Java进阶笔记-集合(Set、Collections、Map、集合嵌套)

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此笔记是：P133 - P139

1.Set系列集合（重要）

1.1 Set系列集系概述

• Set系列集合特点

  • 无序：存取顺序不一致【只无序一次，即第一次运行后元素无序，之后再运行也是第一次无序的顺序】
  • 不重复：可以去除重复。
  • 无索引：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元素。

• Set集合实现类特点

  • HashSet : 无序、不重复、无索引。
  • LinkedHashSet：有序、不重复、无索引。
  • TreeSet：排序、不重复、无索引。

• Set集合的功能上基本上与Collection的API一致。
  
  
  
  

1.2 HashSet元素无序的底层原理：哈希表

• HashSet底层原理

  • HashSet集合底层采取哈希表存储的数据。
  • 哈希表是一种对于增删改查数据性能都较好的结构。

• 哈希表的组成

  • JDK8之前的，底层使用数组+链表组成
  • JDK8开始后，底层采用数组+链表+红黑树组成。

• 在了解哈希表之前需要先理解哈希值的概念

• 哈希值

  • 哈希值可以理解成地址，但他不是地址！
  • 是JDK根据对象的地址，按照某种规则算出来的int类型的数值。【指地址转成整型的值拿来用】
  • 每个对象都有哈希值。

• Object类的API

  • public int hashCode()：返回对象的哈希值

• 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。

• 结论：哈希表是一种对于增删改查数据性能都较好的结构。

1.3 HashSet元素去重复的底层原理

1.4 实现类：LinkedHashSet

• LinkedHashSet集合概述和特点
  • 有序、不重复、无索引。
  • 这里的有序指的是保证存储和取出的元素顺序一致
  • 原理：底层数据结构是依然哈希表，只是每个元素又额外的多了一个双链表的机制记录存储的顺序。
    
    
    

1.5 实现类：TreeSet

• TreeSet集合概述和特点

  • 不重复、无索引、可排序【可排序不是指有序，而是指排序大小关系】
  • 可排序：按照元素的大小**默认升序（由小到大）**排序。
  • TreeSet集合底层是基于红黑树的数据结构实现排序的，增删改查性能都较好。
  • 注意：TreeSet集合是一定要排序的，可以将元素按照指定的规则进行排序。

• TreeSet集合默认的规则

  • 对于数值类型：Integer , Double，官方默认按照大小进行升序排序。
    

  • 对于字符串类型：默认按照首字符的编号升序排序。
    

  • 对于自定义类型如Student对象，TreeSet无法直接排序【因为不知道排序规则，故无法排序】。
    

• 结论：想要使用TreeSet存储自定义类型，需要制定排序规则

• 自定义排序规则

  • TreeSet集合存储对象的的时候有2种方式可以设计自定义比较规则

  • 方式一

    • 让自定义的类（如学生类）实现Comparable接口重写里面的compareTo方法来定制比较规则。
      
      
      

  • 方式二

    • TreeSet集合有参数构造器，可以设置Comparator接口对应的比较器对象，来定制比较规则。
      
      

• 两种方式中，关于返回值的规则：

  • 如果认为第一个元素大于第二个元素返回正整数即可。
  • 如果认为第一个元素小于第二个元素返回负整数即可。
  • 如果认为第一个元素等于第二个元素返回0即可，此时Treeset集合只会保留一个元素，认为两者重复。

• 注意：如果TreeSet集合存储的对象有实现比较规则，集合也自带比较器，默认使用集合自带的比较器排序。
  

2.Collection体系的特点、使用场景总结

3.补充知识：可变参数

4.补充知识：集合工具类Collections

• Collections集合工具类

  • java.utils.Collections:是集合工具类
  • 作用：Collections并不属于集合，是用来操作集合的工具类。

• Collections常用的API
  
  
  

• Collections排序相关API

  • 使用范围：只能对于List集合的排序。

• 排序方式1：
  

  • 注意：本方式不可以直接对自定义类型的List集合排序，除非自定义类型实现了比较规则Comparable接口。
    

• 排序方式2：
  
  
  
  
  
  

5.Collection体系的综合案例

public class Card {
    private String size;
    private String color;
    private int index; // 牌的真正大小

    public Card(){
    }

    public Card(String size, String color, int index) {
        this.size = size;
        this.color = color;
        this.index = index;
    }

    public String getSize() {
        return size;
    }

    public void setSize(String size) {
        this.size = size;
    }

    public String getColor() {
        return color;
    }

    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }

    public int getIndex() {
        return index;
    }

    public void setIndex(int index) {
        this.index = index;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return size + color;
    }
}

import java.util.*;

/**
    目标：斗地主游戏的案例开发。

    业务需求分析:
        斗地主的做牌, 洗牌, 发牌, 排序（拓展知识）, 看牌。
        业务: 总共有54张牌。
        点数: "3","4","5","6","7","8","9","10","J","Q","K","A","2"
        花色: "♠", "♥", "♣", "♦"
        大小王: "" , ""
        点数分别要组合4种花色，大小王各一张。
        斗地主：发出51张牌，剩下3张作为底牌。

    功能：
        1.做牌。
        2.洗牌。
        3.定义3个玩家
        4.发牌。
        5.排序（拓展，了解，作业）
        6.看牌
 */
public class GameDemo {
    /**
      1、定义一个静态的集合存储54张牌对象
     */
     public static List<Card> allCards = new ArrayList<>();

    /**
      2、做牌：定义静态代码块初始化牌数据
     */
    static {
        // 3、定义点数：个数确定，类型确定，使用数组
        String[] sizes = {"3","4","5","6","7","8","9","10","J","Q","K","A","2"};
        // 4、定义花色：个数确定，类型确定，使用数组
        String[] colors = {"♠", "♥", "♣", "♦"};
        // 5、组合点数和花色
        int index = 0; // 记录牌的大小
        for (String size : sizes) {
            index++;
            for (String color : colors) {
                // 6、封装成一个牌对象。
                Card c = new Card(size, color, 	index);
                // 7、存入到集合容器中去
                allCards.add(c);
            }
        }
        // 8 大小王存入到集合对象中去 "" , ""
        Card c1 = new Card("" ,  "", ++index);
        Card c2 = new Card("" ,  "",++index);
        Collections.addAll(allCards , c1 , c2);
        System.out.println("新牌：" + allCards);
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 9、洗牌
        Collections.shuffle(allCards);
        System.out.println("洗牌后：" + allCards);

        // 10、发牌（定义三个玩家，每个玩家的牌也是一个集合容器）
        List<Card> linhuchong = new ArrayList<>();
        List<Card> jiumozhi = new ArrayList<>();
        List<Card> renyingying = new ArrayList<>();

        // 11、开始发牌（从牌集合中发出51张牌给三个玩家，剩余3张作为底牌）
        // allCards = [, A♠, 5♥, 2♠, 2♣, Q♣, , Q♠ ...
        //    i        0  1   2   3   4   5    6  7      %  3
        for (int i = 0; i < allCards.size() - 3; i++) { // allCards.size() - 3 表示少发3张
            // 先拿到当前牌对象 根据当前索引i拿到当前牌对象
            Card c = allCards.get(i);
            if(i % 3 == 0) {
                // 请阿冲接牌
                linhuchong.add(c);
            }else if(i % 3 == 1){
                // 请阿鸠
                jiumozhi.add(c);
            }else if(i % 3 == 2){
                // 请盈盈接牌
                renyingying.add(c);
            }
        }

        // 12、拿到最后三张底牌(把最后三张牌截取成一个子集合)
        //allCards.get(51); allCards.get(52);allCards.get(53);  //这样取最后三张牌，可以但有点low
        // 把最后三张牌截取成一个子集合 -- subList 包前不包后 
        	// allCards.size()-3是51 allCards.size()是54 即51-54
        List<Card> lastThreeCards = allCards.subList(allCards.size() - 3 , allCards.size());

        // 13、给玩家的牌排序（从大到小 可以自己先试试怎么实现）
        sortCards(linhuchong);
        sortCards(jiumozhi);
        sortCards(renyingying);

        // 14、输出玩家的牌：
        System.out.println("啊冲：" + linhuchong);
        System.out.println("啊鸠：" + jiumozhi);
        System.out.println("盈盈：" + renyingying);
        System.out.println("三张底牌：" + lastThreeCards);
    }

    /**
       给牌排序
     * @param cards
     */
    private static void sortCards(List<Card> cards) {
        // cards = [J♥, A♦, 3♥, , 5♦, Q♥, 2♥
        Collections.sort(cards, new Comparator<Card>() {
            @Override
            public int compare(Card o1, Card o2) {
                // o1 = J♥
                // o2 = A♦
                // 知道牌的大小，才可以指定规则
                return o2.getIndex() - o1.getIndex();
            }
        });
    }

}

6.Map集合体系（掌握）

6.1 Map集合的概述

• Map集合概述和使用
  • Map集合是一种双列集合，每个元素包含两个数据。
  • Map集合的每个元素的格式：key=value(键值对元素)。
  • Map集合也被称为“键值对集合”。
• Map集合整体格式：
  • Collection集合的格式: [元素1,元素2,元素3…]
  • Map集合的完整格式：{key1=value1 , key2=value2 , key3=value3 , …}
    
    
    

6.2 Map集合体系特点

• Map集合体系特点

  • Map集合的特点都是由键决定的。
  • Map集合的键是无序,不重复的，无索引的，值不做要求（可以重复）。
  • Map集合后面重复的键对应的值会覆盖前面重复键的值。
  • Map集合的键值对都可以为null。

• Map集合实现类特点

  • HashMap:元素按照键是无序，不重复，无索引，值不做要求。（与Map体系一致）
    

  • LinkedHashMap:元素按照键是有序，不重复，无索引，值不做要求。
    

  • TreeMap：元素按照建是排序，不重复，无索引的，值不做要求。

    

6.3 Map集合常用API

• Map集合

  • Map是双列集合的祖宗接口，它的功能是全部双列集合都可以继承使用的。

• Map API如下:
  
  
  
  
  
  
  
  
  

6.4 Map集合的遍历方式一：键找值

• Map集合的遍历方式有：3种。

  • 方式一：键找值的方式遍历：先获取Map集合全部的键，再根据遍历键找值。
  • 方式二：键值对的方式遍历，把“键值对“看成一个整体，难度较大。
  • 方式三：JDK 1.8开始之后的新技术：Lambda表达式。

• Map集合的遍历方式一：键找值

  • 先获取Map集合的全部键的Set集合。

  • 遍历键的Set集合，然后通过键提取对应值。
    

• 键找值涉及到的API:
  
  

6.5 Map集合的遍历方式二：键值对

• Map集合的遍历方式二：键值对

  • 不能直接遍历Map里面的整体，Map里面的键和值没有引用类型的。

  • 先把Map集合转换成Set集合，Set集合中每个元素都是键值对实体类型了。

  • 遍历Set集合，然后提取键以及提取值。
    

• 键值对涉及到的API:
  
  

6.6 Map集合的遍历方式三：lambda表达式

• Map集合的遍历方式三：Lambda

  • 得益于JDK 8开始的新技术Lambda表达式，提供了一种更简单、更直接的遍历集合的方式。

• Map结合Lambda遍历的API
  
  
  
  
  

6.7 Map集合案例-统计投票人数

import java.util.*;

/**
   需求：统计投票人数
 */
public class MapTest1 {
    public static void main(String[] args) {
         // 1、把80个学生选择的数据拿进来。
        String[] selects = {"A" , "B", "C", "D"};
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        Random r = new Random();
        for (int i = 0; i < 80; i++) {
            sb.append(selects[r.nextInt(selects.length)]);
        }
        System.out.println(sb);

        // 2、定义一个Map集合记录最终统计的结果： A=30 B=20 C=20 D=10  键是景点 值是选择的数量
        Map<Character, Integer> infos = new HashMap<>(); //

        // 3、遍历80个学生选择的数据
        for (int i = 0; i < sb.length(); i++) {
            // 4、提取当前选择景点字符
            char ch = sb.charAt(i);
            // 5、判断Map集合中是否存在这个键
            if(infos.containsKey(ch)){
                 // 让其值 + 1
                infos.put(ch , infos.get(ch) + 1);
            }else {
                // 说明此景点是第一次被选
                infos.put(ch , 1);
            }
        }

        // 4、输出集合
        System.out.println(infos);

    }
}

6.8 Map集合的实现类HashMap

• 说明

  • 使用最多的Map集合是HashMap。
  • 重点掌握HashMap , LinkedHashMap , TreeMap。其他的后续理解。

• HashMap的特点

  • HashMap是Map里面的一个实现类。特点都是由键决定的：无序、不重复、无索引
  • Map集合根据键去除重复元素。
  • 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底层原理是一模一样的，都是哈希表结构，只是HashMap的每个元素包含两个值而已。

• 实际上：Set系列集合的底层就是Map实现的，只是Set集合中的元素只要键数据，不要值数据而已。

  public HashSet() {
      map = new HashMap<>();
  }
  

6.9 Map集合的实现类LinkedHashMap

• 说明

  • 使用最多的Map集合是HashMap。
  • 重点掌握HashMap , LinkedHashMap , TreeMap。其他的后续理解。

• LinkedHashMap集合概述和特点

  • 由键决定：有序、不重复、无索引。

  • 这里的有序指的是保证存储和取出的元素顺序一致

  • 原理：底层数据结构是依然哈希表，只是每个键值对元素又额外的多了一个双链表的机制记录存储的顺序。
    
    

6.10 Map集合的实现类TreeMap

• TreeMap集合概述和特点

  • 由键决定特性：不重复、无索引、可排序

  • 可排序：按照键数据的大小默认升序（有小到大）排序。只能对键排序。
    

  • 注意：TreeMap集合是一定要排序的，可以默认排序，也可以将键按照指定的规则进行排序

  • TreeMap跟TreeSet一样底层原理是一样的。

• TreeMap集合自定义排序规则有2种

  • 类实现Comparable接口，重写比较规则。
    
    
    

  • 集合自定义Comparator比较器对象，重写比较规则。
    
    

• Map集合实现类特点

  • HashMap:元素按照键是无序，不重复，无索引，值不做要求，基于哈希表（与Map体系一致）
  • LinkedHashMap:元素按照键是有序，不重复，无索引，值不做要求，基于哈希表
  • TreeMap：元素只能按照键排序，不重复，无索引的，值不做要求，可以做排序

7.补充知识：集合的嵌套

记住每个的结构！

import java.util.*;

/**
   需求：统计投票人数
 */
public class MapTest4 {
    public static void main(String[] args) {
        // 1、要求程序记录每个学生选择的情况。
        // 使用一个Map集合存储。
        Map<String, List<String>> data = new HashMap<>();

        // 2、把学生选择的数据存入进去。
        List<String> selects = new ArrayList<>();
        Collections.addAll(selects, "A", "C");
        data.put("罗勇", selects);

        List<String> selects1 = new ArrayList<>();
        Collections.addAll(selects1, "B", "C" , "D");
        data.put("胡涛", selects1);

        List<String> selects2 = new ArrayList<>();
        Collections.addAll(selects2 , "A",  "B", "C" , "D");
        data.put("刘军", selects2);

        System.out.println(data);

        // 3、统计每个景点选择的人数。
        Map<String, Integer> infos = new HashMap<>(); // {}

        // 4、提取所有人选择的景点的信息。
        Collection<List<String>> values = data.values();
        System.out.println(values);
        // values = [[A, B, C, D], [B, C, D], [A, C]]
        //             value

        for (List<String> value : values) {
            for (String s : value) {
                // 有没有包含这个景点
                if(infos.containsKey(s)){
                    infos.put(s, infos.get(s) + 1);
                }else {
                    infos.put(s , 1);
                }
            }
        }

        System.out.println(infos);
    }
}