05-JavaSE【泛型，数据结构，List接口，Set接口，Collections工具类】
文章目录
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- 一、泛型
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- 01、自定义泛型类
- 02、自定义泛型接口
- 03、自定义泛型方法
- 04、泛型的高级应用
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- 通配符
- 泛型的上下限
- 05、泛型小结
- 二、数据结构
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- 数据结构介绍
- 常见数据结构
- 01、栈和队列
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- 栈
- 队列
- 02、数组和链表
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- 数组
- 链表
- 03、 树基本结构介绍
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- 树结构
- 二叉树
- 二叉查找树
- 平衡二叉树
- 旋转
- 左旋：
- 右旋：
- 左左
- 左右
- 右左
- 右右
- 红黑树
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- 三、List接口
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- 01、 List接口介绍
- 02、List接口中常用方法
- 03 、ArrayList集合
- 04、LinkedList集合
- 05、 LinkedList源码分析（了解）
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- 四、Set接口
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- 1、set介绍
- 2.、HashSet
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- 01、HashSet集合介绍
- 02、 HashSet集合存储数据的结构（哈希表）
- 03、哈希表中存储数据的过程
- 04、HashSet存储自定义类型元素
- 05、 HashSet的源码分析
- 3、LinkedHashSet
- 4、 TreeSet集合(了解)
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- 特点
- 演示
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- 五、Collections工具类
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- 01 、Collections常用功能
- 02、 Comparator比较器
- 03、 可变参数
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一、泛型
// 泛型是什么？
泛型就是参数,专门用来保存引用数据类型
// 泛型有什么好处？
在编译时期会做类型的检查，可以有效避免在运行时类型强转的异常，对于程序员来讲不用额外的类型强转操作，简化代码。
// 泛型在运行时有什么特点？
泛型在运行的时候，就会被擦除。
代码演示：
//类：Student
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(new Student("熊大",20));
list.add(new Student("熊二",19));
//以上程序中，集合中只存储Student类型对象 （已经明确了要存储元素的类型）
//可以考虑使用带有泛型的集合：ArrayList list
//好处：规范了集合中元素的类型，让程序的严谨性更好
不使用泛型：
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(new Student("熊大",20));//Student => Object
list.add(new Student("熊二",19));
//获取集合中的元素
Object obj = list.get(0);
//要访问Student中的name、age
Student stu = (Student)obj;
String name = stu.getName();
使用泛型：
//ArrayList list = new ArrayList();//标准写法
ArrayList<Student> list = new ArrayList<>();//JKD1.7开始的新写法
list.add(new Student("熊大",20));
list.add(new Student("熊二",19));
//获取集合中的元素
Student stu = list.get(0); //省略了强制类型转换
01、自定义泛型类
定义一个人类，定义一个属性表示爱好，但是具体爱好是什么不清楚，可能是游泳，乒乓，篮球
//在定义类时，使用泛型
class 人类<L>{
//属性
L 爱好;
}
//泛型类的使用
人类<篮球> 对象 = new 人类<>();
篮球 变量 =对象.爱好
02、自定义泛型接口
模拟一个Collection接口，表示集合，集合操作的数据不确定。定义一个接口MyCollection具体表示
//带有泛型的接口
interface MyCollection<T>{
public abstract void add(T s);
}
//使用泛型接口
//子类在实现接口时，明确了接口中的泛型类型
class MyCollectionImpl implements MyCollection<String>{
//重写方法
public void add(String s){
}
}
//子类在实现接口时，不明确接口中泛型的类型
class MyCollectionImpl2<T> implements MyCollection<T>{
//因为子类要继承延用接口中的泛型 ， 子类就变为了：泛型类
public void add(T s){
}
}
MyCollectionImpl2<String> c2 = new MyCollectionImpl2<String>();
03、自定义泛型方法
定义存储字符串的ArrayList集合，将字符串的集合转换为字符串数组
//集合
ArrayList<String> list =new ArrayList<>();//add(String obj)
list.add("java");
list.add("mysql");
list.add("python");
Object[] obj = list.toArray();//把集合转换为数组
for (int i = 0; i < obj.length; i++) {
String s = (String) obj[i];
System.out.println(s);
}
/*
public class ArrayList{
public void add(E obj){
.....
}
public T[] toArray(T param){
return T类型;
}
}
*/
04、泛型的高级应用
通配符
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符号： ? //表示任意类型
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//多态不能应用在泛型上 ArrayList<Number> list =new ArrayList<Integer>(); ArrayList<?> list =new ArrayList<Integer>(); ArrayList<Integer> list2 =new ArrayList<Integer>(); metohd(list2); ArrayList<Double> list3 =new ArrayList<Double>(); metohd(list3); public void method(ArrayList<?> list){ //传递过来的list集合中的元素类型也会变为：Object }
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泛型的上下限
- 下限： // ? 只能是Number类型 ， 或Number的父类型
- 上限： // ? 只能是Number类型， 或Number的子类型
public void method(ArrayList<? extends Person> list){
}
//前提 ： Student类、Teacher类 都继承 Person
ArrayList<Student> list1 =new ArrayList<>();
ArrayList<Teacher> list2 =new ArrayList<>();
//Worker类 没有继承Person
ArrayList<Worker> list3 =new ArrayList<>();
method(list1);
method(list3);//不行。 Worker 没有继承 Person类
05、泛型小结
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作用限定类型
- 通常和集合一起使用
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泛型的格式： <泛型名>
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自定泛型类：
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public class Student<E>{ E name;//属性的类型是泛型 } //指定泛型 Student<String> stu = new Student<>(); name属性就是String类型
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泛型接口
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public interface InterA<T>{ public abstract void method(T name); } //指定泛型 //方式1：子类实现接口时，直接指定 class InterAImpl implements InterA<String>{ public void method(String name){} } //方式2：子类继承了接口中的泛型 class InterAImpl<T> implements InterA<T>{ public void method(T name){ } } InterAImpl<String> i = new InterAImpl<>();
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泛型方法
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class Hello<E>{ public void sayHello(E name){ } public <T> T getInfo(T obj){ } }
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二、数据结构
Data Structure Visualizations在线数据结构可视化工具
[链接](https://pan.baidu.com/s/1wUq6oq5gXDnQGDe2nSOMZQ）
提取码：wlwg
可以手动去创建各种数据类型，包括队列、栈、堆、图、树等等，并且支持递归、排序、检索等众多算法的动态演示。
数据结构介绍
数据结构 : 数据用什么样的方式组合在一起。就是数据的存储方式。
常见数据结构
数据存储的常用结构有：栈、队列、数组、链表和红黑树。
栈和队列示例图
数组
链表
树
01、栈和队列
栈
- 栈：stack,又称堆栈，它是运算受限的线性表，其限制是仅允许在标的一端进行插入和删除操作，不允许在其他任何位置进行添加、查找、删除等操作。
简单的说：采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点
- 先进后出（即，存进去的元素，要在后它后面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，子弹压进弹夹，先压进去的子弹在下面，后压进去的子弹在上面，当开枪时，先弹出上面的子弹，然后才能弹出下面的子弹。
- 栈的入口、出口的都是栈的顶端位置。
这里两个名词需要注意：
- 压栈：就是存元素。即，把元素存储到栈的顶端位置，栈中已有元素依次向栈底方向移动一个位置。
- 弹栈：就是取元素。即，把栈的顶端位置元素取出，栈中已有元素依次向栈顶方向移动一个位置。
队列
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队列：queue,简称队，它同堆栈一样，也是一种运算受限的线性表，其限制是仅允许在表的一端进行插入，而在表的另一端进行取出并删除。
简单的说，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：
- 先进先出（即，存进去的元素，要在后它前面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，小火车过山洞，车头先进去，车尾后进去；车头先出来，车尾后出来。
- 队列的入口、出口各占一侧。例如，下图中的左侧为入口，右侧为出口。
02、数组和链表
数组
是有序的元素序列，数组是在内存中开辟一段连续的空间，并在此空间存放元素.就像是一排出租屋，有100个房间，从001到100每个房间都有固定编号，通过编号就可以快速找到租房子的人。
简单的说,采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：
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特点：查找快，增删慢
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查找元素快：通过索引，可以快速访问指定位置的元素
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增删元素慢
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指定索引位置增加元素：需要创建一个新数组，将指定新元素存储在指定索引位置，再把原数组元素根据索引，复制到新数组对应索引的位置。
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**指定索引位置删除元素：**需要创建一个新数组，把原数组元素根据索引，复制到新数组对应索引的位置，原数组中指定索引位置元素不复制到新数组中。
链表
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链表:linked list,由一系列结点node（链表中每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时动态生成。每个结点包括两个部分：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域。我们常说的链表结构有单向链表与双向链表，那么这里给大家介绍的是单向链表。后面讲双向链表。
简单的说，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：
- 多个结点之间，通过地址进行连接。例如，多个人手拉手，每个人使用自己的右手拉住下个人的左手，依次类推，这样多个人就连在一起了。
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查找元素慢：想查找某个元素，需要通过连接的节点，依次向后查找指定元素。
- 增删元素快：
说明：
查找慢：因为每个元素在内存中位置不同，所以查找慢。
增删快：增删时只需要改变前后两个元素的指针指向，对其他元素没有任何影响。
03、 树基本结构介绍
树结构
计算机中的树结构就是生活中倒立的树。
树具有的特点：
- 每一个节点有零个或者多个子节点
- 没有父节点的节点称之为根节点，一个树最多有一个根节点。类似于生活中大树的树根。
- 每一个非根节点有且只有一个父节点
| 名词 | 含义 |
|---|---|
| 节点 | 指树中的一个元素(数据) |
| 节点的度 | 节点拥有的子树(儿子节点)的个数，二叉树的度不大于2，例如：下面二叉树A节点的度是2，E节点的度是1，F节点的度是0 |
| 叶子节点 | 度为0的节点，也称之为终端结点，就是没有儿子的节点。 |
| 高度 | 叶子结点的高度为1，叶子结点的父节点高度为2，以此类推，根节点的高度最高。例如下面二叉树ACF的高度是3，ACEJ的高度是4，ABDHI的高度是5. |
| 层 | 根节点在第一层，以此类推 |
| 父节点 | 若一个节点含有子节点，则这个节点称之为其子节点的父节点 |
| 子节点 | 子节点是父节点的下一层节点 |
| 兄弟节点 | 拥有共同父节点的节点互称为兄弟节点 |
二叉树
如果树中的每个节点的子节点的个数不超过2，那么该树就是一个二叉树。
二叉查找树
上面都是关于树结构的一些概念，那么下面的二叉查找树就是和java有关系的了，那么接下来我们就开始学习下什么是二叉查找树。
二叉查找树的特点：
1. 【左子树】上所有的节点的值均【小于】他的【根节点】的值
2. 【右子树】上所有的节点值均【大于】他的【根节点】的值
3. 每一个子节点最多有两个子树
4. 二叉查找树中没有相同的元素
说明：
1.左子树：根节点左边的部分称为左子树.
2.右子树: 根节点右边的部分称为右子树.
案例演示(20,18,23,22,17,24,19)数据的存储过程；
遍历二叉树有几种遍历方式：
1）前序(根)遍历：根-----左子树-----右子树
2）中序(根)遍历：左子树-----根-----右子树
3）后序(根)遍历：左子树-----右子树-----根
4）按层遍历：从上往下，从左向右
遍历获取元素的时候可以按照"左中右"(中序(根)遍历)的顺序进行遍历来实现数据的从小到大排序；
注意：二叉查找树存在的问题：会出现"瘸子"的现象，影响查询效率
平衡二叉树
概述
为了避免出现"瘸子"的现象，减少树的高度，提高我们的搜素效率，又存在一种树的结构：“平衡二叉树”
规则：它的左右两个子树的高度差的绝对值不超过1，并且左右两个子树都是一棵平衡二叉树
如下图所示：
1.如下图所示，左图是一棵平衡二叉树.
举例：
1）根节点10，左右两子树的高度差的绝对值是1。10的左子树有3个子节点(743),10的右子树有2个子节点.所以高度差是1.
2）15的左子树没有节点，右子树有一个子节点(17),两个子树的高度差的绝对值是1.
2.而右图不是一个平衡二叉树，虽然根节点10左右两子树高度差是0(左右子树都是3个子节点)，但是右子树15的左右子树高度差为2，不符合定义。15的左子树的子节点为0，右子树的子节点为2.差的绝对值是2。所以右图不是一棵平衡二叉树。
说明：为什么需要平衡二叉树？如下图：
左图是一个平衡二叉树，如果查到左子树的叶子节点需要执行3次。而右图不是一个平衡二叉树，那么查到最下面的叶子节点需要执行5次，相对来说平衡二叉树查找效率更高。
旋转
在构建一棵平衡二叉树的过程中，当有新的节点要插入时，检查是否因插入后而破坏了树的平衡，如果是，则需要做旋转去改变树的结构，变为平衡的二叉树。
各种情况如何旋转：
左左：只需要做一次右旋就变成了平衡二叉树。
右右：只需要做一次左旋就变成了平衡二叉树。
左右：先做一次分支的左旋，再做一次树的右旋，才能变成平衡二叉树。
右左：先做一次分支的右旋，再做一次数的左旋，才能变成平衡二叉树。
课上只讲解“左左”的情况,其余情况都作为扩展去学习，这里只是让你知道怎么旋转即可。
左左
左左即为在原来平衡的二叉树上，在节点的左子树的左子树下，有新节点插入，导致节点的左右子树的高度差为2，如下即为"18"节点的左子树"16"，的左子树"13"，插入了节点"10"导致失衡。
需求：二叉树已经存在的数据：18 16 20 13 17
后添加的数据是：10
说明：
1.左左：只需要做一次右旋就变成了平衡二叉树。
2.右旋：将节点的左支往右拉，左子节点变成了父节点，并把晋升之后多余的右子节点出让给降级节点的左子节点
左旋：
左旋就是将节点的右支往左拉，右子节点变成父节点，并把晋升之后多余的左子节点出让给降级节点的右子节点；
右旋：
将节点的左支往右拉，左子节点变成了父节点，并把晋升之后多余的右子节点出让给降级节点的左子节点
举个例子，像上图是否平衡二叉树的图里面，左图在没插入前"19"节点前，该树还是平衡二叉树，但是在插入"19"后，导致了"15"的左右子树失去了"平衡"，
所以此时可以将"15"节点进行左旋，让"15"自身把节点出让给"17"作为"17"的左树，使得"17"节点左右子树平衡，而"15"节点没有子树，左右也平衡了。如下图，
由于在构建平衡二叉树的时候，当有新节点插入时，都会判断插入后时候平衡，这说明了插入新节点前，都是平衡的，也即高度差绝对值不会超过1。当新节点插入后，
有可能会有导致树不平衡，这时候就需要进行调整，而可能出现的情况就有4种，分别称作左左，左右，右左，右右。
左左
左左即为在原来平衡的二叉树上，在节点的左子树的左子树下，有新节点插入，导致节点的左右子树的高度差为2，如下即为"10"节点的左子树"7"，的左子树"4"，插入了节点"5"或"3"导致失衡。
左左调整其实比较简单，只需要对节点进行右旋即可，如下图，对节点"10"进行右旋，
左右
左右即为在原来平衡的二叉树上，在节点的左子树的右子树下，有新节点插入，导致节点的左右子树的高度差为2，如上即为"11"节点的左子树"7"，的右子树"9"，
插入了节点"10"或"8"导致失衡。
左右的调整就不能像左左一样，进行一次旋转就完成调整。我们不妨先试着让左右像左左一样对"11"节点进行右旋，结果图如下，右图的二叉树依然不平衡，而右图就是接下来要
讲的右左，即左右跟右左互为镜像，左左跟右右也互为镜像。
左右这种情况，进行一次旋转是不能满足我们的条件的，正确的调整方式是，将左右进行第一次旋转，将左右先调整成左左，然后再对左左进行调整，从而使得二叉树平衡。
即先对上图的节点"7"进行左旋，使得二叉树变成了左左，之后再对"11"节点进行右旋，此时二叉树就调整完成，如下图:
右左
右左即为在原来平衡的二叉树上，在节点的右子树的左子树下，有新节点插入，导致节点的左右子树的高度差为2，如上即为"11"节点的右子树"15"，的左子树"13"，
插入了节点"12"或"14"导致失衡。
前面也说了，右左跟左右其实互为镜像，所以调整过程就反过来，先对节点"15"进行右旋，使得二叉树变成右右，之后再对"11"节点进行左旋，此时二叉树就调整完成，如下图:
右右
右右即为在原来平衡的二叉树上，在节点的右子树的右子树下，有新节点插入，导致节点的左右子树的高度差为2，如下即为"11"节点的右子树"13"，的左子树"15"，插入了节点
"14"或"19"导致失衡。
右右只需对节点进行一次左旋即可调整平衡，如下图，对"11"节点进行左旋。
红黑树
概述
红黑树是一种自平衡的二叉查找树，是计算机科学中用到的一种数据结构，它是在1972年由Rudolf Bayer发明的，当时被称之为平衡二叉B树，后来，在1978年被Leoj.Guibas和Robert Sedgewick修改为如今的"红黑树"。它是一种特殊的二叉查找树，红黑树的每一个节点上都有存储位表示节点的颜色，可以是红或者黑；
红黑树不是高度平衡的，它的平衡是通过"红黑树的特性"进行实现的；
红黑树的特性：
1. 每一个节点或是红色的，或者是黑色的。
2. 根节点必须是黑色
3. 每个叶节点(Nil)是黑色的；（如果一个节点没有子节点，则该节点相应的指针属性值为Nil，这些 Nil视为叶节点）
4. 如果某一个节点是红色，那么它的子节点必须是黑色(不能出现两个红色节点相连的情况)
5. 对每一个节点，从该节点到其所有后代叶节点的路径上，均包含相同数目的黑色节点
如下图所示就是一个红黑树
在进行元素插入的时候，和之前一样； 每一次插入完毕以后，使用黑色规则进行校验，如果不满足红黑规则，就需要通过变色，左旋和右旋来调整树，使其满足红黑规则。
三、List接口
我们掌握了Collection接口的使用后，再来看看Collection接口中的子类，他们都具备那些特性呢？
接下来，我们一起学习Collection中的常用几个子类（java.util.List集合、java.util.Set集合）。
01、 List接口介绍
java.util.List接口继承自Collection接口，是单列集合的一个重要分支，习惯性地会将实现了List接口的对象称为List集合。在List集合中允许出现重复的元素，所有的元素是以一种线性方式进行存储的，在程序中可以通过索引来访问集合中的指定元素。另外，List集合还有一个特点就是元素有序，即元素的存入顺序和取出顺序一致。
看完API，我们总结一下：
List接口特点：
- 它是一个元素存取有序的集合
- 它是一个带有索引的集合，通过索引就可以精确的操作集合中的元素
- 集合中可以有重复的元素，通过元素的equals方法，来比较是否为重复的元素。
tips:我们之前已经学习过List接口的子类java.util.ArrayList类，该类中的方法都是来自List中定义。
02、List接口中常用方法
List作为Collection集合的子接口，不但继承了Collection接口中的全部方法，而且还增加了一些根据元素索引来操作集合的特有方法，如下：
public void add(int index, E element): 将指定的元素，添加到该集合中的指定位置上。public E get(int index):返回集合中指定位置的元素。public E remove(int index): 移除列表中指定位置的元素, 返回的是被移除的元素。public E set(int index, E element):用指定元素替换集合中指定位置的元素,返回值的更新前的元素。
List集合特有的方法都是跟索引相关。
代码演示：
public class Demo_List {
public static void main(String[] args) {
//创建对象
//多态写法(之能调用父类中定义的共性方法,不能调用子类中的特有方法)
//Collection c = new ArrayList<>();
//创建List
List<String> list = new ArrayList<>();
//增加
list.add("柳岩");
list.add("美美");
list.add(1,"马尔扎哈");
//删除(返回的是被删除的元素)
list.remove(2);
//修改(返回的是被替换的元素)
list.set(0, "迪丽热巴");
//查询
String s = list.get(1);
System.out.println(s);
System.out.println(list);
}
}
tips:我们之前学习Colletion体系的时候，发现List集合下有很多集合，它们的存储结构不同，这样就导致了这些集合它们有各自的特点，供我们在不同的环境下使用。
03 、ArrayList集合
java.util.ArrayList集合数据存储的结构是数组结构。元素增删慢，查找快，由于日常开发中使用最多的功能为查询数据、遍历数据，所以ArrayList是最常用的集合。
许多程序员开发时非常随意地使用ArrayList完成任何需求，并不严谨，这种用法是不提倡的。
04、LinkedList集合
java.util.LinkedList集合数据存储的结构是链表结构。方便元素添加、删除的集合。
LinkedList中是一个双向链表
说明：
1.LinkedList集合底层是由双向链表组成的
2.双向链表的节点由三部分组成，一部分是数据域存储数据的，一部分是指针域分别存储前一个和后一个节点的地址
3.链表有头和尾组成，我们可以针对链表的头和尾进行操作，可以从链表头或者链表尾开始操作。
实际开发中对一个集合元素的添加与删除经常涉及到首尾操作，而LinkedList提供了大量首尾操作的方法。这些方法我们作为了解即可：
public void addFirst(E e):将指定元素插入此列表的开头。public void addLast(E e):将指定元素添加到此列表的结尾。public E getFirst():返回此列表的第一个元素。public E getLast():返回此列表的最后一个元素。public E removeFirst():移除并返回此列表的第一个元素。public E removeLast():移除并返回此列表的最后一个元素。public E pop():从此列表所表示的堆栈处弹出一个元素。public void push(E e):将元素推入此列表所表示的堆栈。public boolean isEmpty()：如果列表不包含元素，则返回true。
LinkedList是List的子类，List中的方法LinkedList都是可以使用，这里就不做详细介绍，我们只需要了解LinkedList的特有方法即可。在开发时，LinkedList集合也可以作为堆栈，队列的结构使用。
了解
1)pop() 方法表示弹出栈结构的第一个元素，而removeFirst()方法也表示删除第一个元素。查看pop方法源码
public E pop() {
return removeFirst();
}
2)add()方法表示向集合最后添加，addLast()也是向集合最后添加。
add()方法源码：
public boolean add(E e) {
//调用linkLast方法添加数据
linkLast(e);
return true;
}
addLast()方法源码：
public void addLast(E e) {
//调用linkLast方法添加数据
linkLast(e);
}
05、 LinkedList源码分析（了解）
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LinkedList的源码分析：
public class LinkedList<E> extends AbstractSequentialList<E> implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable{ transient int size = 0; /** *存储第一个节点的引用 */ transient Node<E> first; /** * 存储最后一个节点的引用 */ transient Node<E> last; //...... //LinkedList的内部类Node类源码分析 private static class Node<E> { E item;//被存储的对象 Node<E> next;//下一个节点地址值 Node<E> prev;//前一个节点地址值 //构造方法 Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) { this.item = element; this.next = next; this.prev = prev; } } //...... //LinkedList的add()方法源码分析 public boolean add(E e) { linkLast(e);//调用linkLast()方法 return true;//永远返回true } void linkLast(E e) { final Node<E> l = last;//一个临时变量，存储最后一个节点的地址值 /* 这里调用Node类的构造方法： ·1.Nodeprev = l;将上个节点的地址值赋值给新的节点前面的指针域 2.E element = e；将元素e存储到新的节点的数据域中 3.Node final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);//创建一个Node对象 last = newNode;//将新Node对象地址值存储到last if (l == null)//如果没有最后一个元素，说明当前是第一个节点。l等于null说明集合是空的，还没添 加数据 first = newNode;//将新节点存为第一个节点 else l.next = newNode;//说明不是第一个节点，将新的节点地址值赋值到上个节点的的next成员 size++;//总数量 + 1 modCount++;//修改一次集合，该变量就会+1 } }next = null 新的节点作为链表中最后一个节点的下一个指针域为null Node(Node prev, E element, Node next) { this.item = element; this.next = next; this.prev = prev; } */
-
LinkedList的get()方法：
public E get(int index) { checkElementIndex(index);//检查索引的合法性(必须在0-size之间)，如果不合法，此方法抛出异常 return node(index).item; } Node<E> node(int index) {//此方法接收一个索引，返回一个Node // assert isElementIndex(index); if (index < (size >> 1)) {//判断要查找的index是否小于size / 2，二分法查找 Node<E> x = first;// x = 第一个节点——从前往后找 for (int i = 0; i < index; i++)//从0开始，条件：i < index，此循环只控制次数 x = x.next;//每次 x = 当前节点.next; return x;//循环完毕，x就是index索引的节点。 } else { Node<E> x = last;// x = 最后一个节点——从后往前找 for (int i = size - 1; i > index; i--)//从最后位置开始，条件：i > index x = x.prev;//每次 x = 当前节点.prev; return x;//循环完毕，x就是index索引的节点 } }
四、Set接口
1、set介绍
java.util.Set接口和java.util.List接口一样，同样继承自Collection接口，它与Collection接口中的方法基本一致，并没有对Collection接口进行功能上的扩充，只是比Collection接口更加严格了。与List接口不同的是，Set接口都会以某种规则保证存入的元素不出现重复。
Set集合有多个子类，这里我们介绍其中的java.util.HashSet、java.util.LinkedHashSet、java.util.TreeSet这几个集合。
tips:Set集合取出元素的方式可以采用：迭代器、增强for。
没有特有方法，Set比Collection定义更严谨，Set集合要求：
1. 元素是不能重复（不能存储两个对象，其equals方法比较返回true，只能存其中一个）
2. 元素不能保证插入和取出顺序（无序）
3. 元素是没有索引的
Set集合有哪些常用的子类，底层结构是什么？
HashSet 哈希表结构
LinkedHashSet 链表+哈希表结构
TreeSet 红黑树
2.、HashSet
01、HashSet集合介绍
java.util.HashSet是Set接口的一个实现类，它所存储的元素是不可重复的，并且元素都是无序的(即存取顺序不能保证不一致)。java.util.HashSet底层的实现其实是一个java.util.HashMap支持，由于我们暂时还未学习，先做了解。
特点小结：
1.元素不可重复
2.元素的存取是无序的
3.没有索引
HashSet是根据对象的哈希值来确定元素在集合中的存储位置，因此具有良好的存储和查找性能。保证元素唯一性的方式依赖于：hashCode与equals方法。
我们先来使用一下Set集合存储，看下现象，再进行原理的讲解:
package com.itheima.sh.hashset_12;
import java.util.HashSet;
/*
HashSet 集合：是一个类 底层使用哈希表数据结构
构造方法：
1.HashSet()构造一个新的空 set，其底层 HashMap 实例的默认初始容量是 16，加载因子是 0.75。
2.HashSet(int initialCapacity) 构造一个新的空 set，
其底层 HashMap 实例具有指定的初始容量和默认的加载因子（0.75）。****
方法：
就是Collection集合中的
HashSet集合特点：
1.数据唯一
2.存取无序
具有上述特点和底层数据结构哈希表有关系。
*/
public class HashSetDemo01 {
public static void main(String[] args) {
//创建对象 1.HashSet()构造一个新的空
HashSet<String> hs = new HashSet<>();
//添加数据
hs.add("柳岩");
hs.add("杨幂");
hs.add("冰冰");
hs.add("璐璐");
hs.add("圆圆");
hs.add("柳岩");
//输出
System.out.println(hs);
/* String s = "柳岩";
String s1 = "柳岩";
String s2 = "圆圆";
*//*
如果哈希值不同,说明两个对象一定不同
如果哈希值相同,两个对象不一定相同.例如："通话" "重地" 计算出的哈希码值一样
*//*
System.out.println(s.hashCode());//848662
System.out.println(s1.hashCode());//848662
System.out.println(s2.hashCode());//712896*/
System.out.println("通话".hashCode());//1179395
System.out.println("重地".hashCode());//1179395
}
}
说明：
如果哈希值不同,说明两个对象一定不同
如果哈希值相同,两个对象不一定相同
输出结果如下，说明集合中不能存储重复元素：
[杨幂, 柳岩, 冰冰, 圆圆, 璐璐]
通过以上程序输出结果得出结论：
1）HashSet集合不能存储重复的元素；
2）HashSet集合存储元素的顺序不固定；
接下来我们要分析为什么HashSet集合存储的数据顺序不固定和为什么不支持存储重复的元素？
答案肯定和HashSet集合的底层哈希表数据结构有关系，所以接下来我们要学习什么是哈希表。
02、 HashSet集合存储数据的结构（哈希表）
2.2.1 什么是哈希表呢？
1.在JDK1.8之前，`哈希表底层采用数组+链表实现，数组是 哈希表的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突**(两个对象调用的hashCode方法计算的哈希码值一致导致计算的数组索引值相同)**而存在的（“拉链法”解决冲突).
2.JDK1.8 以后在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（或者红黑树的边界值，默认为 8）并且当前数组的长度大于等于64时，此时此索引位置上的所有数据改为使用红黑树存储。
补充：将链表转换成红黑树前会判断，即使阈值大于8，但是数组长度小于64，此时并不会将链表变为红黑树。而是选择进行数组扩容。
这样做的目的是因为数组比较小，尽量避开红黑树结构，这种情况下变为红黑树结构，反而会降低效率，因为红黑树需要进行左旋，右旋，变色这些操作来保持平衡 。同时数组长度小于64时，搜索时间相对要快些。所以综上所述为了提高性能和减少搜索时间，底层在阈值大于8并且数组长度大于等于64时，链表才转换为红黑树。具体可以参考 treeifyBin方法。
特点：
1.存取无序的
2.数据唯一
3.jdk1.8前数据结构是：链表 + 数组 jdk1.8之后是 ： 链表 + 数组 + 红黑树
4.阈值(边界值) > 8 并且数组长度大于等于64，才将链表转换为红黑树，变为红黑树的目的是为了高效的查询。
03、哈希表中存储数据的过程
我们了解完毕什么是哈希表，接下来我们来讲解根据上述的代码演示向哈希表中存储数据的过程，了解完毕之后再看源码会简单一点。
小结：
1.哈希表如何保证元素唯一？
哈希表保证元素唯一依赖两个方法：hashCode和equals。
哈希表底层其实基于数组，元素在存储的时候，会先通过hashCode算法结合数组长度得到一个索引。然后判断该索引位置是否有元素：
1）如果没有，不用调用equals函数，直接存储；【情况1】
2）如果有数据，先判断两个对象的哈希码值是否相等;
a:不相等：直接存储。【情况2】
b:相等：此时使用对象调用重写之后的equals方法比较内容是否相等：(哈希值相等发生哈希碰撞)
1）不相等：直接存储。【情况3】
2）相等： 将后添加的元素覆盖之前的元素.【情况4】
2.简单的来说，哈希表是由数组+链表+红黑树（JDK1.8增加了红黑树部分）实现的，如下图所示。
看到这张图就有人要问了，这个是怎么存储的呢？
为了方便大家的理解我们结合一个存储流程图来说明一下：
总而言之，JDK1.8引入红黑树大程度优化了HashMap的性能，那么对于我们来讲保证HashSet集合元素的唯一，其实就是根据对象的hashCode和equals方法来决定的。如果我们往集合中存放自定义的对象，那么保证其唯一，就必须复写hashCode和equals方法建立属于当前对象的比较方式。
04、HashSet存储自定义类型元素
给HashSet中存放自定义类型元素时，需要重写对象中的hashCode和equals方法，建立自己的比较方式，才能保证HashSet集合中的对象唯一.
创建自定义Student类:
public class Student {
private String name;
private int age;
//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;
return age == student.age &&
Objects.equals(name, student.name);
}
@Override
public int hashCode() {
return Objects.hash(name, age);
}
}
创建测试类:
public class HashSetDemo2 {
public static void main(String[] args) {
//创建对象
HashSet<Student> set = new HashSet<>();
Student s1 = new Student("柳岩",36);
Student s2 = new Student("老王",38);
Student s3 = new Student("柳岩",36);
Student s4 = new Student("小王",16);
//把对象添加到集合中
//保证元素不重复依靠的是hashCode()和equals()两个方法
//如果想要判断内容是否相同,一定要重写hashCode()和equals()方法
set.add(s1);
set.add(s2);
set.add(s3);
set.add(s4);
System.out.println(set);
}
}
}
05、 HashSet的源码分析
1、 HashSet的成员属性及构造方法
public class HashSet<E> extends AbstractSet<E>
implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable{
//内部一个HashMap——HashSet内部实际上是用HashMap实现的
private transient HashMap<E,Object> map;
// 用于做map的值
private static final Object PRESENT = new Object();
/**
* 构造一个新的HashSet，
* 内部实际上是构造了一个HashMap
*/
public HashSet() {
map = new HashMap<>();
}
}
- 通过构造方法可以看出，HashSet构造时，实际上是构造一个HashMap
2 、HashSet的add方法源码解析
public class HashSet{
//......
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;//内部实际上添加到map中，键：要添加的对象，值：Object对象
}
//......
}
3、 HashMap的put方法源码解析
public class HashMap{
//......
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
//......
static final int hash(Object key) {//根据参数，产生一个哈希值
int h;
/*
1）如果key等于null：
可以看到当key等于null的时候也是有哈希值的，返回的是0.
2）如果key不等于null：
首先计算出key的hashCode赋值给h,然后与h无符号右移16位后的二进制进行按位异或得到最后的 hash值
3)注意这里计算最后的hash值会结合下面的数组长度计算出存储数据的索引
*/
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
//......
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; //临时变量，存储"哈希表"——由此可见，哈希表是一个Node[]数组
Node<K,V> p;//临时变量，用于存储从"哈希表"中获取的Node
int n, i;//n存储哈希表长度；i存储哈希表索引
/*
1）transient Node[] table; 表示存储Map集合中元素的数组。
2）(tab = table) == null 表示将空的table赋值给tab,然后判断tab是否等于null，第一次肯定是 null
3）(n = tab.length) == 0 表示将数组的长度0赋值给n,然后判断n是否等于0，n等于0
由于if判断使用双或，满足一个即可，则执行代码 n = (tab = resize()).length; 进行数组初始化。
并将初始化好的数组长度赋值给n.
4）执行完n = (tab = resize()).length，数组tab每个空间都是null
*/
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)//判断当前是否还没有生成哈希表
n = (tab = resize()).length;//resize()方法用于生成一个哈希表，默认长度：16，赋给n
/*
1）i = (n - 1) & hash 表示计算数组的索引赋值给i，即确定元素存放在哪个桶中
2）p = tab[i = (n - 1) & hash]表示获取计算出的位置的数据赋值给节点p
3) (p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null 判断节点位置是否等于null，如果为null，则执行代 码：tab[i] = newNode(hash, key, value, null);根据键值对创建新的节点放入该位置的桶中
小结：如果当前桶没有哈希碰撞冲突，则直接把键值对插入空间位置
*/
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)//(n-1)&hash等效于hash % n，转换为数组索引
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);//此位置没有元素，直接存储
else {//否则此位置已经有元素了
Node<K,V> e; K k;
/*
比较桶中第一个元素(数组中的结点)的hash值和key是否相等
1）p.hash == hash ：p.hash表示原来存在数据的hash值 hash表示后添加数据的hash值 比较两个 hash值是否相等
说明：p表示tab[i]，即 newNode(hash, key, value, null)方法返回的Node对象。
Node newNode(int hash, K key, V value, Node next)
{
return new Node<>(hash, key, value, next);
}
而在Node类中具有成员变量hash用来记录着之前数据的hash值的
2）(k = p.key) == key ：p.key获取原来数据的key赋值给k key 表示后添加数据的key 比较两 个key的地址值是否相等
3）key != null && key.equals(k)：能够执行到这里说明两个key的地址值不相等，那么先判断后 添加的key是否等于null，如果不等于null再调用equals方法判断两个key的内容是否相等
*/
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))//判断哈希值和equals
/*
说明：两个元素哈希值相等，并且key的值也相等
将旧的元素整体对象赋值给e，用e来记录
*/
e = p;//将哈希表中的元素存储为e
// hash值不相等或者key不相等；判断p是否为红黑树结点
else if (p instanceof TreeNode)//判断是否为"树"结构
// // 放入树中
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {//排除以上两种情况，将其存为新的Node节点
//说明是链表节点
/*
1)如果是链表的话需要遍历到最后节点然后插入
2)采用循环遍历的方式，判断链表中是否有重复的key
*/
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {//遍历链表
/*
1)e = p.next 获取p的下一个元素赋值给e
2)(e = p.next) == null 判断p.next是否等于null，等于null，说明p没有下一个元 素，那么此时到达了链表的尾部，还没有找到重复的key,则说明HashMap没有包含该键
将该键值对插入链表中
*/
if ((e = p.next) == null) {//找到最后一个节点
/*
1）创建一个新的节点插入到尾部
p.next = newNode(hash, key, value, null);
Node newNode(int hash, K key, V value, Node next)
{
return new Node<>(hash, key, value, next);
}
注意第四个参数next是null，因为当前元素插入到链表末尾了，那么下一个节点肯定是 null
2）这种添加方式也满足链表数据结构的特点，每次向后添加新的元素
*/
p.next = newNode(hash, key, value, null);//产生一个新节点，赋值到链表
/*
1)节点添加完成之后判断此时节点个数是否大于TREEIFY_THRESHOLD临界值8，如果大于
则将链表转换为红黑树
2）int binCount = 0 ：表示for循环的初始化值。从0开始计数。记录着遍历节点的个 数。值是0表示第一个节点，1表示第二个节点。。。。7表示第八个节点，加上数组中的的一 个元素，元素个数是9
TREEIFY_THRESHOLD - 1 --》8 - 1 ---》7
如果binCount的值是7(加上数组中的的一个元素，元素个数是9)
TREEIFY_THRESHOLD - 1也是7，此时转换红黑树
*/
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) //判断链表长度是否大于了8
//转换为红黑树
treeifyBin(tab, hash);//树形化
//跳出循环
break;
}
/*
执行到这里说明e = p.next 不是null，不是最后一个元素。继续判断链表中结点的key值与插 入的元素的key值是否相等
*/
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))//跟当前变量的元素比较，如果hashCode相同，equals也相同
// 相等，跳出循环
/*
要添加的元素和链表中的存在的元素的key相等了，则跳出for循环。不用再继续比较了
直接执行下面的if语句去替换去 if (e != null)
*/
break;//结束循环
/*
说明新添加的元素和当前节点不相等，继续查找下一个节点。
用于遍历桶中的链表，与前面的e = p.next组合，可以遍历链表
*/
p = e;//将p设为当前遍历的Node节点
}
}
/*
表示在桶中找到key值、hash值与插入元素相等的结点
也就是说通过上面的操作找到了重复的键，所以这里就是把该键的值变为新的值，并返回旧值
这里完成了put方法的修改功能
*/
if (e != null) {
// 记录e的value
V oldValue = e.value;
// onlyIfAbsent为false或者旧值为null
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
//用新值替换旧值
//e.value 表示旧值 value表示新值
e.value = value;
// 访问后回调
afterNodeAccess(e);
// 返回旧值
return oldValue;
}
}
++modCount;
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
}
扩容方法【扩展】：
final Node<K,V>[] resize() {
//得到当前数组
Node<K,V>[] oldTab = table;
//如果当前数组等于null长度返回0，否则返回当前数组的长度
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
//当前阀值点 默认是12(16*0.75)
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
//如果老的数组长度大于0
//开始计算扩容后的大小
if (oldCap > 0) {
// 超过最大值就不再扩充了，就只好随你碰撞去吧
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
//修改阈值为int的最大值
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
/*
没超过最大值，就扩充为原来的2倍
1)(newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY 扩大到2倍之后容量要小于最大容量
2）oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY 原数组长度大于等于数组初始化长度16
*/
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
//阈值扩大一倍
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
//老阈值点大于0 直接赋值
else if (oldThr > 0) // 老阈值赋值给新的数组长度
newCap = oldThr;
else {// 直接使用默认值
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;//16
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
// 计算新的resize最大上限
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
//新的阀值 默认原来是12 乘以2之后变为24
threshold = newThr;
//创建新的哈希表
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
//newCap是新的数组长度--》32
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
//判断旧数组是否等于空
if (oldTab != null) {
// 把每个bucket都移动到新的buckets中
//遍历旧的哈希表的每个桶，重新计算桶里元素的新位置
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
//原来的数据赋值为null 便于GC回收
oldTab[j] = null;
//判断数组是否有下一个引用
if (e.next == null)
//没有下一个引用，说明不是链表，当前桶上只有一个键值对，直接插入
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
//判断是否是红黑树
else if (e instanceof TreeNode)
//说明是红黑树来处理冲突的，则调用相关方法把树分开
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else { // 采用链表处理冲突
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
//通过上述讲解的原理来计算节点的新位置
do {
// 原索引
next = e.next;
//这里来判断如果等于true e这个节点在resize之后不需要移动位置
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
// 原索引+oldCap
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
// 原索引放到bucket里
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
// 原索引+oldCap放到bucket里
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
treeifyBin方法如下所示：【扩展】
/**
* Replaces all linked nodes in bin at index for given hash unless
* table is too small, in which case resizes instead.
替换指定哈希表的索引处桶中的所有链接节点，除非表太小，否则将修改大小。
Node[] tab = tab 数组名
int hash = hash表示哈希值
*/
final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
int n, index; Node<K,V> e;
/*
如果当前数组为空或者数组的长度小于进行树形化的阈值(MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64),
就去扩容。而不是将节点变为红黑树。
目的：如果数组很小，那么转换红黑树，然后遍历效率要低一些。这时进行扩容，那么重新计算哈希值
，链表长度有可能就变短了，数据会放到数组中，这样相对来说效率高一些。
*/
if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
//扩容方法
resize();
else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
/*
1）执行到这里说明哈希表中的数组长度大于等于阈值64，开始进行树形化
2）e = tab[index = (n - 1) & hash]表示将数组中的元素取出赋值给e,e是哈希表中指定位 置桶里的链表节点，从第一个开始
*/
//hd：红黑树的头结点 tl :红黑树的尾结点
TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
do {
//新创建一个树的节点，内容和当前链表节点e一致
TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);
if (tl == null)
//将新创键的p节点赋值给红黑树的头结点
hd = p;
else {
/*
p.prev = tl：将上一个节点p赋值给现在的p的前一个节点
tl.next = p;将现在节点p作为树的尾结点的下一个节点
*/
p.prev = tl;
tl.next = p;
}
tl = p;
/*
e = e.next 将当前节点的下一个节点赋值给e,如果下一个节点不等于null
则回到上面继续取出链表中节点转换为红黑树
*/
} while ((e = e.next) != null);
/*
让桶中的第一个元素即数组中的元素指向新建的红黑树的节点，以后这个桶里的元素就是红黑树
而不是链表数据结构了
*/
if ((tab[index] = hd) != null)
hd.treeify(tab);
}
}
3、LinkedHashSet
我们知道HashSet保证元素唯一，可是元素存放进去是没有顺序的，那么我们要保证有序，怎么办呢？
在HashSet下面有一个子类
java.util.LinkedHashSet，它是链表和哈希表组合的一个数据存储结构。
LinkedHashSet底层由链表结构和哈希链表：是为了保存插入顺序
哈希表结构：是为了去重
存储元素的时候，先过哈希表，如果哈希表能够接受数据，进一步存到
演示代码如下:
public class LinkedHashSetDemo {
public static void main(String[] args) {
Set<String> set = new LinkedHashSet<String>();
set.add("bbb");
set.add("aaa");
set.add("abc");
set.add("bbc");
Iterator<String> it = set.iterator();
while (it.hasNext()) {
System.out.println(it.next());
}
}
}
结果：
bbb
aaa
abc
bbc
请说出LinkedHashSet底层数据结构，及其特点：
底层使用哈希表结构和链表结构，元素存储时有去重，有序的特点
4、 TreeSet集合(了解)
特点
TreeSet集合是Set接口的一个实现类,底层依赖于TreeMap,是一种基于红黑树的实现,其特点为：
- 元素唯一
- 元素没有索引
- 使用元素的自然顺序对元素进行排序，或者根据创建 TreeSet 时提供的
Comparator比较器
进行排序，具体取决于使用的构造方法：
public TreeSet()： 根据其元素的自然排序进行排序
public TreeSet(Comparator<E> comparator): 根据指定的比较器进行排序
演示
-
TreeSet的排序方式
-
自然排序
//按照数据的默认排序方式排序(这里会涉及到Comparable的东西，我们不讲解，如果有兴趣研究一下) public class Test03 { public static void main(String[] args) { //创建对象 TreeSet<String> set = new TreeSet<>(); //添加方法 set.add("abc"); set.add("ABC"); set.add("AAA"); set.add("abcd"); set.add("abcd"); System.out.println(set); //[AAA, ABC, abc, abcd] } } -
比较器排序
自己定义排序方法 public class Demo02_TreeSet { public static void main(String[] args) { //创建对象 //使用比较器自己定义排序方法 TreeSet<String> set = new TreeSet<>(new Comparator<String>() { @Override /* 如果返回值是正数,代表要把元素放在后面 如果返回值是负数,代表要把元素放在前面 如果返回值是零,代表元素是重复的,不会存储 说明： o1 - o2 :升序 o2 - o1 :降序 */ //要求：按照长度排序,长度相同的不存 public int compare(String o1, String o2) { return o1.length() - o2.length(); } }); //添加方法 set.add("ab"); set.add("ABC3r345445"); set.add("AAA"); set.add("aa"); set.add("abcd"); set.add("abcd234"); System.out.println(set); } } 结果：按照字符串长度升序：[ab, AAA, abcd, abcd234, ABC3r345445]
-
五、Collections工具类
01 、Collections常用功能
-
java.utils.Collections是集合工具类，用来对集合进行操作。常用方法如下：
-
public static void shuffle(List list):打乱集合顺序。 -
public static:将集合中元素按照默认规则排序(从小到大)。void sort(List list) -
public static:将集合中元素按照指定规则排序。void sort(List list，Comparator c) -
代码示例
public class Demo04 { public static void main(String[] args) { //Collections是一个工具类,里面的方法都是静态方法 ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>(); //添加元素 list.add(123); list.add(456); list.add(111); list.add(10); list.add(789); System.out.println("打印集合" + list); //static void shuffle(List list) //随机打乱集合元素的顺序 Collections.shuffle(list); System.out.println("乱序之后" + list); //staticvoid sort(List //完成集合的排序(从小到大) Collections.sort(list); System.out.println("排序之后" + list); /* 打印集合[123, 456, 111, 10, 789] 乱序之后[10, 789, 111, 456, 123] 排序之后[10, 111, 123, 456, 789] */ } }list) -
字符串的比较规则
- 字符串是从前往后一个一个比较,如果第一个字符相同,就比较第二个字符，以此类推
- 如果从前往后一个短的字符串是另一个长的字符串的子字符串，就比较长度。例如：“abc” “abcdef”
ArrayList<String> list = new ArrayList<>(); list.add("abc"); list.add("ABC"); list.add("AAA"); list.add("abcd"); //排序 //看一看字符串是怎么排序的？ Collections.sort(list); /* 字符串是从前往后一个一个比较字符,如果第一个字符相同,就比较第二个字符 如果字符相同就比较长度 */ // 65 97 System.out.println(list); //[AAA, ABC, abc, abcd] } }
我们的集合按照默认的自然顺序进行了升序排列，如果想要指定顺序那该怎么办呢？
02、 Comparator比较器
我们已经使用了集合工具类Collections中带一个参数的排序方法，发现两个参数的排序方法还没有使用，接下来我们学习下带两个参数的排序方法：
public static <T> void sort(List<T> list，Comparator<? super T> )方法灵活的完成，这个里面就涉及到了Comparator这个接口，位于java.util包下，排序是comparator能实现的功能之一,该接口代表一个比较器，比较器具有可比性！顾名思义就是做排序的，通俗地讲需要比较两个对象谁排在前谁排在后，那么比较的方法就是：
public int compare(String o1, String o2)：比较其两个参数的顺序。
1.o1 - o2 升序
2.o2 - o1 降序
-
compare方法的底层实现原理解释
说明：该方法要求必须返回一个int类型的整数，然后底层根据返回数据的正负进行比较大小排序。 参数 o1表示后加入的值 (要比较的值) o2表示已经添加的值(已经比较过的值) 返回值 如果返回值是正数,就会把元素移动到后面(代表o1>o2) 如果返回值是负数,就会把元素移动到前面(代表o1<o2) 如果返回值是0,就表示两个元素相同,就不移动(代表o1=o2)
排列整数类型(demo1)
- 需求：对以下数据进行排序 123 456 111 10
public class Test03 {
public static void main(String[] args) {
//我如果想要别的排序的方式怎么办？
//要求：想要按照从大到小的顺序排。
//创建集合
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
//添加元素
list.add(123);
list.add(456);
list.add(111);
list.add(10);
/*
参数
o1表示后加入的值(要比较的值)
o2表示已经添加的值(已经比较过的值)
返回值
如果返回值是正数,就会把元素移动到后面(代表o1>o2)
如果返回值是负数,就会把元素移动到前面(代表o1o1 - o2 大于 0 --->结果：123 456
第二次比较：123 456 111---》
1）456(o2) 111(o1)--》o1 - o2小于0 结果：111 456
2）123(o2) 111(o1) 456---->o1 - o2小于0 结果：111 123
最后结果是：111 123 456
第三次比较：111 123 456 10---》
1）456(o2) 10(o1) --》o1 - o2小于0 结果：10 456
2）123(o2) 10(o1) --》o1 - o2小于0 结果：10 123--->10 123 456
2）111(o2) 10(o1) --》o1 - o2小于0 结果：10 111--->10 111 123 456
降序：o2 - o1
1)123 456 111 10
o2 o1
2)456 123 111 10
o2 o1
3)456 123 111 10
o2 o1
*/
//排序
Collections.sort(list, new Comparator<Integer>() {
@Override
public int compare(Integer o1, Integer o2) {
// System.out.println("o1 = " + o1);
// System.out.println("o2 = " + o2);
return o1 - o2;//升序：[10, 111, 123, 456]
// return o2 - o1;//降序：[456, 123, 111, 10]
}
});
System.out.println(list);
}
}
排列自定义类型(demo2)
- 按照年龄从小到大排列，如果年龄相同，姓名短的在前，姓名长的在后(就是按照名字长度升序排序)
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
public class Test01 {
public static void main(String[] args) {
//测试代码
ArrayList<Student> list = new ArrayList<>();
//添加元素
Student s1 = new Student("迪丽热巴",18);
Student s2 = new Student("吕布",36);
Student s3 = new Student("神奇宝贝",20);
list.add(s1);
list.add(s2);
list.add(s3);
//排序
Collections.sort(list, new Comparator<Student>() {
/*
参数
o1表示后加入的值 (要比较的值)
o2表示已经添加的值(已经比较过的值)
返回值
如果返回值是正数,就会把元素移动到后面 (代表o1>o2)
如果返回值是负数,就会把元素移动到前面 (代表o118 20 36
o2 o1 o2 o1
*/
@Override
// 18 36 20
//
public int compare(Student o1, Student o2) {
return o1.age - o2.age;
// 相当于36 - 18 结果是一个正数,就会把o1放在后面
// 相当于20 - 36 结果是一个负数,就会把o1放在前面
// 相当于20 - 18 结果是一个正数,就会把o1放在后面
}
});
System.out.println(list);
}
}
03、 可变参数
在JDK1.5之后，如果我们定义一个方法需要接受多个参数，并且多个参数类型一致，我们可以对其简化.
格式：
修饰符 返回值类型 方法名(参数类型... 形参名){ }
代码演示:
public class ChangeArgs {
public static void main(String[] args) {
//调用
method(10,20); //传入2个整数
method(); //传入了0个整数
method(10,20,30,40,50); //传入了5个整数
int[] arr = {11,22,34};
method(arr); //也可以传入一个数组
}
//要求：想要接受任意个整数
public static void method(int... a){
//可变参数的本质就是一个数组
for (int i = 0; i < a.length; i++) {
System.out.println(a[i]);
}
}
}
注意：
1.一个方法只能有一个可变参数
2.如果方法中有多个参数，可变参数要放到最后。
3.可变参数的本质其实就是一个数组
-
可变参数和数组的区别
可变参数的优势： 传参更方便,可以不传参,可以传递任意个参数,也可以直接传入数组
应用场景: Collections
在Collections中也提供了添加一些元素方法：
public static :往集合中添加一些元素。
代码演示:
public class CollectionsDemo {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
//原来写法
//list.add(12);
//list.add(14);
//list.add(15);
//list.add(1000);
//采用工具类 完成 往集合中添加元素
Collections.addAll(list, 5, 222, 1，2);
System.out.println(list);
}