习惯性成Map为集合

Set和List是单元素集合,Map是双元素集合,每次都需要存储两个元素(key,value)

Map特点

• 集合中的元素存储的是(key,value)键值对即Entry
• 可以值是不能重复的,key唯一
• Map没有继承Collection接口和Iterable接口,所以不能直接对Map进行foreach遍历

Map常用的API方法

添加

• boolean put(Object key,Object value)：存储一个键值对到Map中
• boolean putAll(Map m)：把m中的所有键值对添加到当前Map中

删除

• Object remove(Object key)：从Map中删除指定key，并返回被删除key对应的value

修改

• 没有特所对应的value定的方法,一般使用put()方法覆盖原有key的value值

查询

• int size()：返回当前Map中键值对个数
• boolean isEmpty()：判断当前Map中键值对是否为空
• Object get(Object key)：返回Map中指定key对应的value值，如果不存在该key，返回null
• boolean containsKey(Object key):判断Map中是否包含指定key
• boolean containsValue(Object value):判断Map中是否包含指定value
• Set keySet()：返回Map中所有key所组成的Set集合
• Collection values()：返回Map中所有value所组成的Collection集合
• Set entrySet()：返回Map中所有键值对所组成的Set集合

例子:

import java.util.HashMap;
import java.util.HashSet;
public class Test01 {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        HashMap<String, String> map = new HashMap<>();
        //添加操作
        map.put("轩", "月");
        map.put("轩1", "鸢");
        map.put("轩2", "辕");
        System.out.println(map);

        //删除操作 从Map中删除指定key的键值对，并返回被删除key对应的value
        map.remove("轩");

        //修改,没有专门方法,通过put的key对value进行覆盖
        map.put("轩1", "月月");

        //查询操作
        //返回Map键值对个数
        System.out.println(map.size()); //2
        //判断是否为空
        System.out.println(map.isEmpty()); //false

        //Object get(Object key)：返回Map中指定key对应的value值，如果不存在该key，返回null
        System.out.println(map.get("轩1"));//月月

        //boolean containsKey(Object key):判断Map中是否包含指定key
        System.out.println(map.containsKey("轩2"));//true

        //boolean containsValue(Object value):判断Map中是否包含指定value
        System.out.println(map.containsValue("月月"));//true

        //Set keySet()：返回Map中所有key所组成的Set集合
        System.out.println(map.keySet());//[轩2, 轩1]

        //Collection values()：返回Map中所有value所组成的Collection集合
        System.out.println(map.values());//[辕, 月月]

        //Set entrySet()：返回Map中所有键值对所组成的Set集合
        System.out.println(map.entrySet()); //[轩2=辕, 轩1=月月]
    }
}

HashMap

Hash底层是使用哈希表算法,MAp中存储的key对象的hashCode决定了在哈希表中的存储位置(所以准确来讲是HashMap中的key使用了哈希表算法)

如果key是自定义对象,必须重写hashCode和equals方法,一般使用String类型作为key

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

public class Test01 {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        //创建HashMap对象
        HashMap<String, String> hashMap = new HashMap<>();
        //添加元素
        hashMap.put("轩", "月");
        hashMap.put("小轩", "小月");
        hashMap.put("小罗", "胖月");
        hashMap.put("小猪", "月月");

        //Map的迭代遍历
        //调用entrySet方法,返回key的Set集合
        Set<Map.Entry<String, String>> set = hashMap.entrySet();
        //从而实现遍历
        Iterator<Map.Entry<String, String>> iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
     
            Map.Entry<String,String> item = iterator.next();
            System.out.print(item+" ");
        }
    }
}

集合的工具类

Arrays类

有一个比较常用的方法

• public static List asList(T... a)：该方法可以把一个Object数组转换为List集合

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class Test01 {
     
    public static void main(String[] args) {
     

        //1.Array.asList
        //把Integer[]转换为List
        List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3);
        System.out.println(list); //[1, 2, 3]
        //把String[]转换为List
        List<String> list1 = Arrays.asList("小月", "小轩", "520");
        System.out.println(list1); //[小月, 小轩, 520]

        ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<>();
       Collections.addAll(arrayList, "小月","小轩","小罗","520");
        System.out.println(arrayList);//[小月, 小轩, 小罗, 520]


    }
}
2, 3);
        System.out.println(list); //[1, 2, 3]
        //把String[]转换为List
        List<String> list1 = Arrays.asList("小月", "小轩", "520");
        System.out.println(list1); //[小月, 小轩, 520]

        ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<>();
       Collections.addAll(arrayList, "小月","小轩","小罗","520");
        System.out.println(arrayList);//[小月, 小轩, 小罗, 520]


    }
}