JavaSE08_泛型&Set$TreeSet&数据结构

1.泛型

1.1泛型概述【理解】

• 泛型的介绍

  ​ 泛型是JDK5中引入的特性，它提供了编译时类型安全检测机制

• 泛型的好处

  1. 把运行时期的问题提前到了编译期间
  2. 避免了强制类型转换

• 泛型的定义格式

  • <类型>: 指定一种类型的格式.尖括号里面可以任意书写,一般只写一个字母.例如:
  • <类型1,类型2…>: 指定多种类型的格式,多种类型之间用逗号隔开.例如:

1.2泛型类【应用】

• 定义格式

  修饰符 class 类名<类型> {  }
  

• 示例代码

  • 泛型类

    public class Generic<T> {
        private T t;
    
        public T getT() {
            return t;
        }
    
        public void setT(T t) {
            this.t = t;
        }
    }
    

  • 测试类

    public class GenericDemo1 {
        public static void main(String[] args) {
            Generic<String> g1 = new Generic<String>();
            g1.setT("杨幂");
            System.out.println(g1.getT());
    
            Generic<Integer> g2 = new Generic<Integer>();
            g2.setT(30);
            System.out.println(g2.getT());
    
            Generic<Boolean> g3 = new Generic<Boolean>();
            g3.setT(true);
            System.out.println(g3.getT());
        }
    }
    

1.3泛型方法【应用】

• 定义格式

  修饰符 <类型> 返回值类型 方法名(类型 变量名) {  }
  

• 示例代码

  • 带有泛型方法的类

    public class Generic {
        public <T> void show(T t) {
            System.out.println(t);
        }
    }
    

  • 测试类

    public class GenericDemo2 {
        public static void main(String[] args) {
    	    Generic g = new Generic();
            g.show("柳岩");
            g.show(30);
            g.show(true);
            g.show(12.34);
        }
    }
    

1.4泛型接口【应用】

• 定义格式

  修饰符 interface 接口名<类型> {  }
  

• 示例代码

  • 泛型接口

    public interface Generic<T> {
        void show(T t);
    }
    

  • 泛型接口实现类1

    ​ 定义实现类时,定义和接口相同泛型,创建实现类对象时明确泛型的具体类型

    public class GenericImpl1<T> implements Generic<T> {
        @Override
        public void show(T t) {
            System.out.println(t);
        }
    }
    

  • 泛型接口实现类2

    ​ 定义实现类时,直接明确泛型的具体类型

    public class GenericImpl2 implements Generic<Integer>{
         @Override
         public void show(Integer t) {
              System.out.println(t);
         }
    }
    

  • 测试类

    public class GenericDemo3 {
        public static void main(String[] args) {
            GenericImpl1<String> g1 = new GenericImpl<String>();
            g1.show("林青霞");
            GenericImpl1<Integer> g2 = new GenericImpl<Integer>();
            g2.show(30);
          
            GenericImpl2 g3 = new GenericImpl2();
          	g3.show(10);
        }
    }
    
    

1.5类型通配符

• 类型通配符:

  • ArrayList: 表示元素类型未知的ArrayList,它的元素可以匹配任何的类型
  • 但是并不能把元素添加到ArrayList中了,获取出来的也是父类类型

• 类型通配符上限:

  • ArrayListList : 它表示的类型是Number或者其子类型

• 类型通配符下限:

  • ArrayListList : 它表示的类型是Number或者其父类型

• 泛型通配符的使用

  public class GenericDemo4 {
      public static void main(String[] args) {
          ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>();
          ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>();
          ArrayList<Number> list3 = new ArrayList<>();
          ArrayList<Object> list4 = new ArrayList<>();
  
          method(list1);
          method(list2);
          method(list3);
          method(list4);
  
          getElement1(list1);
          getElement1(list2);//报错
          getElement1(list3);
          getElement1(list4);//报错
  
          getElement2(list1);//报错
          getElement2(list2);//报错
          getElement2(list3);
          getElement2(list4);
      }
    
      // 泛型通配符: 此时的泛型?,可以是任意类型
      public static void method(ArrayList<?> list){}
      // 泛型的上限: 此时的泛型?,必须是Number类型或者Number类型的子类
      public static void getElement1(ArrayList<? extends Number> list){}
      // 泛型的下限: 此时的泛型?,必须是Number类型或者Number类型的父类
      public static void getElement2(ArrayList<? super Number> list){}
  
  }
  

2.Set集合

2.1Set集合概述和特点【应用】

• 不可以存储重复元素
• 没有索引,不能使用普通for循环遍历

2.2Set集合的使用【应用】

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.TreeSet集合

3.1TreeSet集合概述和特点【应用】

• 不可以存储重复元素
• 没有索引
• 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

3.2TreeSet集合基本使用【应用】

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);
        }
    }
}

3.3自然排序Comparable的使用【应用】

• 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

  1. 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
  2. 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
  3. 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

• 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比较器排序Comparator的使用【应用】

• 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

• 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

• 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);
          }
      }
  }
  

3.5两种比较方式总结【理解】

• 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.数据结构

4.1二叉树【理解】

• 二叉树的特点

  • 二叉树中,任意一个节点的度要小于等于2
    • 节点: 在树结构中,每一个元素称之为节点
    • 度: 每一个节点的子节点数量称之为度

• 二叉树结构图

4.2二叉查找树【理解】

• 二叉查找树的特点

  • 二叉查找树,又称二叉排序树或者二叉搜索树
  • 每一个节点上最多有两个子节点
  • 左子树上所有节点的值都小于根节点的值
  • 右子树上所有节点的值都大于根节点的值

• 二叉查找树结构图

• 二叉查找树和二叉树对比结构图

• 二叉查找树添加节点规则

  • 小的存左边
  • 大的存右边
  • 一样的不存

4.3平衡二叉树【理解】

• 平衡二叉树的特点

  • 二叉树左右两个子树的高度差不超过1
  • 任意节点的左右两个子树都是一颗平衡二叉树

• 平衡二叉树旋转

  • 旋转触发时机

    • 当添加一个节点之后,该树不再是一颗平衡二叉树

  • 左旋

    • 就是将根节点的右侧往左拉,原先的右子节点变成新的父节点,并把多余的左子节点出让,给已经降级的根节点当右子节点

  

• 右旋

  • 就是将根节点的左侧往右拉,左子节点变成了新的父节点,并把多余的右子节点出让,给已经降级根节点当左子节点

  
  

• 平衡二叉树和二叉查找树对比结构图

• 平衡二叉树旋转的四种情况

  • 左左

    • 左左: 当根节点左子树的左子树有节点插入,导致二叉树不平衡

    • 如何旋转: 直接对整体进行右旋即可

  

  • 左右

    • 左右: 当根节点左子树的右子树有节点插入,导致二叉树不平衡

    • 如何旋转: 先在左子树对应的节点位置进行左旋,在对整体进行右旋

  

  • 右右

    • 右右: 当根节点右子树的右子树有节点插入,导致二叉树不平衡

    • 如何旋转: 直接对整体进行左旋即可

• 右左

  • 右左:当根节点右子树的左子树有节点插入,导致二叉树不平衡

  • 如何旋转: 先在右子树对应的节点位置进行右旋,在对整体进行左旋