Java集合
文章目录
- 数组
-
- 一维数组
-
- 声明 + 初始化
- 默认初始化值
- 多维数组
-
- 声明 + 初始化
- Arrays工具类
- 数组中常见异常
- 集合
-
- Collection
- Iterator
- List
-
- ArrayList
- LinkedList
- Vector
- Set
-
- HashSet
- LinkedHashSet
- TreeSet
- Map
-
- HashMap
- LinkedHashMap
- TreeMap
- HashTable
- Properties
- 比较器
-
- 自然排序：java.lang.Comparable
- 定制排序：java.util.Comparator
数组
一维数组
声明 + 初始化
- 动态初始化：数组声明 且为数组元素分配空间与赋值的操作分开进行
int[] arr = new int[3]; arr[0] = 3; arr[1] = 9; arr[2] = 8;String names[]; names = new String[3]; names[0] = “钱学森”; names[1] = “邓稼先”; names[2] = “袁隆平”; - 静态初始化：在定义数组的同时就为数组元素分配空间并赋值。
int arr[] = new int[]{ 3, 9, 8}; int[] arr = {3,9,8}; String names[] = {“李四光”,“茅以升”,“华罗庚”}
默认初始化值
多维数组
声明 + 初始化
- 动态初始化：
int[][] arr = new int[3][2];
定义了名称为arr的二维数组
二维数组中有3个一维数组
每一个一维数组中有2个元素
一维数组的名称分别为arr[0], arr[1], arr[2]
给第一个一维数组1脚标位赋值为78写法是：arr[0][1] = 78;int[][] arr = new int[3][];
二维数组中有3个一维数组。
每个一维数组都是默认初始化值null (注意：区别于格式1）
可以对这个三个一维数组分别进行初始化
arr[0] = new int[3]; arr[1] = new int[1]; arr[2] = new int[2];
注：int[][]arr = new int[][3]; //非法
- 静态初始化
int[][] arr = new int[][]{{3,8,2},{2,7},{9,0,1,6}};
定义一个名称为arr的二维数组，二维数组中有三个一维数组
注意特殊写法情况：int[] x,y[]; x是一维数组，y是二维数组。
Arrays工具类
java.util.Arrays类即为操作数组的工具类，包含了用来操作数组（比如排序和搜索）的各种方法。
boolean equals(int[] a,int[] b)判断两个数组是否相等。
String toString(int[] a)输出数组信息。
void fill(int[] a,int val)将指定值填充到数组之中。
void sort(int[] a)对数组进行排序。
int binarySearch(int[] a,int key)对排序后的数组进行二分法检索指定的值。
- java.util.Arrays类的sort()方法提供了数组元素排序功能
import java.util.Arrays;
public class SortTest {
public static void main(String[] args) {
int [] numbers = {5,900,1,5,77,30,64,700};
Arrays.sort(numbers);
for(int i = 0; i < numbers.length; i++){
System.out.println(numbers[i]);
}
}
}
数组中常见异常
- 数组脚标越界异常(
ArrayIndexOutOfBoundsException)
int[] arr = new int[2];
System.out.println(arr[2]);
System.out.println(arr[-1]);
访问到了数组中的不存在的脚标时发生。
- 空指针异常(
NullPointerException)
int[] arr = null;
System.out.println(arr[0]);
arr引用没有指向实体，却在操作实体中的元素时。
集合
Java 集合可分为 Collection 和 Map 两种体系
Collection接口：单列数据，定义了存取一组对象的方法的集合
- List：元素有序、可重复的集合
- Set：元素无序、不可重复的集合
Map接口：双列数据，保存具有映射关系“key-value对”的集合
Collection
是否包含某个元素
boolean contains(Object obj)：是通过元素的equals方法来判断是否是同一个对象
boolean containsAll(Collection c)：也是调用元素的equals方法来比较的。拿两个集合的元素挨个比较。
boolean remove(Object obj) ：通过元素的equals方法判断是否是要删除的那个元素。只会删除找到的第一个元素
boolean removeAll(Collection coll)：取当前集合的差集
boolean retainAll(Collection c)：把交集的结果存在当前集合中，不影响c
boolean equals(Object obj)：集合是否相等
Object[] toArray()：转成对象数组
iterator()：返回迭代器对象，用于集合遍历
Iterator
Iterator iter = coll.iterator();//回到起点
//hasNext():判断是否还有下一个元素
while(iter.hasNext()){
//next():①指针下移 ②将下移以后集合位置上的元素返回
Object obj = iter.next();
if(obj.equals("Tom")){
iter.remove();
}
}
Java 5.0 提供了 foreach 循环迭代访问 Collection和数组。
遍历操作不需获取Collection或数组的长度，无需使用索引访问元素。
遍历集合的底层调用Iterator完成操作。
foreach还可以用来遍历数组。
List
ArrayList和LinkedList的异同
二者都线程不安全，相对线程安全的Vector，执行效率高。
此外，ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList基于链表的数据结构。
对于随机访问get和set，ArrayList觉得优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。
对于新增和删除操作add(特指插入)和remove，LinkedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。
ArrayList和Vector的区别
Vector和ArrayList几乎是完全相同的,唯一的区别在于Vector是同步类(synchronized)，属于强同步类。因此开销就比ArrayList要大，访问要慢。
正常情况下,大多数的Java程序员使用ArrayList而不是Vector,因为同步完全可以由程序员自己来控制。
Vector每次扩容请求其大小的2倍空间，而ArrayList是1.5倍。
Vector还有一个子类Stack。
ArrayList
LinkedList
Vector
Set
HashSet
LinkedHashSet
TreeSet
Map
Map中的key:
无序的、不可重复的，使用Set存储所有的key→key所在的类要重写equals()和hashCode() （以HashMap为例）
Map中的value:
无序的、可重复的，使用Collection存储所有的value —>value所在的类要重写equals()
一个键值对：key-value构成了一个Entry对象。
Map中的entry:无序的、不可重复的，使用Set存储所有的entry
Map:双列数据，存储key-value对的数据
HashMap:作为Map的主要实现类；线程不安全的，效率高；可以存储null的key和value
LinkedHashMap:保证在遍历map元素时，可以按照添加的顺序实现遍历。
在原有的HashMap底层结构基础上，添加了一对指针，指向前一个和后一个元素。
对于频繁的遍历操作，此类执行效率高于HashMap。
TreeMap:保证按照添加的key-value对进行排序，实现排序遍历。
此时考虑key的自然排序或定制排序
底层使用红黑树
Hashtable:作为古老的实现类；线程安全的，效率低；不能存储null的key和value
Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型
HashMap
HashMap的底层实现原理？
1.JDK7中
HashMap map = new HashMap():
在实例化以后，底层创建了长度是16的一维数组Entry[] table。
map.put(key1,value1):
首先，调用key1所在类的hashCode()计算key1哈希值，此哈希值经过某种算法计算以后，得到在Entry数组中的存放位置。
如果此位置上的数据为空，此时的key1-value1添加成功。 ----情况1
如果此位置上的数据不为空，(意味着此位置上存在一个或多个数据(以链表形式存在)),比较key1和已经存在的一个或多个数据的哈希值：
如果key1的哈希值与已经存在的数据的哈希值都不相同，此时key1-value1添加成功。----情况2
如果key1的哈希值和已经存在的某一个数据(key2-value2)的哈希值相同，继续比较：调用key1所在类的equals(key2)方法，比较：
如果equals()返回false:此时key1-value1添加成功。----情况3
如果equals()返回true:使用value1替换value2。
补充：关于情况2和情况3：此时key1-value1和原来的数据以链表的方式存储。
在不断的添加过程中，会涉及到扩容问题，当超出临界值(且要存放的位置非空)时，扩容。默认的扩容方式：扩容为原来容量的2倍，并将原有的数据复制过来。
2.JDK8中
jdk8 相较于jdk7在底层实现方面的不同：
1. new HashMap():底层没有创建一个长度为16的数组
2. jdk 8底层的数组是：Node[],而非Entry[]
3. 首次调用put()方法时，底层创建长度为16的数组
4. jdk7底层结构只有：数组+链表。jdk8中底层结构：数组+链表+红黑树。
4.1 形成链表时，七上八下（jdk7:新的元素指向旧的元素。jdk8：旧的元素指向新的元素）
4.2 当数组的某一个索引位置上的元素以链表形式存在的数据个数 > 8 且当前数组的长度 > 64时，此时此索引位置上的所数据改为使用红黑树存储。
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默认容量，16
DEFAULT_LOAD_FACTOR：HashMap的默认加载因子：0.75
threshold：扩容的临界值，=容量*填充因子：16 * 0.75 => 12
TREEIFY_THRESHOLD：Bucket中链表长度大于该默认值，转化为红黑树:8
MIN_TREEIFY_CAPACITY：桶中的Node被树化时最小的hash表容量:64
LinkedHashMap
TreeMap
HashTable
Properties
比较器
在Java中经常会涉及到对象数组的排序问题，那么就涉及到对象之间的比较问题。
Java实现对象排序的方式有两种：
自然排序：java.lang.Comparable
定制排序：java.util.Comparator
自然排序：java.lang.Comparable
Comparable接口强行对实现它的每个类的对象进行整体排序。这种排序被称为类的自然排序。
实现 Comparable 的类必须实现 compareTo(Object obj) 方法，两个对象即通过 compareTo(Object obj) 方法的返回值来比较大小。
如果当前对象this大于形参对象obj，则返回正整数，
如果当前对象this小于形参对象obj，则返回负整数，
如果当前对象this等于形参对象obj，则返回零。
实现Comparable接口的对象列表（和数组）可以通过 Collections.sort 或Arrays.sort进行自动排序。实现此接口的对象可以用作有序映射中的键或有序集合中的元素，无需指定比较器。
对于类 C 的每一个 e1 和 e2 来说，当且仅当 e1.compareTo(e2) == 0 与e1.equals(e2) 具有相同的 boolean 值时，类 C 的自然排序才叫做与 equals一致。建议（虽然不是必需的）最好使自然排序与 equals 一致。
Comparable 的典型实现：(默认都是从小到大排列的)
String：按照字符串中字符的Unicode值进行比较
Character：按照字符的Unicode值来进行比较
数值类型对应的包装类以及BigInteger、BigDecimal：按照它们对应的数值大小进行比较
Boolean：true 对应的包装类实例大于 false 对应的包装类实例
Date、Time等：后面的日期时间比前面的日期时间大
class Goods implements Comparable {
private String name;
private double price;
//按照价格，比较商品的大小
@Override
public int compareTo(Object o) {
if(o instanceof Goods) {
Goods other = (Goods) o;
if (this.price > other.price) {
return 1;
} else if (this.price < other.price) {
return -1;
}
return 0;
}
throw new RuntimeException("输入的数据类型不一致");
}
//构造器、getter、setter、toString()方法略
}
public class ComparableTest{
public static void main(String[] args) {
Goods[] all = new Goods[4];
all[0] = new Goods("《红楼梦》", 100);
all[1] = new Goods("《西游记》", 80);
all[2] = new Goods("《三国演义》", 140);
all[3] = new Goods("《水浒传》", 120);
Arrays.sort(all);
System.out.println(Arrays.toString(all));
}
}
定制排序：java.util.Comparator
当元素的类型没有实现java.lang.Comparable接口而又不方便修改代码，或者实现了java.lang.Comparable接口的排序规则不适合当前的操作，那么可以考虑使用 Comparator 的对象来排序，强行对多个对象进行整体排序的比较。
重写compare(Object o1,Object o2)方法，比较o1和o2的大小：如果方法返回正整数，则表示o1大于o2；如果返回0，表示相等；返回负整数，表示o1小于o2。
可以将 Comparator 传递给 sort 方法（如 Collections.sort 或 Arrays.sort），从而允许在排序顺序上实现精确控制。
还可以使用 Comparator 来控制某些数据结构（如有序 set或有序映射）的顺序，或者为那些没有自然顺序的对象 collection 提供排序。
@Test
public void test(){
String[] arr = new String[]{"AA","CC","KK","MM","GG","JJ","DD"};
Arrays.sort(arr,new Comparator(){
//按照字符串从大到小的顺序排列
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
if(o1 instanceof String && o2 instanceof String){
String s1 = (String) o1;
String s2 = (String) o2;
return -s1.compareTo(s2);
}
throw new RuntimeException("输入的数据类型不一致");
}
});
System.out.println(Arrays.toString(arr));
}