【Java数据结构】初识集合框架——List的使用（附加自动发牌案例）

泛型

什么是泛型

泛型：
即通过参数化类型来实现在同一份代码上操作多种数据类型。泛型是在C#2.0引入的。泛型(Genericity)的字面意思是指具有在多种数据类型上皆可操作的含意，与模板有些相似。

优点：
泛型类和泛型方法同时具备可重用性、类型安全和效率，这是非泛型类和非泛型方法无法具备的。泛型通常用与集合以及作用于集合的方法一起使用。

泛型的分类

1. 泛型类
2. 泛型方法

泛型的定义简单演示

1. 尖括号 <> 是泛型的标志
2. E 是类型变量(Type Variable)，变量名一般要大写
3. E 在定义时是形参，代表的意思是 MyArrayList 最终传入的类型，但现在还不知道

   public class MyArrayList<E> { 
   private E[] array; 
   private int size;
    ... 
    }

泛型背后作用时期和背后的简单原理

1. 泛型是作用在编译期间的一种机制，即运行期间没有泛型的概念。

2. 泛型代码在运行期间，就是我们上面提到的，利用 Object 达到的效果（这里不是很准确,后期会专门写一篇博客讲泛型）。

3. < T > 代表当前类是一个泛型类。

4. new T[10]; 不能new泛型类型的数组 T[] t = new T[];

5. 泛型的意义：
   ①在存储元素的时候，可以自动进行类型检查
   ②在获取元素的时候，可以进行自动类型的转换

6. 泛型类型的参数：不能是简单类型

7. 泛型类型的参数，是不参与类型的组成的

面试问题：

• 泛型到底是怎么编译的？
• 1、泛型只在编译的时候，起作用。在运行的时候，是没有泛型的概念的！！！
• 2、擦除机制 -> Object -> 不严谨-> 我们可以给定一个擦除边界

泛型类的使用

// 定义了一个元素是 Book类 引用的 MyArrayList 
MyArrayList<Book> books = new MyArrayList<Book>(); 
books.add(new Book()); 

// 会产生编译错误，Person 类型无法转换为 Book 类型 
books.add(new Person()); 

// 不需要做类型转换 
Book book = book.get(0); 

// 会产生编译错误，Book 类型无法转换为 Person 类型 
Person person = book.get(0);

通过以上代码，我们可以看到泛型类的一个使用方式：
只需要在所有类型后边跟尖括号，并且尖括号内是人为限定所需要传入的类型，即 E 可以看作的最后的类型。

注意：

• Book 只能想象成 E 的类型，但实际上 E 的类型还是 Object。
• Java中的泛型仅仅是一个编译时的概念，在运行时，所有的泛型信息都被消除了，这被称为泛型擦除。

泛型总结

1. 泛型是为了解决某些容器、算法等代码的通用性而引入，并且 能在编译期间做类型检查，如果用使用Object类，当传入了非法参数时，编译器是不会报错的。
2. 泛型利用的是 Object 是所有类的祖先类，并且父类的引用可以指向子类对象的特定而工作。
3. 泛型是一种编译期间的机制，即 MyArrayList 和 MyArrayList 在运行期间是一个类型。
4. 泛型是 java 中的一种合法语法，标志就是尖括号 < >

包装类

Object 引用可以指向任意类型的对象，但有例外出现了，8 种基本数据类型不是对象，那岂不是刚才的泛型机制要失效了？

实际上也确实如此，为了解决这个问题，java 引入了一类特殊的类，即这 8 种基本数据类型的包装类，在使用过程中，会将类似 int 这样的值包装到一个对象中去

基本数据类型和包装类直接的对应关系

基本数据类型	包装类
byte	Byte
short	Short
int	Integer
long	Long
float	Float
double	Double
char	Character
boolean	Boolean

基本就是类型的首字母大写，除了 Integer 和 Character。

包装类的使用，装箱(boxing)和拆箱(unboxing)

有手动装箱 也有 自动装箱，拆箱 也一样

可以看到在使用过程中，装箱和拆箱带来不少的代码量，所以为了减少开发者的负担，java 提供了自动机制。

注意：自动装箱和自动拆箱是工作在编译期间的一种机制

List的使用

List常用方法

方法	解释
boolean add(E e)	尾插 e
void add(int index, E element)	将 e 插入到 index 位置
boolean addAll(Collection c)	尾插 c 中的元素
E remove(int index)	删除 index 位置元素
boolean remove(Object o)	删除遇到的第一个 o
E get(int index)	获取下标 index 位置元素
E set(int index, E element)	将下标 index 位置元素设置为 element
void clear()	清空
boolean contains(Object o)	判断 o 是否在线性表中
int indexOf(Object o)	返回第一个 o 所在下标
int lastIndexOf(Object o)	返回最后一个 o 的下标
List subList(int fromIndex, int toIndex)	截取部分 list（截取的其实是地址）

使用示例

import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
public class ListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> courses = new ArrayList<>();
        courses.add("Kobe");
        courses.add("Jordan");
        courses.add("Westbrook");
        courses.add("Durant");

        // 和数组一样，允许添加重复元素
        courses.add("Kobe");

        // 按照添加顺序打印
        System.out.println(courses);

        // 类似数组下标的方式访问
        System.out.println(courses.get(0));

        //给目标位置设置新元素
        courses.set(0, "Jordan");
        System.out.println(courses);

        // 截取部分 [1, 3) 注意这里是左开右闭区区间
        List<String> subCourses = courses.subList(1, 3);
        System.out.println(subCourses);

        // 重新构造
        List<String> courses2 = new ArrayList<>(courses);
        System.out.println(courses2);
        List<String> courses3 = new LinkedList<>(courses);
        System.out.println(courses3);

        // 引用的转换
        ArrayList<String> courses4 = (ArrayList<String>)courses2;
        System.out.println(courses4);
        //LinkedList c = (LinkedList)course2; 错误的类型
        LinkedList<String> courses5 = (LinkedList<String>)courses3;
        System.out.println(courses5);
        //ArrayList c = (ArrayList)course3; 错误的类型

        }
    }

运行结果如下：

自动发牌案例

分为三个java文件

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

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<Card> deck = CardDemo.buyDeck();
        System.out.println("买来的新牌");
        System.out.println(deck);

        System.out.println("===========================");
        CardDemo.shuffle(deck);
        System.out.println("洗过后的牌");
        System.out.println(deck);
        System.out.println("===========================");

        //三个人，每个人轮流抓牌，一个人五张牌
        List<List<Card>> hands = new ArrayList<>();//二维数组的思维
        hands.add(new ArrayList<>());//加一个人
        hands.add(new ArrayList<>());//再加一个人
        hands.add(new ArrayList<>());//再加一个人，共三个人

        for (int i = 0; i < 5 ; i++){
            for (int j = 0; j < 3; j++){
                hands.get(j).add(deck.remove(0));
                //这里的remove返回顺序表里被移除的元素，刚好牌堆里少一张牌
            }
        }

        System.out.println("剩余的牌");
        System.out.println(deck);
        System.out.println("A手中的牌");
        System.out.println(hands.get(0));
        System.out.println("B手中的牌");
        System.out.println(hands.get(1));
        System.out.println("C手中的牌");
        System.out.println(hands.get(2));

    }
}

public class Card {
    private int rank;//牌值
    private String suit;//花色

    public Card(int rank, String suit) {
        this.rank = rank;
        this.suit = suit;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return String.format("[%s %d]", suit, rank);
    }
}

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

public class CardDemo {
    private static final String[] suits = {"♥", "♠", "♦", "♣"};

    //买一副牌
    public static List<Card> buyDeck() {
        List<Card> deck = new ArrayList<>(52);
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            for (int j = 1; j <= 13; j++) {
                String suit = suits[i];
                int rank = j;
                deck.add(new Card(rank, suit));//顺序表默认是尾插
            }
        }
        return deck;
    }

    public static void swap(List<Card> deck, int i, int j) {
        Card temp = deck.get(i);
        deck.set(i, deck.get(j));
        deck.set(j, temp);
    }

    public static void shuffle(List<Card> deck){
        Random rand = new Random(20211122);
        for (int i = deck.size() - 1; i > 0; i--){
            int r = rand.nextInt(i);//生成0~i的随机正整数
            swap(deck, i ,r);
        }
    }

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