java --- 集合进阶
目录
一、单列集合顶层接口 Collection
1.1 基本方法
1.2 Collection 的遍历方式
二、list集合
1.2 ArrayList
Vector 底层结构
1.3 LinkedList
ArrayList 和 LinkedList 比较
三、set接口
3.1、Set 接口和常用方法
3.2 HashSet
HashSet 底层机制（HashMap）
3.3 LinkedHashSet
3.4 TreeSet
四、双列集合Map
4.1 Map 接口实现类的特点
4.2 Map 接口和常用方法
4.3 Map 接口的三种遍历方法
法一：先获取key的单列集合，再通过key获取vale
法二 获取每个键值对，再getKey ,getValue
法三：lambda表达式，利用Map的forEach方法
4.4 HashMap
4.5 LinkedHashMap
4.6 TreeMap
一、单列集合顶层接口 Collection
1.1 基本方法
常用方法：
Collection是一个接口，我们不能直接创建对象，需要通过他实现类的对象
1.2 Collection 的遍历方式
迭代器遍历
public class collection {
public static void main(String[] args) {
Collection c1 = new ArrayList<>(10);
c1.add("zhangsan");
c1.add("lisi");
c1.add("wangwu");
c1.add("maliu");
//迭代器的遍历
Iterator it = c1.iterator();
while(it.hasNext()){
String s = it.next();//返回当前元素，并向后移动
System.out.println(s);
}
System.out.println(it.hashCode());
System.out.println(it);
}
} 注意点
Collection接口遍历元素：增强 for 循环
所有的单列集合还有数组都可以通过增强for循环遍历
这里和C++的用法是一样的
//使用增强for
for(String s : c1){
System.out.println(s);
}使用lambda简化forEach遍历
二、list集合
List相比于Colection最大的改变就是加入了索引
2.1 List接口常用方法：
- void add (int index,Object ele) ：在index位置插入ele元素；
- boolean addAll (int index,Collection eles) ：从index位置开始将eles集合中的所有元素添加进来；
- Object get (int index) ：获取指定index位置的元素；
- int indexOf (Object obj) ：返回obj在集合中首次出现的位置；
- int lastIndexOf (Object obj) ：返回obj在集合中末次出现的位置；
- Object remove (int index) ：移除指定index位置的元素，并返回此元素；
- Object set (int index,Object ele) ：设置指定index的位置的元素为ele，相当于是替换；
- List subList (int fromIndex,int toIndex) ：返回从fromIndex到toIndex位置的子集合；
public static void main(String[] args) {
//向上转型，用List来接收ArrayList
List l1 = new ArrayList();
//1. void add (int index,Object ele) ：在index位置插入ele元素；
l1.add(1);
l1.add(2);
l1.add(3);
System.out.println(l1);//[1, 2, 3]
//2. boolean addAll (int index,Collection eles) ：从index位置开始将eles集合中的所有元素添加进来；
List l2 = new ArrayList();
l2.add(10);l2.add(20);
l1.addAll(l2);
System.out.println(l1);//[1, 2, 3, 10, 20]
//3. Object get (int index) ：获取指定index位置的元素；
Object o1 = l1.get(0);
Object o2 = l1.get(3);
//4. int indexOf (Object obj) ：返回obj在集合中首次出现的位置；
int x1 = l1.indexOf(10);
int x2 = l1.indexOf(1);
//5. int lastIndexOf (Object obj) ：返回obj在集合中末次出现的位置；
int x3 = l1.indexOf(20);
int x4 = l1.indexOf(2);
//6. Object remove (int index) ：移除指定index位置的元素，并返回此元素；
Object o3 = l1.remove(0);
System.out.println(l1);
//7. Object set (int index,Object ele) ：设置指定index的位置的元素为ele，相当于是替换；
l1.set(0,666);
System.out.println(l1);
//8. List subList (int fromIndex,int toIndex) ：返回从fromIndex到toIndex位置的子集合；
List l3 = l1.subList(0,2);
System.out.println(l3);
}1.2 ArrayList
- ArrayList 是由数组来实现数据存储的；
- ArrayList基本等同于 Vector ，除了 ArrayList是线程不安全的，但执行效率高，在多线程的情况下不建议用ArrayList；
Vector 底层结构
- Vector 底层也是一个对象数组，protected Object[ ] elementData；
- Vector 是线程同步的，即线程安全，Vector类的操作方法带有synchronized
- 在开发中，需要线程同步安全时，考虑使用Vector
底层原理
扩容机制
1.3 LinkedList
- LinkedList 实现了双向链表和双端队列的特点
- 可以添加任意元素（元素可以重复），包括null；
- 线程不安全，没有实现同步
- LinkedList底层维护了一个双向链表；
- LinkedList中维护了两个属性first和last分别指向 首节点 和 尾节点；
- 每个节点（Node对象），里面又维护了prev、next、item三个属性，其中通过prev指向前一个，通过next指向后一个节点，最终完成双向链表；
- 所以 LinkedList的元素的添加和删除不是通过数组完成的，相对来说效率较高；
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedList;
public class LinkListCRUD {
public static void main(String[] args) {
LinkedList linkedList = new LinkedList();
//增
linkedList.add(1);//size=0添加一个新节点，首尾指针都指向这个新节点
linkedList.add(2);//last指向新节点，first还是指向第一个节点，next指向新节点
linkedList.add(3);
System.out.println("增后： "+linkedList);
//删
linkedList.remove();//默认删除第一个
System.out.println("删后： "+linkedList);//就是去掉指针
//改
linkedList.set(1,999);
System.out.println("改后： "+linkedList);
//查
//get(1) 得到双向链表的第二个对象
Object o = linkedList.get(1);
System.out.println(o);//999
//因为LinkedList是实现了List接口，所以遍历方式：
Iterator iterator = linkedList.iterator();
while (iterator.hasNext()) { //快捷输入itit
Object next = iterator.next();
System.out.println(next);
}
//还有增强for 和普通for 遍历
}
}
ArrayList 和 LinkedList 比较
| 集合 | 底层结构 | 增删的效率 | 改查的效率 |
|---|---|---|---|
| ArrayList | 可变数组 | 较低，数组扩容 | 较高 |
| LinkedList | 双向链表 | 较高，通过链表追加 | 较低 |
如何选择 ArrayList 和 LinkedList :
- 如果改查的操作较多，选择 ArrayList；
- 如果增删的操作较多，选择 LinkedList；
- 一般程序中，80%-90%都是查询，因此大部分会使用ArrayList；
- 在项目中，灵活选择，可以一个模块用LinkedList，一个模块用ArrayList；
多线程的情况还是考虑 Vector ，因为它是线程安全的
三、set接口
Set 接口介绍：
- 无序（添加和取出的顺序不一致），没有索引；
- 不允许重复元素，所以最多包含一个null；
- JDK API 中Set的常用实现类有：HashSet 和 TreeSet；
3.1、Set 接口和常用方法
Set 接口的常用方法
- 和 List 接口一样，Set 接口也是 Collection 的子接口，所以常用方法和Collection接口一样
Set 接口的遍历方式
- 同 Collection 的遍历一样：
- 迭代器遍历
- 增强 for
- 但 不能用索引 的方式来获取； （因为Set无序）
public class Set1 {
public static void main(String[] args) {
//Set是接口，不能直接实现，通过他的实现类Hashset来模拟
//Set不能放重复元素
//Set遍历的时候无序，和放入顺序不同,但是有固定的顺序
Set s1 = new HashSet();
s1.add("xx1");
s1.add("xx2");
s1.add("xx3");
s1.add("xx4");
System.out.println(s1);
//迭代器遍历
Iterator it = s1.iterator();
while(it.hasNext()){
Object o1 =it.next();
System.out.println(o1);
}
System.out.println("hhhhhhh");
//增强for遍历
for(Object o : s1){
System.out.println(o);
}
//不能索引遍历，且set接口对象没有get()方法
}
}3.2 HashSet
- HashSet实现了Set接口；
- HashSet实际上是HashMap，可以从源码看出；
- 可以存放 null 值，但是只能有一个null；
- HashSet 不保证元素是有序的，取决于hash后，再确定索引的结果；
- 不能有重复元素 / 对象；
import java.util.HashSet;
public class HashSet1 {
public static void main(String[] args) {
HashSet hs = new HashSet();
hs.add("zhangsan");
hs.add("lisi");
hs.add("wangwu");
hs.add("maliu");
System.out.println(hs);
hs.remove("lisi");
}
}HashSet 底层机制（HashMap）
HashSet 底层其实是HashMap，HashMap底层是（数组+链表+红黑树）（链地址法）
3.3 LinkedHashSet
- LinkedHashSet 是 HashSet 的子类，继承HashSet，实现了Set接口；
- LinkedHashSet 底层是一个 LinkedHashMap，底层维护了一个 数组+双向链表；
- LinkedHashSet 根据元素的 hashCode 值来决定元素的存储位置，同时使用链表维护元素的次序，这使得元素看起来是以插入顺序保存的；
- LinkedHashSet 不允许添加重复元素；
3.4 TreeSet
TreeSet的独特之处在于它的构造器可以传入比较器，所以TreeSet常用来排序，
TreeSet 底层是 TreeMap
public static void main(String[] args) {
TreeSet t1 = new TreeSet();
t1.add("aaa");
t1.add("x");
t1.add("bb");
t1.add("hhhh");
System.out.println(t1);//默认排序：首字母ASCII由小到大
//[aaa, bb, hhhh, x]
//如果我们想按字符串大小排序
//使用TreeSet提供的一个构造器，传入一个比较器（匿名内部类）指定排序规则
TreeSet t2 = new TreeSet(new Comparator() {
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
return ((String)o1).length() - ((String)o2).length();
}
});
t2.add("aaa");
t2.add("x");
t2.add("bb");
t2.add("hhhh");
System.out.println(t2);//按照字符串长度排序
//[x, bb, aaa, hhhh]
}四、双列集合Map
Map为双列集合，Set集合的底层也是Map，只不过有一列是常量所占，只使用到了一列
4.1 Map 接口实现类的特点
- Map 与 Collection 并列存在，用于保存具有映射关系的数据：Key - Value；
- Map 中的 Key 和 Value 可以是任何引用类型的数据，会封装到 HashMap$Node对象中；
- Map中的 Key 不允许重复，原因和 HashSet 一样;
- Map 中的 Value 可以重复；
- Map 的 Key 可以为 null，value 也可以为 null，但 key 为 null 只能有一个；
- 常用 String 类作为 Map 的 key，当然，其他类型也可以，但不常用；
- Key 和 Value 之间存在单向一对一关系，即通过指定的 Key 总能找到对应的 Value；
4.2 Map 接口和常用方法
- put ：添加
- remove ： 根据键删除映射关系
- get ： 根据键获取值
- size ： 获取元素个数
- isEmpty ： 判断个数是否为0
- clear ： 清除
- containsKey ： 查找键是否存在
public static void main(String[] args) {
Map m1 = new HashMap();
m1.put("zhangsan",100);
m1.put("lisi",99);
m1.put("wangwu",98);
m1.put("maliu",97);
System.out.println(m1);//{lisi=99, zhangsan=100, maliu=97, wangwu=98}
System.out.println(m1.get("zhangsan"));
System.out.println(m1.get("maliu"));
System.out.println(m1.size());
System.out.println(m1.isEmpty());
System.out.println(m1.containsKey("wangwu"));
m1.clear();
System.out.println(m1);
}4.3 Map 接口的三种遍历方法
法一：先获取key的单列集合，再通过key获取vale
keySet（）
public class Map遍历 {
public static void main(String[] args) {
Map m1 = new HashMap();
m1.put("zhangsan",100);
m1.put("lisi",99);
m1.put("wangwu",98);
m1.put("maliu",97);
//方法一：先获取键(先获取key的单列集合)，再通过键获取值
//1.增强for
Set keys = m1.keySet();
for(String k : keys){
System.out.println(k + " - "+m1.get(k));
}
System.out.println();
//2.迭代器
Iterator it1 = keys.iterator();
while(it1.hasNext()){
Object s = it1.next();
System.out.println(s+" - "+m1.get(s));
}
System.out.println();
//3.lambda表达式
keys.forEach(str ->{
System.out.println(str + " - "+m1.get(str));
});
}
} 法二 获取每个键值对，再getKey ,getValue
entrySet（）
public class map遍历02_entrySet {
public static void main(String[] args) {
Map m1 = new HashMap();
m1.put("zhangsan",100);
m1.put("lisi",99);
m1.put("wangwu",98);
m1.put("maliu",97);
Set> setentry = m1.entrySet();
//接下来就是三种遍历，和keySet一样的
for(Map.Entry e1 : setentry){
String k = e1.getKey();
Integer v = e1.getValue();
System.out.println(k+" - "+v);
}
System.out.println();
//迭代器
Iterator> it = setentry.iterator();
while(it.hasNext()){
Map.Entry tmp = it.next();
String k = tmp.getKey();
Integer v = tmp.getValue();
System.out.println(k+" - "+v);
}
System.out.println();
//lamdba表达式
setentry.forEach(tmp ->{
String k = tmp.getKey();
Integer v = tmp.getValue();
System.out.println(k+" - "+v);
});
}
} 法三：lambda表达式，利用Map的forEach方法
public class Map遍历03_lambda {
public static void main(String[] args) {
Map m1 = new HashMap();
m1.put("zhangsan",100);
m1.put("lisi",99);
m1.put("wangwu",98);
m1.put("maliu",97);
//利用forEach可以直接进行遍历
m1.forEach(new BiConsumer() {
@Override
public void accept(String k, Integer v) {
System.out.println(k+" - "+v);
}
});
System.out.println();
//lambda表达式改进
m1.forEach((k,v)->{
System.out.println(k+" - "+v);
});
}
} 4.4 HashMap
- Map 接口的常用实现类：HashMap、Hashtable、Properties;
- HashMap 是 Map 接口使用频率最高的实现类；
- HashMap 是以 key - value 对的形式来存储的；
- key 不能重复添加，但value可以，都允许使用null；
- 如果添加相同的 key，则会覆盖原来的 key - value，等同于修改；
- 与 HashSet一样，不保证映射的顺序，因为底层是以哈希表的方式来存储的；
- HashMap 没有实现同步，所以线程不安全；
HashMap的用法以及扩容机制和C++中的unorded_map是一样的
利用HashMap来统计80个同学对四个景点的意向
public class HashMap01 {
public static void main(String[] args) {
//1.先来定义几个景点
String[] s = new String[]{"A","B","C","D"};
//2.定义一个HashMap
HashMap hm = new HashMap<>();
//3.用随机数模拟同学们的投票
Random r = new Random();
for(int i=0;i<80;++i){
int index = r.nextInt(s.length);
if(hm.containsKey(s[index])){
//已经插入过了
int count = hm.get(s[index]);
count++;
hm.put(s[index],count);
}else{
//第一次插入
hm.put(s[index],1);
}
}
//4.将HashMap的结果输出
System.out.println(hm);
//5.遍历求最多的那个
int res = 0;
Set entry = hm.keySet();
for(String str : entry){
int tmp = hm.get(str);
res = Math.max(res,tmp);
}
System.out.println(res);
System.out.println();
Set> entries = hm.entrySet();
for(Map.Entry e : entries){
res = Math.max(res,e.getValue());
}
System.out.println(res);
}
} 4.5 LinkedHashMap
4.6 TreeMap
这和C++当中的Map是几乎一样的。