Java语言第三篇集合

集合

集合和数组的对比

• 数组的长度是不可变的，集合的长度是可变的。
• 数组可以存基本数据类型和引用数据类型。集合只能存引用数据类型，如果要存基本数据类型，需要存对应的包装类。

Collection 集合

• 是单例集合的顶层接口，它表示一组对象，这些对象也称为Collection的元素
• JDK 不提供此接口的任何直接实现，它提供更具体的子接口（如Set和List）实现
  创建Collection集合的对象
• 多态的方式
• 具体的实现类ArrayList

Collection 集合常用方法

boolean add(E e) 添加元素
boolean remove(Object o) 从集合中移除指定的元素
boolean removeif(Object o) 根据条件进行删除
void clear() 清空集合
boolean contains(Object o) 判断集合中是否存在指定的元素
boolean isEmpty() 判断集合是否为空
int size() 集合的长度，也就是集合中元素的个数

Collection 集合的遍历
Iterator：迭代器，集合的专用遍历方式

• Iterator iterator()：返回集合中的迭代器对象，该迭代器对象默认指向当前集合的0索引。

Iterator中的常用方法

• boolean hasNext()：判断当前位置是否有元素可以被取出
• E next()：获取当前位置的元素将迭代器对象移向下一个索引位置

增强for循环：简化数组和Collection集合的遍历

• 它是JDK5之后出现的，其内部原理是一个Iterator迭代器
• 实现Iterable接口的类才可以使用迭代器和增强for

增强for的格式

for(元素数据类型 变量名 : 数组或者Collection集合) {
//在此处使用变量即可，该变量就是元素
}

List集合

List集合概述

• 有序集合，这里的有序指的是存取顺序
• 用户可以精确控制列表中每个元素的插入位置。用户可以通过整数索引访问元素，并搜索列表中的元素
• 与Set集合不同，列表通常允许重复的元素

List集合特点

• 有序：存储和取出的元素顺序一致
• 有索引：可以通过索引操作元素
• 可重复：存储的元素可以重复

List集合特有方法

void add(int index,E element) 在此集合中的指定位置插入指定的元素
E remove(int index) 删除指定索引处的元素，返回被删除的元素
E set(int index,E element) 修改指定索引处的元素，返回被修改的元素
E get(int index) 返回指定索引处的元素

数据结构

• 栈:先进后出
• 队列:先进先出
• 数组:查询快，增删慢的模型
• 链表:单向链表,双向链表

ArrayList

底层数据结构是数组，查询快，增删慢

2. ArrayList的构造方法和添加方法

public ArrayList()	创建一个空的集合对象
public boolean add(E e)	将指定的元素追加到此集合的末尾
public void add(int index,E element)	在此集合中的指定位置插入指定的元素

ArrayList ：

​ 可调整大小的数组实现

​ : 是一种特殊的数据类型，泛型。在出现E的地方我们使用引用数据类型替换即可

3.ArrayList类常用方法

**成员方法 : **

public boolean remove(Object o)	删除指定的元素，返回删除是否成功
public E remove(int index)	删除指定索引处的元素，返回被删除的元素
public E set(int index,E element)	修改指定索引处的元素，返回被修改的元素
public E get(int index)	返回指定索引处的元素
public int size()	返回集合中的元素的个数

4.创建集合对象
ArrayList<引用数据类型> 对象名 = new ArrayList<引用数据类型>();

LinkedList

底层数据结构是链表，查询慢，增删快

泛型

泛型：是JDK5中引入的特性，它提供了编译时类型安全检测机制
泛型可以使用的地方:
类后面-泛型类
方法申明上-泛型方法
接口后面-泛型接口

创建泛型类的对象时，必须要给这个泛型确定具体的数据类型。

泛型的定义格式：

• <类型>：指定一种类型的格式。
  • 尖括号里面可以任意书写，按照变量的定义规则即可。一般只写一个字母。
• <类型1,类型2…>：指定多种类型的格式，多种类型之间用逗号隔开。比如：

泛型类

• 格式：修饰符 class 类名<类型> { }
• 范例：public class Generic { }
  • 此处T可以随便写为任意标识，常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型

泛型方法

• 格式：修饰符 <类型> 返回值类型 方法名(类型 变量名) { }
• 范例：public void show(T t) { }

泛型接口

• 格式：修饰符 interface 接口名<类型> { }
• 范例：public interface Generic { }

泛型接口的使用方式：

• 实现类也不给泛型
• 实现类确定具体的数据类型

类型通配符

• 类型通配符：
• ArrayList：表示元素类型未知的ArrayList，它的元素可以匹配任何的类型
• 但是并不能把元素添加到ArrayListList中了，获取出来的也是父类类型
• 类型通配符上限：
• 比如： ArrayListList ：它表示的类型是Number或者其子类型
• 类型通配符下限：
• 比如： ArrayListList ：它表示的类型是Number或者其父类型

Set

Set集合特点

• 可以去除重复
• 存取顺序不一致
• 没有带索引的方法，所以不能使用普通for循环遍历，也不能通过索引来获取，删除Set集合里面的元素

TreeSet集合特点

• 不包含重复元素的集合
• 没有带索引的方法
• 可以将元素按照规则进行排序

自然排序Comparable的使用

• 使用空参构造创建TreeSet集合
• 自定义的Student类实现Comparable接口
• 重写里面的compareTo方法

比较器排序Comparator的使用

• TreeSet的带参构造方法使用的是比较器排序对元素进行排序的
• 比较器排序，就是让集合构造方法接收Comparator的实现类对象，重写compare(T o1,T o2)方法
• 重写方法时，一定要注意排序规则必须按照要求的主要条件和次要条件来写

两种比较方式小结

• 自然排序：自定义类实现Comparable接口，重写compareTo方法，根据返回值进行排序。
• 比较器排序：创建TreeSet对象的时候传递Comparator的实现类对象，重写compare方法，根据返回值进行排序。
• 在使用的时候，默认使用自然排序，当自然排序不满足现在的需求时，使用比较器排序

两种方式中，关于返回值的规则：

• 如果返回值为负数，表示当前存入的元素是较小值，存左边
• 如果返回值为0，表示当前存入的元素跟集合中元素重复了，不存
• 如果返回值为正数，表示当前存入的元素是较大值，存右边

数据结构

二叉树

二叉查找树又称二叉排序树或者二叉搜索树
特点：

• 每一个节点上最多有两个子节点
• 左子树上所有节点的值都小于根节点的值
• 右子树上所有节点的值都大于根节点的值

平衡二叉树

• 二叉树左右两个子树的高度差不超过1
• 任意节点的左右两个子树都是一颗平衡二叉树

旋转

• 左旋
  • 逆时针旋转
  • 右子节点变成父节点（根节点）
  • 原先的根节点降级变成左子节点
  • 将多余的左子节点出让，给降级的节点作为右子节
• 右旋
  • 顺时针旋转
  • 左子节点变成父节点（根节点）
  • 原先的根节点降级变成右子节点
  • 将多余的右子节点出让，给降级的节点作为左子节点
• 触发时机：当添加一个节点之后，该树不再是一颗平衡二叉树

红黑树

• 平衡二叉B树
• 每一个节点可以是红或者黑
• 红黑树不是高度平衡的，它的平衡是通过“自己的红黑规则"进行实现的

红黑规则

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. 如果一个节点没有子节点或者父节点，则该节点相应的指针属性值为Nil，这些Nil视为叶节点，每个叶节点(Nil)是黑色的；
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简单路径上，均包含相同数目的黑色节点；

HashSet集合

• 底层数据结构是哈希表
• 对集合的迭代顺序不作任何保证，也就是说不保证存储和取出的元素顺序一致
• 没有带索引的方法，所以不能使用普通for循环遍历
• 由于是Set集合，所以元素唯一

哈希值

哈希值：是JDK根据对象的地址或者字符串或者数字算出来的int类型的数值
Object类中有一个方法可以获取对象的哈希值

• public int hashCode()：返回对象的哈希码值

对象的哈希值特点

• 同一个对象多次调用hashCode()方法返回的哈希值是相同的
• 默认情况下，不同对象的哈希值是不同的。而重写hashCode()方法，可以实现让不同对象的哈希值相同

常见数据结构之哈希表

• JDK8之前，底层采用数组+链表实现，可以说是一个元素为链表的数组
• JDK8以后，在长度比较长的时候，底层实现了优化

HashSet1.7版本原理解析

1. 创建一个默认长度16，默认加载因为0.75的数组，数组名table
2. 根据元素的哈希值跟数组的长度计算出应存入的位置
3. 判断当前位置是否为null，如果是null直接存入
4. 如果位置不为null，表示有元素，则调用equals方法比较属性值
5. 如果一样，则不存，如果不一样，则存入数组，老元素挂在新元素下面
6. 当数组存满到16*0.75=12时，就自动扩容，每次扩容原先的两倍

HashSet1.8版本原理解析

底层结构：哈希表。（数组、链表、红黑树的结合体）。当挂在下面的元素过多，那么不利于查询，所以在JDK8以后，当链表长度超过8的时候，自动转换为红黑树。存储流程不变。

利用HashSet存储自定义元素，必须重写hashCode和equals方法

Map集合

• Interface Map K：键的数据类型；V：值的数据类型
• 键不能重复，值可以重复
• 键和值是一一对应的，每一个键只能找到自己对应的值
• （键 + 值） 这个整体 我们称之为“键值对”或者“键值对对象”，在Java中叫做“Entry对象

Map集合的基本功能

V put(K key,V value) 添加元素
V remove(Object key) 根据键删除键值对元素
void clear() 移除所有的键值对元素
boolean containsKey(Object key) 判断集合是否包含指定的键
boolean containsValue(Object value) 判断集合是否包含指定的值
boolean isEmpty() 判断集合是否为空
int size() 集合的长度，也就是集合中键值对的个数

Map集合的获取功能

V get(Object key) 根据键获取值
Set keySet() 获取所有键的集合
Set> entrySet() 获取所有键值对对象的集合
K getKey() 获得键
V getValue() 获得值

HashMap

• HashMap是Map里面的一个实现类。
• 没有额外需要学习的特有方法，直接使用Map里面的方法就可以了
• HashMap跟HashSet一样底层是哈希表结构的
• 依赖hashCode方法和equals方法保证键的唯一
• 如果键要存储的是自定义对象，需要重写hashCode和equals方法

TreeMap

• TreeMap是Map里面的一个实现类。
• 没有额外需要学习的特有方法，直接使用Map里面的方法就可以了
• TreeMap跟TreeSet一样底层是红黑树结构的
• 依赖自然排序或者比较器排序，对键进行排序
• 如果键存储的是自定义对象，需要实现Comparable接口或者在创建TreeMap对象时候给出比较器排序规则

可变参数

可变参数：就是形参的个数是可以变化的

• 格式：修饰符 返回值类型 方法名(数据类型… 变量名) { }
• 范例：public static int sum(int… a) { }
  可变参数注意事项
• 这里的变量其实是一个数组
• 如果一个方法有多个参数，包含可变参数，可变参数要放在最后

创建不可变集合

static  List of(E…elements) 创建一个具有指定元素的List集合对象
static  Set of(E…elements) 创建一个具有指定元素的Set集合对象
static  Map of(E…elements) 创建一个具有指定元素的Map集合对象

• 在List、Set、Map接口中，都存在of方法，可以创建一个不可变的集合。
• 这个集合不能添加，不能删除，不能修改。
• 但是可以结合集合的带参构造，实现集合的批量添加。
• 在Map接口中，还有一个ofEntries方法可以提高代码的阅读性。
• 首先会把键值对封装成一个Entry对象，再把这个Entry对象添加到集合当中。