No_16_0310 Java基础学习第十五天

文档版本	开发工具	测试平台	工程名字	日期	作者	备注
V1.0				2016.03.10	lutianfei	none

第八章-集合

类型	Java数组	ArrayList	LinkedList	Vector
随机访问(get)	16	23	63	31
迭代操作(iterator)	31	47	33	48
插入操作(inert)	不适用	1610	31	1625
删除操作(remove)	不适用	6625	16	6750

1、对Java数组进行随机访问和迭代操作具有最快的速度
2、对LinkedList进行插入和删除操作具有较快的速度
3、对ArrayList进行随机访问具有较快的速度
4、Vector没有突出的性能，已不提倡使用

集合类概述

• 为什么出现集合类？

  • 面向对象语言对事物的体现都是以对象的形式，所以为了方便对多个对象的操作，Java就提供了集合类。
  • 我们学习的是面向对象语言，而面向对象语言对事物的描述是通过对象体现的，为了方便对多个对象进行操作，我们就必须把这多个对象进行存储。而要想存储多个对象，就不能是一个基本的变量，而应该是一个容器类型的变量，在我们目前所学过的知识里面，有哪些是容器类型的呢?数组和StringBuffer。但是StringBuffer的结果是一个字符串，不一定满足我们的要求，所以我们只能选择数组，这就是对象数组。而对象数组又不能适应变化的需求，因为数组的长度是固定的，这个时候，为了适应变化的需求，Java就提供了集合类供我们使用。

• 数组和集合类同是容器，有何不同？

  • A:长度区别
    
    • 数组: 的长度固定
    • 集合: 长度可变
  • B:内容不同
    
    • 数组: 存储的是同一种类型的元素
    • 而集合: 可以存储不同类型的元素
  • C:元素的数据类型问题
    
    • 数组可以存储基本数据类型，也可以存储引用数据类型
    • 集合只能存储引用类型

• 集合类的特点

  • 集合只用于存储对象，集合长度是可变的，集合可以存储不同类型的对象。

Collection接口概述

• Collection 层次结构中的根接口。Collection 表示一组对象，这些对象也称为 collection 的元素。一些 collection 允许有重复的元素，而另一些则不允许。一些 collection 是有序的，而另一些则是无序的。

Collection的功能概述：

1:添加功能

• boolean add(Object obj):添加一个元素
• boolean addAll(Collection c):添加一个集合的元素

2:删除功能

• void clear():移除所有元素
• boolean remove(Object o):移除一个元素
• boolean removeAll(Collection c):移除一个集合的元素(是一个还是所有)

3:判断功能

• boolean contains(Object o)：判断集合中是否包含指定的元素
• boolean containsAll(Collection c)：判断集合中是否包含指定的集合元素(是一个还是所有)
• boolean isEmpty()：判断集合是否为空

4:获取功能

• Iterator<E> iterator()：迭代器，集合的专用遍历方式

5:长度功能

• int size():元素的个数
• 面试题：数组有没有length()方法呢?字符串有没有length()方法呢?集合有没有length()方法呢?
  
  • 数组没有
  • 字符串有
  • 集合没有，是size()函数

6:交集功能

• boolean retainAll(Collection c):两个集合都有的元素
  
  • 思考元素去哪了，返回的boolean又是什么意思呢?

7:把集合转换为数组

• Object[] toArray()：把集合转成数组，可以实现集合的遍历

public class CollectionDemo3 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象
        Collection c = new ArrayList();

        // 添加元素
        c.add("hello"); // Object obj = "hello"; 向上转型
        c.add("world");
        c.add("java");

        // 遍历
        // Object[] toArray():把集合转成数组，可以实现集合的遍历
        Object[] objs = c.toArray();
        for (int x = 0; x < objs.length; x++) {
            // System.out.println(objs[x]);
            // 我知道元素是字符串，我在获取到元素的的同时，还想知道元素的长度。
            // System.out.println(objs[x] + "---" + objs[x].length());
            // 上面的实现不了，原因是Object中没有length()方法
            // 我们要想使用字符串的方法，就必须把元素还原成字符串
            // 向下转型
            String s = (String) objs[x];
            System.out.println(s + "---" + s.length());
        }
    }
}

/* hello---5 world---5 java---4 */

• 练习：

/* * 练习：用集合存储5个学生对象，并把学生对象进行遍历。 * * 分析： * A:创建学生类 * B:创建集合对象 * C:创建学生对象 * D:把学生添加到集合 * E:把集合转成数组 * F:遍历数组 */
public class StudentDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象
        Collection c = new ArrayList();

        // 创建学生对象
        Student s1 = new Student("林青霞", 27);
        Student s2 = new Student("风清扬", 30);
        Student s3 = new Student("令狐冲", 33);
        Student s4 = new Student("武鑫", 25);
        Student s5 = new Student("刘晓曲", 22);

        // 把学生添加到集合
        c.add(s1);
        c.add(s2);
        c.add(s3);
        c.add(s4);
        c.add(s5);

        // 把集合转成数组
        Object[] objs = c.toArray();
        // 遍历数组
        for (int x = 0; x < objs.length; x++) {
            // System.out.println(objs[x]);

            Student s = (Student) objs[x];
            System.out.println(s.getName() + "---" + s.getAge());
        }
    }
}

Collection接口成员方法练习

• Eg1：

public class CollectionDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象
        // Collection c = new Collection(); //错误，因为接口不能实例化

        Collection c = new ArrayList();
        // boolean add(Object obj):添加一个元素
        // System.out.println("add:"+c.add("hello"));
        c.add("hello");
        c.add("world");
        c.add("java");

        // void clear():移除所有元素
        // c.clear();

        // boolean remove(Object o):移除一个元素
         //System.out.println("remove:" + c.remove("hello"));
         //System.out.println("remove:" + c.remove("javaee"));

        // boolean contains(Object o)：判断集合中是否包含指定的元素
        // System.out.println("contains:"+c.contains("hello"));
        // System.out.println("contains:"+c.contains("android"));

        // boolean isEmpty()：判断集合是否为空
        // System.out.println("isEmpty:"+c.isEmpty());

        //int size():元素的个数
        System.out.println("size:"+c.size());

        System.out.println("c:" + c);
    }
}

• Eg2:

public class CollectionDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合1
        Collection c1 = new ArrayList();
        c1.add("abc1");
        c1.add("abc2");
        c1.add("abc3");
        c1.add("abc4");

        // 创建集合2
        Collection c2 = new ArrayList();
// c2.add("abc1");
// c2.add("abc2");
// c2.add("abc3");
// c2.add("abc4");
        c2.add("abc5");
        c2.add("abc6");
        c2.add("abc7");

        // boolean addAll(Collection c):添加一个集合的元素
        // System.out.println("addAll:" + c1.addAll(c2));

        //boolean removeAll(Collection c):移除一个集合的元素(是一个还是所有)
        //只要有一个元素被移除了，就返回true。一出的是c1,c2共有的对象元素。
        //System.out.println("removeAll:"+c1.removeAll(c2));

        //boolean containsAll(Collection c)：判断集合中是否包含指定的集合元素(是一个还是所有)
        //只有包含所有的元素，才叫包含
        // System.out.println("containsAll:"+c1.containsAll(c2));

        //boolean retainAll(Collection c):两个集合都有的元素?思考元素去哪了，返回的boolean又是什么意思呢?
        //假设有两个集合A，B。
        //A对B做交集，最终的结果保存在A中，B不变。
        //返回值表示的是A是否发生过改变。
        System.out.println("retainAll:"+c1.retainAll(c2));

        System.out.println("c1:" + c1);
        System.out.println("c2:" + c2);
    }
}

Iterator接口概述

• 对 collection 进行迭代的迭代器,集合的专用遍历方式。
• 依赖于集合而存在

Iterator接口成员方法

• boolean hasNext()

• Object next(): 获取元素

• Eg:

/* * Iterator iterator():迭代器，集合的专用遍历方式 * Object next():获取元素,并移动到下一个位置。 * NoSuchElementException：没有这样的元素，因为你已经找到最后了。 * boolean hasNext():如果仍有元素可以迭代，则返回 true。（ */
public class IteratorDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象
        Collection c = new ArrayList();

        // 创建并添加元素
        // String s = "hello";
        // c.add(s);
        c.add("hello");
        c.add("world");
        c.add("java");

        // Iterator iterator():迭代器，集合的专用遍历方式
        Iterator it = c.iterator(); // 实际返回的肯定是子类对象，这里是多态

        while (it.hasNext()) {
            // System.out.println(it.next());
            String s = (String) it.next();
            System.out.println(s);
        }
    }
}

• Eg:

/* * 问题1:能用while循环写这个程序，我能不能用for循环呢? * 问题2:不要多次使用it.next()方法，因为每次使用都是访问一个对象。 */

public class IteratorTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象
        Collection c = new ArrayList();

        // 创建学生对象
        Student s1 = new Student("林青霞", 27);
        Student s2 = new Student("风清扬", 30);
        Student s3 = new Student("令狐冲", 33);
        Student s4 = new Student("武鑫", 25);
        Student s5 = new Student("刘晓曲", 22);

        // 把学生添加到集合中
        c.add(s1);
        c.add(s2);
        c.add(s3);
        c.add(s4);
        c.add(s5);

        // 遍历
        Iterator it = c.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            //标准写法
            Student s = (Student) it.next();
            System.out.println(s.getName() + "---" + s.getAge());

        }
        // System.out.println("--------------------");

        // for循环改写，效率高，但理解难度大
        // for(Iterator it = c.iterator();it.hasNext();){
        // Student s = (Student) it.next();
        // System.out.println(s.getName() + "---" + s.getAge());
        // }
    }
}

Iterator接口的使用和原理讲解

• Iterator接口的使用讲解
• Iterator接口的原理讲解
• 为什么不定义成一个类，而是一个接口

• 看源码是如何实现的
  
  • 层层继承，最终在Itr内部类具体实现了

public interface Iterator {
    boolean hasNext();
    Object next(); 
}

public interface Iterable {
    Iterator iterator();
}

public interface Collection extends Iterable {
    Iterator iterator();
}

public interface List extends Collection {
    Iterator iterator();
}

public class ArrayList implements List {
    public Iterator iterator() {
        return new Itr();
    }

    private class Itr implements Iterator {
        public boolean hasNext() {}
        public Object next(){} 
    }
}


Collection c = new ArrayList();
c.add("hello");
c.add("world");
c.add("java");
Iterator it = c.iterator();     //new Itr();
while(it.hasNext()) {
    String s = (String)it.next();
    System.out.println(s);
}

Collection案例

• 存储字符串并遍历(熟练背写)

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;

/* * 需求：存储字符串并遍历。 * * 分析： * A:创建集合对象 * B:创建字符串对象 * C:把字符串对象添加到集合中 * D:遍历集合 */
public class CollectionTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象
        Collection c = new ArrayList();

        // 创建字符串对象
        // 把字符串对象添加到集合中
        c.add("林青霞");
        c.add("风清扬");
        c.add("刘意");
        c.add("武鑫");
        c.add("刘晓曲");

        // 遍历集合
        // 通过集合对象获取迭代器对象
        Iterator it = c.iterator();
        // 通过迭代器对象的hasNext()方法判断有没有元素
        while (it.hasNext()) {
            // 通过迭代器对象的next()方法获取元素
            String s = (String) it.next();
            System.out.println(s);
        }
    }
}

• 存储自定义对象并遍历(熟练背写)

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;

/* * 需求：存储自定义对象并遍历Student(name,age) * * 分析： * A:创建学生类 * B:创建集合对象 * C:创建学生对象 * D:把学生对象添加到集合对象中 * E:遍历集合 */
public class CollectionTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象
        Collection c = new ArrayList();

        // 创建学生对象
        Student s1 = new Student("貂蝉", 25);
        Student s2 = new Student("小乔", 16);
        Student s3 = new Student("黄月英", 20);
        Student s4 = new Student();
        s4.setName("大乔");
        s4.setAge(26);

        // 把学生对象添加到集合对象中
        c.add(s1);
        c.add(s2);
        c.add(s3);
        c.add(s4);
        c.add(new Student("孙尚香", 18)); // 匿名对象

        // 遍历集合
        Iterator it = c.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Student s = (Student) it.next();
            System.out.println(s.getName() + "---" + s.getAge());
        }
    }
}

List接口

List接口概述

• 有序的 collection（也称为序列）。此接口的用户可以对列表中每个元素的插入位置进行精确地控制。用户可以根据元素的整数索引（在列表中的位置）访问元素，并搜索列表中的元素。
• 与 set 不同，列表通常允许重复的元素。

List案例

• 存储字符串并遍历

• 存储自定义对象并遍历

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

/* * 存储自定义对象并遍历 */
public class ListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象
        List list = new ArrayList();

        // 创建学生对象
        Student s1 = new Student("白骨精", 30);
        Student s2 = new Student("蜘蛛精", 40);
        Student s3 = new Student("观音姐姐", 22);

        // 把学生对象添加到集合对象中
        list.add(s1);
        list.add(s2);
        list.add(s3);

        // 遍历
        Iterator it = list.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Student s = (Student) it.next();
            System.out.println(s.getName() + "---" + s.getAge());
        }
    }
}

List接口成员方法

List集合的特有功能：

• A:添加功能

  • void add(int index,Object element):在指定位置添加元素,其他元素顺位后移

• B:获取功能

  • Object get(int index):获取指定位置的元素

• C:列表迭代器

  • ListIterator listIterator()：List集合特有的迭代器

• D:删除功能

  • Object remove(int index)：根据索引删除元素,返回被删除的元素

• E:修改功能

  • Object set(int index,Object element):根据索引修改元素，返回被修饰的元素

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/* * List集合的特有功能： * A:添加功能 * void add(int index,Object element):在指定位置添加元素 * B:获取功能 * Object get(int index):获取指定位置的元素,可以做遍历使用。 * C:列表迭代器 * ListIterator listIterator()：List集合特有的迭代器 * D:删除功能 * Object remove(int index)：根据索引删除元素,返回被删除的元素 * E:修改功能 * Object set(int index,Object element):根据索引修改元素，返回被修饰的元素 */
public class ListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象
        List list = new ArrayList();

        // 添加元素
        list.add("hello");
        list.add("world");
        list.add("java");

        // void add(int index,Object element):在指定位置添加元素
        // list.add(1, "android");//没有问题
        // IndexOutOfBoundsException
        // list.add(11, "javaee");//有问题
        // list.add(3, "javaee"); //没有问题
        // list.add(4, "javaee"); //有问题

        // Object get(int index):获取指定位置的元素
        // System.out.println("get:" + list.get(1));
        // IndexOutOfBoundsException
        // System.out.println("get:" + list.get(11));

        // Object remove(int index)：根据索引删除元素,返回被删除的元素
        // System.out.println("remove:" + list.remove(1));
        // IndexOutOfBoundsException
        // System.out.println("remove:" + list.remove(11));

        // Object set(int index,Object element):根据索引修改元素，返回被修饰的元素
        System.out.println("set:" + list.set(1, "javaee"));

        System.out.println("list:" + list);
    }
}

• get方法做遍历

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/* * List集合的特有遍历功能： * size()和get()方法结合使用 */
public class ListDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象
        List list = new ArrayList();

        // 添加元素
        list.add("hello");
        list.add("world");
        list.add("java");

        // 最终的遍历方式就是：size()和get()
        for (int x = 0; x < list.size(); x++) {
            // System.out.println(list.get(x));

            String s = (String) list.get(x);
            System.out.println(s);
        }
    }
}

• 普通遍历与For遍历

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

/* * 存储自定义对象并遍历,用普通for循环。(size()和get()结合) */
public class ListDemo3 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象
        List list = new ArrayList();

        // 创建学生对象
        Student s1 = new Student("林黛玉", 18);
        Student s2 = new Student("刘姥姥", 88);
        Student s3 = new Student("王熙凤", 38);

        // 把学生添加到集合中
        list.add(s1);
        list.add(s2);
        list.add(s3);

        // 遍历
        // 迭代器遍历
        Iterator it = list.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Student s = (Student) it.next();
            System.out.println(s.getName() + "---" + s.getAge());
        }
        System.out.println("--------");

        // 普通for循环
        for (int x = 0; x < list.size(); x++) {
            Student s = (Student) list.get(x);
            System.out.println(s.getName() + "---" + s.getAge());
        }
    }
}

ListIterator 列表迭代器

• ListIterator listIterator()：List集合特有的迭代器
• 该迭代器继承了Iterator迭代器，所以，就可以直接使用hasNext()和next()方法。

ListIterator接口的成员方法

• boolean hasPrevious()
• E previous()
• 注意：要用逆向遍历，必须先正向遍历，所以一般无意义，不使用。

public class ListIteratorDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建List集合对象
        List list = new ArrayList();
        list.add("hello");
        list.add("world");
        list.add("java");

        // ListIterator listIterator()
        ListIterator lit = list.listIterator(); // 子类对象
        // while (lit.hasNext()) {
        // String s = (String) lit.next();
        // System.out.println(s);
        // }
        // System.out.println("-----------------");

        // System.out.println(lit.previous());
        // System.out.println(lit.previous());
        // System.out.println(lit.previous());
        // NoSuchElementException
        // System.out.println(lit.previous());

        while (lit.hasPrevious()) {
            String s = (String) lit.previous();
            System.out.println(s);
        }
        System.out.println("-----------------");

        // 迭代器
        Iterator it = list.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            String s = (String) it.next();
            System.out.println(s);
        }
        System.out.println("-----------------");

    }
}

• ConcurrentModificationException: 并发修改异常

  • 现象：迭代器遍历集合，集合修改集合元素。

    public class ListIteratorDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建List集合对象
        List list = new ArrayList();
        // 添加元素
        list.add("hello");
        list.add("world");
        list.add("java");
    
        // 迭代器遍历
         Iterator it = list.iterator();
         while (it.hasNext()) {
         String s = (String) it.next();
         if ("world".equals(s)) {
         list.add("javaee");
    
         //报错：ConcurrentModificationException
         }
         }
    
        System.out.println("list:" + list);
    }
    }

  • 原因：迭代器是依赖于集合而存在的，在判断成功后，集合中新添加了元素，而迭代器不知道，所以会报错。换句话说：迭代器遍历元素的时候，集合不能修改元素。

  • 解决方案
    
    • 方案一：迭代器迭代元素，迭代器修改元素；元素是跟着刚才迭代的元素后面的。
      
      • 注：Iterator迭代器却没有添加功能，所以我们使用其子接口ListIterator
    • 方案二：集合遍历元素，集合修改元素（For循环）；元素在最后添加。

public class ListIteratorDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建List集合对象
        List list = new ArrayList();
        // 添加元素
        list.add("hello");
        list.add("world");
        list.add("java");

        // 方式1：迭代器迭代元素，迭代器修改元素
        // 而Iterator迭代器却没有添加功能，所以我们使用其子接口ListIterator
        // ListIterator lit = list.listIterator();
        // while (lit.hasNext()) {
        // String s = (String) lit.next();
        // if ("world".equals(s)) {
        // lit.add("javaee");
        // }
        // }

        // 方式2：集合遍历元素，集合修改元素(普通for)
        for (int x = 0; x < list.size(); x++) {
            String s = (String) list.get(x);
            if ("world".equals(s)) {
                list.add("javaee");
            }
        }

        System.out.println("list:" + list);
    }
}

常见数据结构

• 栈:先进后出
• 队列：先进先出
• 数组:查询快，增加删除麻烦
• 链表：由一个链子把多个节点连接组成的数据。
  
  • 节点：由数据和地址组成。（数据域和指针组成）
    
• 树
• 哈希表

List:(面试题List的子类特点)

• ArrayList:
  
  • 底层数据结构是数组，查询快，增删慢。
  • 线程不安全，效率高。
• Vector:
  
  • 底层数据结构是数组，查询快，增删慢。
  • 线程安全，效率低。

• LinkedList:

  • 底层数据结构是链表，查询慢，增删快。
  • 线程不安全，效率高。

• List有三个儿子，我们到底使用谁呢?

  • 要安全吗?
    
    • 要：Vector(即使要安全，也不用这个了，后面有替代的)
    • 不要：ArrayList或者LinkedList
      
      • 查询多：ArrayList
      • 增删多：LinkedList
  • 如果你什么都不懂，就用ArrayList。