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

1. import java.util.ArrayList;

2.创建集合

1. ArrayList list = new ArrayList();

如何向集合中添加数据

1. list.add("hello");
2. 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：

1. ArrayList list = new ArrayList();
2. list.add("张无忌");
3. list.add(18);
5. String name = (String)list.get(0);
6. int age = (int)list.get(1);
8. 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：

1. 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：

1. ArrayList list = new ArrayList();
2. list.add("张无忌");
3. list.add(18);
5. String name = (String)list.get(0);
6. int age = (int)list.get(1);
8. System.out.println("姓名：" + name + " 年龄：" + age);
10. list.set(0,"张三丰"); //修改集合的第一个元素
12. name = (String)list.get(0);
14. 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：

1. ArrayList list = new ArrayList();
2. list.add("张无忌");
3. list.add(18);
4. //List集合的toString可以输出数组中所有的数据
5. System.out.println(list.toString());
6. Object obj1 = list.get(0);
7. list.remove(obj1); //根据元素的引用删除元素
9. System.out.println(list.toString());
11. list.remove(0); //根据索引删除元素
13. System.out.println(list.toString());

输出：

[张无忌, 18] [18] []

请你思考一个问题：

1. ArrayList list = new ArrayList();
2. list.add("张无忌");
3. 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：

1. ArrayList list = new ArrayList();
2. list.add(1);
3. list.add(3);
4. 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

1. LinkedList list = new LinkedList();
2. list.add("hello");

创建HashSet集合，并添加数据

1. HashSet set = new HashSet();
2. set.add("hello");

创建HashMap集合，并添加数据

1. HashMap map = new HashMap();
2. 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：

1. List list1 = new ArrayList();
2. list1.add("www.educoder.net");
3. String str1 = (String)list1.get(0);

使用泛型：

1. List list2 = new ArrayList();
2. list2.add("www.educoder.net");
3. 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：

1. 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；

2. 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；

3. 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：

1. 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；

2. 键（key）值不可重复，值（value）是可以的，通过key可以查找value；

3. 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。

1. Map map = new HashMap();
2. map.put("name","张三");
3. map.put("sex","男");
5. System.out.println("姓名：" + map.get("name") + "性别：" + map.get("sex"));
7. //修改数据 使用 map.put(key) 方法
8. 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
10. System.out.println("姓名：" + map.get("name") + "性别：" + map.get("sex"));
12. //删除数据 使用 map.remove(key)方法
13. map.remove("name");
15. 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