java单列集合方法解析与应用(代码片段)

流楚丶格念 流楚丶格念     2022-10-21     707

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集合概述

这是Java的集合框架图,从该图中可以看到,Java 集合框架主要包括两种类型的容器,一种是集合(Collection),存储一个元素集合,另一种是图(Map),存储键/值对映射。Collection 接口又有 3 种子类型,List、Set 和 Queue,再下面是一些抽象类,最后是具体实现类,常用的有 ArrayList、LinkedList、HashSet、LinkedHashSet、HashMap、LinkedHashMap 等等。

集合框架是一个用来代表和操纵集合的统一架构。所有的集合框架都包含如下内容:

  • 接口:是代表集合的抽象数据类型。例如 Collection、List、Set、Map 等。之所以定义多个接口,是为了以不同的方式操作集合对象

  • 实现(类):是集合接口的具体实现。从本质上讲,它们是可重复使用的数据结构,例如:ArrayList、LinkedList、HashSet、HashMap。

  • 算法:是实现集合接口的对象里的方法执行的一些有用的计算,例如:搜索和排序。这些算法被称为多态,那是因为相同的方法可以在相似的接口上有着不同的实现。

例如下图集合框架的三个内容的分别举例:1

除了集合,该框架也定义了几个 Map 接口和类。Map 里存储的是键/值对。尽管 Map 不是集合,但是它们完全整合在集合中。

继承树

Collection体系的继承树:

Map体系的继承树:

集合接口

集合框架定义了一些接口。

下表是对每个接口的概述:

接口接口描述
CollectionCollection 接口 Collection 是最基本的集合接口,一个 Collection 代表一组 Object,即 Collection 的元素, Java不提供直接继承自Collection的类,只提供继承于的子接口(如List和set)。Collection 接口存储一组不唯一,无序的对象。
ListList 接口 List接口是一个有序的 Collection,使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置,能够通过索引(元素在List中位置,类似于数组的下标)来访问List中的元素,第一个元素的索引为 0,而且允许有相同的元素。List 接口存储一组不唯一,有序(插入顺序)的对象。
SetSet 具有与 Collection 完全一样的接口,只是行为上不同,Set 不保存重复的元素。Set 接口存储一组唯一,无序的对象。
SortedSetSortedSet 继承于Set保存有序的集合。
MapMap 接口存储一组键值对象,提供key(键)到value(值)的映射。
Map.EntryMap.Entry 描述在一个Map中的一个元素(键/值对)。是一个 Map 的内部接口。
SortedMapSortedMap 继承于 Map,使 Key 保持在升序排列。
EnumerationEnumeration 这是一个传统的接口和定义的方法,通过它可以枚举(一次获得一个)对象集合中的元素。这个传统接口已被迭代器取代。

Set和List的区别

  1. Set 接口实例存储的是无序的,不重复的数据。List 接口实例存储的是有序的,可以重复的元素。
  2. 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 <实现类有HashSet,TreeSet>
  3. 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 <实现类有ArrayList,LinkedList,Vector>

数组和集合的区别

相同点

  • 都是容器,可以存储多个数据

不同点

  • 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

单列集合具体应用

将上述Java的集合框架图进行缩减为下图继承树所示,我们经常编写的是实现类实现下面这些接口。

1. Collection集合

1.1 Collection 集合概述

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

1.2 创建Collection集合的对象

使用多态的方式:可以使用具体的实现类ArrayList()或者 LinkedList()

1.3 Collection集合常用方法

方法名说明
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)根据条件进行移除
void clear()清空集合中的元素
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

1.4 Collection集合的遍历:迭代器

迭代器介绍

  • 迭代器,集合的专用遍历方式
  • Iterator iterator(): 返回此集合中元素的迭代器,通过集合对象的iterator()方法得到

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

代码示例:

public class test 
    public static void main(String[] args) 
        // 创建集合对象
        Collection<String> c = new LinkedList<>();
        // 添加元素
        c.add("小爱");
        c.add("小童");
        c.add("小梦");
        c.add("小倩");

        // Iterator<E> iterator():返回此集合中元素的迭代器,通过集合的iterator()方法得到
        Iterator<String> it = c.iterator();
        //用while循环改进元素的判断和获取
        System.out.println("迭代器############################");

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

        // 增强for
        System.out.println("增强for循环############################");
        for (String s : c) 
            System.out.println(s);
        
    

扩展:迭代器中删除的方法

void remove(): 删除迭代器对象当前指向的元素(迭代器删了,源集合也删除)

public class IteratorDemo2 
    public static void main(String[] args) 
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("a");
        list.add("b");
        list.add("b");
        list.add("c");
        list.add("d");

        Iterator<String> it = list.iterator();
        while(it.hasNext())
            String s = it.next();
            if("b".equals(s))
                //指向谁,那么此时就删除谁.
                it.remove();
            
        
        System.out.println(list);
    

1.5 Collection集合的遍历:增强for循环

说明:

  • 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
  • 简化数组和Collection集合的遍历

格式:

for(集合/数组中元素的数据类型 变量名 :  集合/数组名) 
	// 已经将当前遍历到的元素封装到变量中了,直接使用变量即可

小技巧:在IEDA中集合对象后加.for就可自动提示补全,如下面所示:

回车就自动补全了,

1.6 代码示例

public class test 
    public static void main(String[] args) 
        // 创建集合对象
        Collection<String> c = new LinkedList<>();
        // 添加元素
        c.add("小爱");
        c.add("小童");
        c.add("小梦");
        c.add("小倩");

        // Iterator<E> iterator():返回此集合中元素的迭代器,通过集合的iterator()方法得到
        Iterator<String> it = c.iterator();
        //用while循环改进元素的判断和获取
        System.out.println("迭代器############################");

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

		  //1,数据类型一定是集合或者数组中元素的类型
          //2,str仅仅是一个变量名而已,在循环的过程中,依次表示集合或者数组中的每一个元素
          //3,c就是要遍历的集合或者数组
        // 增强for
        System.out.println("增强for循环############################");
        for (String str : c) 
            System.out.println(str);
        
    

2. List集合

2.1 List集合的概述

List集合的概述:

  • 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集合的特点:

  • 存取有序
  • 可以重复
  • 有索引

2.2 List集合的特有方法

如上图所示:List继承Collection接口,List也能用Collection的所有方法

接口只是一种规范,实现了这个接口就能用里面的所有方法,也就是下面的方法。

方法名说明
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)根据条件进行移除
void clear()清空集合中的元素
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

但是也不止于此,List里面还有一些特有方法

方法名描述
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

3. Queue集合

队列结构: 先进先出

3.2 Queue集合的特有方法

方法名描述
public boolean add(E e)如果可以在不违反容量限制的情况下立即执行此操作,则将指定的元素插入此队列,成功时返回 true ,如果当前没有空间,则抛出 IllegalStateException 。
public E element()检索但不删除此队列的头部。
public boolean offer(E e)如果可以在不违反容量限制的情况下立即执行此操作,则将指定的元素插入此队列。
public E peek()检索但不删除此队列的头部,如果此队列为空,则返回 null 。
public E poll()检索并删除此队列的头部,如果此队列为空,则返回 null 。
public E remove()检索并删除此队列的头部。

4. List与Queue集合的实现类

4.1 集合子类的特点

  • ArrayList集合

    ​ 底层是数组结构实现,查询快、增删慢

  • LinkedList集合

    ​ 底层是链表结构实现,查询慢、增删快

4.2 LinkedList集合的特有功能

注意:ArrayList 的方法和 LinkedList 相同,但它没有两端操作数据的方法

特有方法

方法名说明
public void addFirst(E e)在该列表开头插入指定的元素
public void addLast(E e)将指定的元素追加到此列表的末尾
public E getFirst()返回此列表中的第一个元素
public E getLast()返回此列表中的最后一个元素
public E removeFirst()从此列表中删除并返回第一个元素
public E removeLast()从此列表中删除并返回最后一个元素

更多的 LinkedList的方法说明可以查看:https://www.runoob.com/manual/jdk11api/java.base/java/util/LinkedList.html

5 Set集合

5.1 Set集合概述和特点

  • 不可以存储重复元素
  • 没有索引,不能使用普通for循环遍历

5.2 Set集合的使用

存储字符串并遍历

public class MySet1 
    public static void main(String[] args) 
      	//创建集合对象
        Set<String> set = new TreeSet<>();
      	//添加元素
        set.add("ccc");
        set.add("aaa");
        set.add("aaa");
        set.add("bbb");

//        for (int i = 0; i < set.size(); i++) 
//            //Set集合是没有索引的,所以不能使用通过索引获取元素的方法
//        
      
      	//遍历集合
        Iterator<String> it = set.iterator();
        while (it.hasNext())
            String s = it.next();
            System.out.println(s);
        
        System.out.println("-----------------------------------");
        for (String s : set) 
            System.out.println(s);
        
    

6. Set集合的实现类

6.1 TreeSet集合

  • 不可以存储重复元素
  • 没有索引
  • 可以将元素按照规则进行排序
    • TreeSet():根据其元素的自然排序进行排序
    • TreeSet(Comparator comparator) :根据指定的比较器进行排序

6.1.2 TreeSet集合基本使用

存储Integer类型的整数并遍历

public class TreeSetDemo01 
    public static void main(String[] args) 
        //创建集合对象
        TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<Integer>();

        //添加元素
        ts.add(10);
        ts.add(40);
        ts.add(30);
        ts.add(50);
        ts.add(20);
        ts.add(30);

        //遍历集合
        for(Integer i : ts) 
            System.out.println(i);
        
    

6.2 HashSet集合

  • 底层数据结构是哈希表
  • 存取无序
  • 不可以存储重复元素
  • 没有索引,不能使用普通for循环遍历

6.2.1 HashSet集合的基本应用

存储字符串并遍历

public class HashSetDemo 
    public static void main(String[] args) 
        //创建集合对象
        HashSet<String> set = new HashSet<String>();

        //添加元素
        set.add("hello");
        set.add("world");
        set.add("java");
        //不包含重复元素的集合
        set.add("world");

        //遍历
        for(String s : set) 
            System.out.println(s);
        
    

扩展:哈希值

哈希值简介: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,表示对象的一种特性。

  • 如何获取哈希值

    ​ Object类中的public int hashCode():返回对象的哈希码值

  • 哈希值的特点

    • 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

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