Java高级特性 - 集合框架（1）
简介
Java集合框架对于数据的操作提供了良好的接口，是Java语言中非常普遍，也是非常重要的部分，熟练掌握很重要。 本实训将从整个集合框架的体系介绍重要的集合框架类，及其基本原理和使用方法。
第1关：集合的基本使用
- 任务描述
- 相关知识
- 集合是什么
- 为什么使用集合
- 怎么创建集合
- 如何向集合中添加数据
- 编程要求
- 测试说明
任务描述
本关任务：创建集合并添加数据。
相关知识
为了完成本关任务你需要知道：
1.集合是什么；
2.为什么使用集合；
3.怎么创建集合；
4.如何向集合中添加数据。
集合是什么
JAVA中的集合：是一个工具类，就像是容器，存储任意数量具有共同属性的集合。
例如：购物车是商品的集合，军队是军人的集合。
为什么使用集合
我们已经知道集合就是能存储大量数据的一个容器，但是咱们在Java入门的时候学过数组，数组也是一个能存储大量数据的容器，好像也可以满足日常开发的需求，那我们为什么要使用集合呢？
如果说之前学习的数组是一根打狗棒的话，那我们将要学习的集合就可以看做是一根如意金箍棒了。
集合和数组有如下区别：
-
数组的长度固定，集合的长度可变；
-
数组只能通过下标访问元素，类型固定，而有的集合可以通过任意类型查找所映射的具体对象。
怎么创建集合
我们来创建一个简单的集合：
1.导包
import java.util.ArrayList;
2.创建集合
ArrayList list = new ArrayList();
如何向集合中添加数据
list.add("hello");list.add(2018);
编程要求
请仔细阅读右侧代码，根据方法内的提示，在Begin - End区域内进行代码补充，创建ArrayList集合并且向集合中添加数据，具体要求如下：
-
添加字符串类型数据：
https:www.educoder.net； -
添加double类型数据：
2018.423； -
在方法中返回你创建的集合对象。
测试说明
补充完代码后，点击测评，平台会对你编写的代码进行测试，当你的结果与预期输出一致时，即为通过。
预期输出： https:www.educoder.net 2018.423
开始你的任务吧，祝你成功！
package step1;
// 导包
/********** Begin **********/
import java.util.ArrayList;
/********** End **********/
public class HelloWorld {
@SuppressWarnings("unchecked")
public ArrayList getList() {
/********** Begin **********/
ArrayList List =new ArrayList();
List.add("https:www.educoder.net");
List.add(2018.423);
return List;
/********** End **********/
}
}
第2关：ArrayList集合的增删改查
- 任务描述
- 相关知识
- 获取集合中的数据
- 修改集合中的数据
- 删除集合中的数据
- 编程要求
- 测试说明
任务描述
本关任务：完成对集合中数据的增删改查。
相关知识
为了完成本关任务，你需要学习：
1.怎么获取集合中的数据；
2.怎么修改集合中的数据；
3.怎么删除集合中的数据。
获取集合中的数据
使用get(index)即可获取集合中的数据，和数组相同，index为角标，从0开始。 例如：
ArrayList list = new ArrayList();list.add("张无忌");list.add(18);String name = (String)list.get(0);int age = (int)list.get(1);System.out.println("姓名：" + name + " 年龄：" + age);
输出：
姓名：张无忌 年龄：18
看到这里你可能会有疑问：
String name = (String)list.get(0);
为什么使用集合的get()方法获取到数据之后还需要(String)强转数据类型呢？
这是因为我们在定义集合的时候并没有给定一个数据类型，所以集合中的元素，可以是任意类型的对象（Object），如果把某个对象放入集合，则会忽略它的类型，而把它当做Object类处理。
这样我们在从集合中获取数据的时候，默认也会将它看做是Object类型，所以我们在使用的时候需要强转成对应类型。
修改集合中的数据
使用set(index, element)方法即可修改集合中的数据，第一个参数代表索引，即修改集合第几个位置的元素，index从0开始，第二个参数element是要修改的数据。
例如：
ArrayList list = new ArrayList();list.add("张无忌");list.add(18);String name = (String)list.get(0);int age = (int)list.get(1);System.out.println("姓名：" + name + " 年龄：" + age);list.set(0,"张三丰"); //修改集合的第一个元素name = (String)list.get(0);System.out.println("姓名：" + name + " 年龄：" + age);
输出：
姓名：张无忌 年龄：18 姓名：张三丰 年龄：18
删除集合中的数据
使用remove(index)或remove(element)方法即可删除元素，remove方法是一个重载的方法，第一种可以根据索引位置删除元素，第二种可以根据元素的引用来删除集合中对应的元素。
如下：
ArrayList list = new ArrayList();list.add("张无忌");list.add(18);//List集合的toString可以输出数组中所有的数据System.out.println(list.toString());Object obj1 = list.get(0);list.remove(obj1); //根据元素的引用删除元素System.out.println(list.toString());list.remove(0); //根据索引删除元素System.out.println(list.toString());
输出：
[张无忌, 18] [18] []
请你思考一个问题：
ArrayList list = new ArrayList();list.add("张无忌");list.add(18);
对于上述代码，要删除所有元素，应该使用remove(0),remove(0)还是remove(0),remove(1)?
编程要求
请仔细阅读右侧代码，根据方法内的提示，在Begin - End区域内进行代码补充，具体任务如下：
-
删除集合的第一个和最后一个元素；
-
添加两个字符串：
hello，educoder至集合中； -
修改集合的第三个元素，改为：
list； -
输出集合中所有的元素。
测试说明
补充完代码后，点击测评，平台会对你编写的代码进行测试，当你的结果与预期输出一致时，即为通过。
测试输入：
4 张三 李四 王五 赵六
预期输出：
李四 王五 list educoder
提示，获取数组的长度：
ArrayList list = new ArrayList();list.add(1);list.add(3);System.out.println(list.size());
输出：2
开始你的任务吧，祝你成功！
package step2;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Scanner;
public class HelloWorld {
@SuppressWarnings("unchecked")
public static void main(String[] args) {
//获取输入的数据并添加至集合
Scanner sc = new Scanner(System.in);
ArrayList list = new ArrayList<>();
int length = sc.nextInt();
for(int i =0 ; i< length; i++){
list.add(sc.next());
}
/********** Begin *********/
list.remove(list.size()-1);
list.remove(0);
list.add("hello");
list.add("educoder");
list.set(2,"list");
int size=list.size();
for(int i=0;i第3关：集合的体系结构
- 任务描述
- 相关知识
- 集合的体系结构
- 如何使用常见的集合
- 面试官
- 编程要求
- 测试说明
任务描述
本关任务：定义四种开发中常用的集合并添加数据。
相关知识
为了完成本关任务，你需要掌握：
1.集合的体系结构；
2.如何创建常见的集合。
在前两个关卡中我们学习的ArrayList集合只是集合的一个部分，Java中的集合可没那么简单呢，Java中的集合是一个大家族，接下来我们就来见识一下这个家族吧。
集合的体系结构
Java中的集合分为两大家族，一个是Collection家族，Collection家族有三大成员：List、Queue、Set，这三大成员有三个子类（实际还有很多，这里不一一列举）分别是，ArrayList，LinkedList，HashSet，这个家族有一个特点，那就是他们都是单身，集合中的元素都是独立存在的。
另一个就是Map家族了，这个家族的特点就是他们都是成双成对（key和value）一起出现的，让Collection家族很是羡慕啊^_^。
如何使用常见的集合
创建LinkedList集合，并添加数据
LinkedList list = new LinkedList();list.add("hello");
创建HashSet集合，并添加数据
HashSet set = new HashSet();set.add("hello");
创建HashMap集合，并添加数据
HashMap map = new HashMap();map.put("name","张三");
以上就是创建几个常用集合创建实例并添加数据的方式，可以看到我们使用的方式除了LinkedList之外都是父类的引用指向子类对象，相信你还不陌生，这个我们在学习多态这个知识点的时候讲过，这种方式可以大大的提高程序的可扩展性。
通过上述代码可以发现Map集合添加数据和Collection家族成员添加数据的方式不一样，Map集合添加数据必须有两个，即一个是Key一个是Value。
面试官
Duang Duang Duang面试官来啦，快坐好，摆好姿势。
好了，我要开始提问了： 问：Set集合与List集合有什么区别呢？ 答：Set集合中的数据不可重复，数据是无序的，List集合的数据可以重复，数据是有序的。
问：就没啦？[严肃脸] 答：哦哦，还有，Set检索效率低下，删除和插入效率高，插入和删除不会引起元素位置改变，List和数组类似，可以动态增长，根据实际存储的数据的长度自动增长List的长度。查找元素效率高，插入删除效率低，因为会引起其他元素位置改变。
问：Map集合中的元素可以重复吗？ 答：不可以！
问：你说一说，LinkedList和ArrayList的区别吧。 答：好嘞，LinkedList集合增删速度更快，ArrayList改查更快。
问：咳咳咳，下一位！ 答：诶诶诶，别呀，我还没说完呢：
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。LinkedList是双向链表。- 对于随机访问
get和set，ArrayList觉得优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。
面试官：嗯，这次算你过关，等下次通知吧！
我：……
编程要求
请仔细阅读右侧代码，根据方法内的提示，在Begin - End区域内进行代码补充，具体任务如下：
- 分别定义
HashSet、ArrayList、LinkedList、HashMap集合。并向每一个集合中添加www.educoder.net，Map集合的key设置为address，最后将每一个集合返回。
测试说明
补充完代码后，点击测评，平台会对你编写的代码进行测试，当你的结果与预期输出一致时，即为通过。
测试输入：无 预期输出： www.educoder.net www.educoder.net www.educoder.net www.educoder.net
开始你的任务吧，祝你成功！
package step3;
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
import java.util.HashMap;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Map;
public class HelloWorld {
public HashSet getHashSet(){
/********** Begin **********/
HashSet hs=new HashSet();
hs.add("www.educoder.net");
return hs;
/********** End **********/
}
public ArrayList getArrayList(){
/********** Begin **********/
ArrayList al=new ArrayList();
al.add("www.educoder.net");
return al;
/********** End **********/
}
public LinkedList getLinkedList(){
/********** Begin **********/
LinkedList ll=new LinkedList();
ll.add("www.educoder.net");
return ll;
/********** End **********/
}
public Map getHashMap(){
/********** Begin **********/
HashMap hm=new HashMap();
hm.put("address","www.educoder.net");
return hm;
/********** End **********/
}
}
第4关：泛型
- 任务描述
- 相关知识
- 什么是泛型
- 如何使用泛型
- 编程要求
- 测试说明
任务描述
本关任务：使用泛型创建集合对象。
相关知识
为了完成本关任务，你需要掌握： 1.什么是泛型；
2.如何使用泛型。
什么是泛型
什么是泛型呢？简单的来说，泛型可以理解为：类型参数，那什么又是类型参数呢？
我们知道一个方法void hello(String name)如果指定了一个字符串类型的参数，那方法的调用者就只能传递String类型的参数才能正确的使用这个方法了，否则就报错，其实泛型也是一样，只不过在这里泛型用在集合上，即指定集合中只能放某一种类型的元素。
你要往ATM机中存钱，就只能放毛爷爷，而不能放冥币，这就是泛型，指定只能用一种类型。
如何使用泛型
泛型使用的是一对尖括号定义的，如：List 指定的就是在List集合中只能放String类型的数据。
接下来我们来一个对比评测，看一看使用泛型和不使用泛型的区别。
不使用泛型：
List list1 = new ArrayList();list1.add("www.educoder.net");String str1 = (String)list1.get(0);
使用泛型：
Listlist2 = new ArrayList (); list2.add("www.educoder.net");String str2 = list.get(0); //可以发现在这里我们不用强转数据类型了
当然泛型不仅仅只有这么一点用途，在开发中处处可见泛型，在之后的章节中我们会更深一步的了解。
可能你会有疑问，为什么我要使用泛型啊，使用泛型有什么好处呢？ 答：好处如下：
-
类型安全，通过知道使用泛型定义的变量的类型限制，编译器可以更有效地提高Java程序的类型安全；
-
消除强制类型转换，消除源代码中的许多强制类型转换。这使得代码更加可读，并且减少了出错机会。所有的强制转换都是自动和隐式的；
-
提高性能。
编程要求
请仔细阅读右侧代码，根据方法内的提示，在Begin - End区域内进行代码补充，具体任务如下：
-
创建一个只能存储
String类型数据的List集合； -
将程序输入的数据存入
List集合中； -
输出集合中所有的数据。
提示：list.size()方法可以获取集合的长度。
测试说明
补充完代码后，点击测评，平台会对你编写的代码进行测试，当你的结果与预期输出一致时，即为通过。
测试输入： 张三 李四 王五
预期输出： 集合的第1个数据为：张三 集合的第2个数据为：李四 集合的第3个数据为：王五
开始你的任务吧，祝你成功！
package step4;
import java.util.*;
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
Scanner sc = new Scanner(System.in);
//程序会输入三次数据
/********** Begin **********/
List list=new ArrayList();
for(int i=0;i<3;i++){
list.add(sc.next());
}
System.out.println("集合的第1个数据为："+list.get(0));
System.out.println("集合的第2个数据为："+list.get(1));
System.out.println("集合的第3个数据为："+list.get(2));
/********** End **********/
}
}
第5关：Map集合的增删改查
- 任务描述
- 相关知识
- Map集合的特点
- 如何操作Map集合
- 编程要求
- 测试说明
任务描述
本关任务：对Map集合进行增删改查操作。
相关知识
为了完成本关任务，你需要掌握： 1.Map集合的特点；
2.如何操作Map集合。
Map集合的特点
有三点需要你记住：
-
Map提供了一种映射关系，其中的元素是以键值对（key-value）的形式存储的，能够根据key快速查找value； -
键（
key）值不可重复，值（value）是可以的，通过key可以查找value； -
Map支持泛型，形式如：Map。
如何操作Map集合
1.定义和添加数据：Map集合支持泛型，所以我们定义的时候一般会带有泛型，公式：Map，K和V可以是指定为任何对象，注意：泛型指的是类，也就是K和V只能是对象而不能是基础数据类型。
2.删除、修改和获取数据。
Mapmap.put("name","张三");map.put("sex","男");System.out.println("姓名：" + map.get("name") + "性别：" + map.get("sex"));//修改数据 使用 map.put(key) 方法map.put("name","李四");//因为key不能重复，所以修改数据和添加数据使用的同一个方法System.out.println("姓名：" + map.get("name") + "性别：" + map.get("sex"));//删除数据 使用 map.remove(key)方法map.remove("name");System.out.println(map.toString());//map.toString方法可以直接输出map集合中的数据
输出结果：
姓名：张三性别：男 姓名：李四性别：男 {sex=男}
编程要求
请仔细阅读右侧代码，根据方法内的提示，在Begin - End区域内进行代码补充，具体任务如下：
-
向
menuDict集合中添加一道菜名lamb，它的价格是50； -
获取
menuDict集合中的fish的价格并打印出来； -
将
menuDict集合中的fish的价格改为100； -
删除
menuDict集合中noodles这道菜； -
输出新的
menuDict菜单。
测试说明
补充完代码后，点击测评，平台会对你编写的代码进行测试，当你的结果与预期输出一致时，即为通过。
pizza 40 noodles 30 carrot 20 turkey 34 fish 37
预期输出：
37 {pizza=40,turkey=34,fish=100,lamb=50,carrot=20}
开始你的任务吧，祝你成功！
package step5;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Scanner;
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
Map menuDict = new HashMap<>();
Scanner sc = new Scanner(System.in);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
menuDict.put(sc.next(),sc.nextInt());
}
/********** Begin **********/
menuDict.put("lamb",50);
System.out.println(menuDict.get("fish"));
menuDict.put("fish",100);
menuDict.remove("noodles");
System.out.println(menuDict.toString());
/********** End **********/
}
}
第6关：选择题
任务描述
本关任务：根据所学知识完成选择测试题。
1.
在Java中，以下（ C ）类的对象以键值对（key-value）的方式存储对象
A、java.util.List
B、java.util.ArrayList
C、java.util.HashMap
D、java.util.LinkedList