Java復(fù)習(xí)之集合框架總結(jié)
俗話說:溫故而知新。想想學(xué)過的知識,就算是以前學(xué)得很不錯,久不用了,就會忘記,所以溫習(xí)一下以前學(xué)習(xí)的知識我認(rèn)為是非常有必要的。而本篇文件溫習(xí)的是 Java基礎(chǔ)中的集合框架。
為什么會有集合框架?
平時我們用數(shù)組存儲一些基本的數(shù)據(jù)類型,或者是引用數(shù)據(jù)類型,但是數(shù)組的長度是固定的,當(dāng)添加的元素超過了數(shù)組的長度時,需要對數(shù)組進(jìn)行重新的定義,這樣就會顯得寫程序太麻煩,所以Java內(nèi)部為了我們方便,就提供了集合類,能存儲任意對象,長度是可以改變的,隨著元素的增加而增加,隨著元素的減少而減少。
數(shù)組可以存儲基本數(shù)據(jù)類型,也可以存儲引用數(shù)據(jù)類型,基本數(shù)據(jù)類型存儲的是值,引用數(shù)據(jù)類型存儲的是地址,而集合只能存儲引用數(shù)據(jù)類型(也就是對象),其實集合中也可以存儲基本數(shù)據(jù)類型,但是在存儲的時候會自動裝箱變成對象。
有了集合不意味著我們要拋棄數(shù)組,如果需要存儲的元素個數(shù)是固定的,我們可以使用數(shù)組,而當(dāng)存儲的元素不固定,我們使用集合。
集合的種類
集合分為單列集合和雙列集合。單列集合的根接口為Collection,雙列結(jié)合的根接口為Map,兩種集合都有基于哈希算法的集合類(HashMap和HashSet),現(xiàn)在我們可能會有疑問,到底是雙列集合基于單列集合還是單列集合基于雙列集合呢,下面我們來看往集合HashMap和HashSet添加元素的源碼:
/* *HashMap的put 方法 */ public V put(K key, V value) { return putVal(hash(key), key, value, false, true); } final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) { Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i; if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0) n = (tab = resize()).length; if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) tab[i] = newNode(hash, key, value, null); else { Node<K,V> e; K k; if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) e = p; else if (p instanceof TreeNode) e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value); else { for (int binCount = 0; ; ++binCount) { if ((e = p.next) == null) { p.next = newNode(hash, key, value, null); if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st treeifyBin(tab, hash); break; } if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) break; p = e; } } if (e != null) { // existing mapping for key V oldValue = e.value; if (!onlyIfAbsent || oldValue == null) e.value = value; afterNodeAccess(e); return oldValue; } } ++modCount; if (++size > threshold) resize(); afterNodeInsertion(evict); return null; } /* * HashSet 的add 方法 */ public boolean add(E e) { return map.put(e, PRESENT)==null; } // PRESENT是一個Object 對象 private static final Object PRESENT = new Object();
由上源碼,我們可以看出,雙列集合的put方法源碼中并沒有出現(xiàn)add方法,而單列集合的add源碼只能怪出現(xiàn)了put;我們可以知道單列集合是基于雙列集合實現(xiàn)的。其實道理很簡單,單列集合每次添加元素,只要添加key就可以,而key也是雙列集合元素的唯一標(biāo)識,而其值value則由一個Object對象代替并且隱藏,每次加入,輸出元素都是隱藏單列結(jié)合的這個值, 底層基于雙列集合,隱藏一列是很好實現(xiàn)的,而如果是單列集合要變成雙列集合估計就會有很大的難度,就好比魔術(shù)師變魔術(shù),魔術(shù)師變東西前肯定事先準(zhǔn)備好要變的東西,只是將其隱藏,但是如果魔術(shù)師變魔術(shù)是真的從無到有,那我估計他就是神仙了,想要什么就變出來什么便是。
單列集合
首先我們看單列結(jié)合的繼承圖,單列集合的根接口是Collection,而List的實現(xiàn)類為ArrayList、LinkedList、Vector,Set接口的實現(xiàn)類是HashSet和TreeSet。
其次我們來看看各個集合的功能
List集合的特有功能概述
* void add(int index,E element) //集合中添加元素
* E remove(int index) //刪除集合中index位置上的元素
* E get(int index) //獲取集合中index位置上的元素
* E set(int index,E element) 將index位置上的元素替換成 element
Vector類特有功能
* public void addElement(E obj) 添加元素
* public E elementAt(int index) //獲取元素
* public Enumeration elements() //獲取元素的枚舉(迭代遍歷的時候用到)
LinkedList類特有功能
* public void addFirst(E e)及addLast(E e) //集合頭添加元素或者集合尾添加元素
* public E getFirst()及getLast() //獲取頭元素 獲取尾元素
* public E removeFirst()及public E removeLast() //刪除頭元素刪除尾元素
* public E get(int index);//獲取index元素
根據(jù)上述LinkedList的功能,我們可以模擬棧獲取隊列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),棧是先進(jìn)后出,隊列為先進(jìn)先出。
/** * 模擬的棧對象 * @author 毛麒添 * 底層還是使用LinkedList實現(xiàn) * 如果實現(xiàn)隊列只需要將出棧變?yōu)?removeFirst */ public class Stack { private LinkedList linklist=new LinkedList(); /** * 進(jìn)棧的方法 * @param obj */ public void in(Object obj){ linklist.addLast(obj); } /** * 出棧 */ public Object out(){ return linklist.removeLast(); } /** * 棧是否為空 * @return */ public boolean isEmpty(){ return linklist.isEmpty(); } } //集合的三種迭代(遍歷集合)刪除 ArrayList<String> list=new ArrayList(); list.add("a"); list.add("b"); list.add("c"); list.add("world"); //1,普通for循環(huán)刪除元素 for(int i=0;i<list,size();i++){//刪除元素b if("b".equals(list.get(i))){ list.remove(i--);// i-- 當(dāng)集合中有重復(fù)元素的時候保證要刪除的重復(fù)元素被刪除 } } //2.使用迭代器遍歷集合 Iterator<String> it=list.iterator(); while(it.hasNext){ if("b".equals(it.next())){ it.remove();//這里必須使用迭代器的刪除方法,而不能使用集合的刪除方法,否則會出現(xiàn)并發(fā)修改異常(ConcurrentModificationException) } } //使用增強(qiáng)for循環(huán)來進(jìn)行刪除 for (String str:list){ if("b".equals(str)){ list.remove("b");//增強(qiáng)for循環(huán)底層依賴的是迭代器,而這里刪除使用的依舊是集合的刪除方法,同理肯定是會出現(xiàn)并發(fā)修改異常(ConcurrentModificationException),所以增強(qiáng)for循環(huán)一直能用來遍歷集合,不能對集合的元素進(jìn)行刪除。 } }
接下里我們看Set集合,我們知道Set 集合存儲無序,無索引,不可以存儲重復(fù)的對象;我們使用Set集合都是需要去掉重復(fù)元素的, 如果在存儲的時候逐個equals()比較, 效率較低,哈希算法提高了去重復(fù)的效率, 降低了使用equals()方法的次數(shù),其中HashSet底層基于哈希算法,當(dāng)HashSet調(diào)用add方法存儲對象,先調(diào)用對象的hashCode()方法得到一個哈希值, 然后在集合中查找是否有哈希值相同的對象,如果沒有哈希值相同的對象就直接存入集合,如果有哈希值相同的對象, 就和哈希值相同的對象逐個進(jìn)行equals()比較,比較結(jié)果為false就存入, true則不存。下面給出HashSet存儲自定義對象的一個例子,自定義對象需要重寫hashCode()和equals()方法。
/** * 自定義對象 * @author 毛麒添 * HashSet 使用的bean 重寫了equals和HashCode方法 */ public class Person1 { private String name; private int age; public Person1() { super(); // TODO Auto-generated constructor stub } public Person1(String name, int age) { super(); this.name = name; this.age = age; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public int getAge() { return age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } @Override public String toString() { return "Person1 [name=" + name + ", age=" + age + "]"; } //使HashSet存儲元素唯一 @Override public int hashCode() { final int prime = 31; int result = 1; result = prime * result + age; result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode()); return result; } @Override public boolean equals(Object obj) { System.out.println("equals調(diào)用了"); if (this == obj) return true; if (obj == null) return false; if (getClass() != obj.getClass()) return false; Person1 other = (Person1) obj; if (age != other.age) return false; if (name == null) { if (other.name != null) return false; } else if (!name.equals(other.name)) return false; return true; } } public class Demo1_Hashset { public static void main(String[] args) { HashSet<Person1> hs=new HashSet<Person1>(); hs.add(new Person1("張三", 23)); hs.add(new Person1("張三", 23)); hs.add(new Person1("李四", 24)); hs.add(new Person1("李四", 24)); hs.add(new Person1("李四", 24)); hs.add(new Person1("李四", 24)); System.out.println(hs); }
運(yùn)行結(jié)果如圖,達(dá)到了不存儲重復(fù)自定義對象的目的。其實HashSet的下面還有一個LinkedHashSet,底層是鏈表實現(xiàn)的,是set中唯一一個能保證怎么存就怎么取的集合對象,是HashSet的子類,保證元素唯一,與HashSet原理一樣,這里就不多說了。
最后是TreeSet集合,該集合是用來進(jìn)行排序的,同樣也可以保證元素的唯一,可以指定一個順序, 對象存入之后會按照指定的順序排列。
指定排序有兩種實現(xiàn):
Comparable:集合加入自定義對象的時候,自定義對象需要實現(xiàn)Comparable接口,
- 實現(xiàn)接口的抽象方法中返回0,則集合中只有一個元素
- 返回正數(shù),則集合中怎么存則怎么取,
- 返回負(fù)數(shù),集合倒序存儲
Comparator(比較器):
- 創(chuàng)建TreeSet的時候可以制定 一個Comparator
- 如果傳入了Comparator的子類對象, 那么TreeSet就會按照比較器中的順序排序
- add()方法內(nèi)部會自動調(diào)用Comparator接口中compare()方法排序
- 調(diào)用的對象是compare方法的第一個參數(shù),集合中的對象是compare方法的第二個參數(shù)
原理:
- TreeSet底層二叉排序樹
- 返回小的數(shù)字存儲在樹的左邊(負(fù)數(shù)),大的存儲在右邊(正數(shù)),相等則不存(等于0)
- 在TreeSet集合中如何存取元素取決于compareTo()方法的返回值
下面來看例子:
/** * 自定義對象 用于TreeSet * @author 毛麒添 * */ public class Person implements Comparable<Person>{ private String name; private int age; public Person(){ super(); } public Person(String name, int age) { super(); this.name = name; this.age = age; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public int getAge() { return age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } @Override public String toString() { return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]"; } @Override public boolean equals(Object obj) { Person p=(Person) obj; return this.name.equals(p.name)&&this.age==p.age; } @Override public int hashCode() { // TODO Auto-generated method stub return 1; } /*//按照年齡進(jìn)行排序(TreeSet) @Override public int compareTo(Person o) { int number=this.age-o.age;//年齡是比較的主要條件 //當(dāng)年齡一樣的時候比較名字來確定排序 return number==0?this.name.compareTo(o.name):number; }*/ //按照姓名進(jìn)行排序(TreeSet) @Override public int compareTo(Person o) { int number=this.name.compareTo(o.name);//姓名是比較的主要條件 //當(dāng)姓名一樣的時候比年齡來確定排序 return number==0?this.age- o.age:number; } //按照姓名長度進(jìn)行排序(TreeSet) /*@Override public int compareTo(Person o) { int length=this.name.length()-o.name.length();//姓名長度比較的次要條件 int number=length==0?this.name.compareTo(o.name):length;//姓名是比較的次要條件 //比年齡也是次要條件 return number==0?this.age- o.age:number; }*/ } /** * * @author 毛麒添 * TreeSet集合 * 集合加入自定義對象的時候,自定義對象需要實現(xiàn)Comparable接口, * 實現(xiàn)接口的抽象方法中返回0,則集合中只有一個元素 * 返回正數(shù),則集合中怎么存則怎么取, * 返回負(fù)數(shù),集合倒序存儲 * * 將字符按照長度來進(jìn)行排序在TreeSet中,需要使用有比較的構(gòu)造方法進(jìn)行比較。 */ public class Demo_TreeSet { public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub demo1();//整數(shù)存取排序 demo2();//自定義對象排序 //將字符按照長度來進(jìn)行排序在TreeSet中 TreeSet<String> strLenset=new TreeSet<String>(new compareByLen()); strLenset.add("aaaaa"); strLenset.add("lol"); strLenset.add("wrc"); strLenset.add("wc"); strLenset.add("b"); strLenset.add("wnnnnnnnnnnn"); System.out.println(strLenset); } private static void demo2() { TreeSet<Person> ptreeSet=new TreeSet<Person>(); ptreeSet.add(new Person("李四",12)); ptreeSet.add(new Person("李四",16)); ptreeSet.add(new Person("李青",16)); ptreeSet.add(new Person("王五",19)); ptreeSet.add(new Person("趙六",22)); System.out.println(ptreeSet); } private static void demo1() { TreeSet< Integer> treeSet=new TreeSet<Integer>(); treeSet.add(1); treeSet.add(1); treeSet.add(1); treeSet.add(3); treeSet.add(3); treeSet.add(3); treeSet.add(2); treeSet.add(2); treeSet.add(2); System.out.println(treeSet); } } //TreeSet 構(gòu)造器,實現(xiàn)compare對需要存儲的字符串進(jìn)行比較 class compareByLen implements Comparator<String>{ //按照字符串的長度進(jìn)行比較,該方法的返回值和繼承Comparable的compareTo方法返回值同理。 @Override public int compare(String o1, String o2) { int num=o1.length()-o2.length();//以長度為主要條件 return num==0?o1.compareTo(o2):num;//內(nèi)容為次要條件 } }
下面是運(yùn)行截圖,其中compareTo的實現(xiàn)方法對幾種條件排序進(jìn)行了實現(xiàn),具體可以查看Person自定義類中的實現(xiàn)。
單列集合復(fù)習(xí)就到這里吧。
雙列集合
同樣的,在復(fù)習(xí)雙列結(jié)合之前我們先看看雙列集合的繼承圖。
Map集合的功能梳理:
添加功能
- V put(K key,V value):添加元素。
- 如果鍵是第一次存儲,就直接存儲元素,返回null
- 如果鍵不是第一次存在,就用值把以前的值替換掉,返回以前的值
刪除功能
- void clear():移除所有的鍵值對元素
- V remove(Object key):根據(jù)鍵刪除鍵值對元素,并把值返回
判斷功能
- boolean containsKey(Object key):判斷集合是否包含指定的鍵
- boolean containsValue(Object value):判斷集合是否包含指定的值
- boolean isEmpty():判斷集合是否為空
獲取功能
- Set<Map.Entry<K,V>> entrySet():
- V get(Object key):根據(jù)鍵獲取值
- Set<K> keySet():獲取集合中所有鍵的集合
- Collection<V> values():獲取集合中所有值的集合
長度功能
- int size():返回集合中的鍵值對的個數(shù)
Map類集合也有三種遍歷方式:
- 使用迭代器進(jìn)行遍歷
- 使用增強(qiáng)For循環(huán)來進(jìn)行遍歷
- 使用Map.Entry來遍歷集合中的元素
下面我們來看看如何實現(xiàn)上面三種遍歷方式
/** * * @author 毛麒添 * Map 集合的遍歷 */ public class Demo { public static void main(String[] args) { Map<String ,Integer> map=new HashMap<String, Integer>(); map.put("張三", 18); map.put("李四", 19); map.put("王五", 20); map.put("趙六", 21); //使用迭代器進(jìn)行遍歷 /*Set<String> keySet = map.keySet();//獲取所有key的集合 Iterator<String> iterator = keySet.iterator(); while(iterator.hasNext()){ String key = iterator.next(); Integer i=map.get(key); System.out.println(i); }*/ //使用增強(qiáng)For循環(huán)來進(jìn)行遍歷 for (String key :map.keySet()) { Integer integer = map.get(key); System.out.println(integer); } /*---------------------------使用Map.Entry來遍歷集合中的元素--------------------------*/ Set<Map.Entry<String,Integer>> en=map.entrySet();////獲取所有的鍵值對象的集合 /*//使用迭代器來遍歷 Iterator<Entry<String, Integer>> iterator = en.iterator(); while(iterator.hasNext()){ Entry<String, Integer> e=iterator.next();//獲取鍵值對對象 String key = e.getKey();//根據(jù)鍵值對對象獲取鍵 Integer value = e.getValue();//根據(jù)鍵值對對象獲取值 System.out.print(key); System.out.println(value); }*/ //使用增強(qiáng)for循環(huán)來遍歷 for (Entry<String, Integer> entry : en) { String key = entry.getKey(); Integer value = entry.getValue(); System.out.print(key); System.out.println(value); } /*---------------------------使用Map.Entry來遍歷集合中的元素--------------------------*/ } }
LinkHashMap與LinkHashSet一樣,怎么存怎么取,保證元素唯一(key 是唯一判定值),由于保證元素唯一,其性能肯定會低一些,這里就不細(xì)說了。
TreeMap是雙列集合,其實他和TreeSet是很像的,但是雙列集合的鍵是唯一標(biāo)識,所以TreeMap排序的是每個元素的鍵。對于存儲自定義對象排序,它也有Comparable和Comparator,下面我們來看例子
/** * * @author 毛麒添 * TreeMap * 通TreeSet 原理,存取自定義對象也需要繼承Comparable結(jié)構(gòu), * 或者實現(xiàn)比較器Comparator */ public class Demo6_TreeMap { public static void main(String[] args) { TreeMap<Student, String> tm=new TreeMap<Student, String>(new Comparator<Student>() { @Override public int compare(Student s1, Student s2) { int num=s1.getName().compareTo(s2.getName());//以姓名作為主要比較條件 return num==0?s1.getAge()-s2.getAge():num; } }); tm.put(new Student("張三",13),"杭州"); tm.put(new Student("張三",14), "賀州"); tm.put(new Student("王五",15), "廣州"); tm.put(new Student("趙六",16), "深圳"); System.out.println(tm); } } /** * 自定義對象 * @author 毛麒添 * HashMap 存儲對象 與 HashSet 同理 需要重寫 hashcode 和equals 方法 * TreeMap 實現(xiàn) Comparable接口 */ public class Student implements Comparable<Student>{ private int age; private String name; public Student(){ super(); } public Student(String name,int age){ this.name=name; this.age=age; } public int getAge() { return age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } @Override public String toString() { return "Student [age=" + age + ", name=" + name + "]"; } @Override public int hashCode() { final int prime = 31; int result = 1; result = prime * result + age; result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode()); return result; } @Override public boolean equals(Object obj) { if (this == obj) return true; if (obj == null) return false; if (getClass() != obj.getClass()) return false; Student other = (Student) obj; if (age != other.age) return false; if (name == null) { if (other.name != null) return false; } else if (!name.equals(other.name)) return false; return true; } @Override public int compareTo(Student o) { int num =this.age-o.age;//以年齡為主要條件 return num==0?this.name.compareTo(o.name):num;//姓名作為次要條件 } }
到這里,Java集合框架的復(fù)習(xí)基本完成,最后來一個斗地主的例子對集合框架做一個綜合應(yīng)用,只是實現(xiàn)斗地主洗牌和發(fā)牌,至于怎么打牌,邏輯復(fù)雜,這里不做實現(xiàn)。
/** * * @author 毛麒添 * 模擬斗地主洗牌和發(fā)牌,牌排序 * 買一副撲克 * 洗牌 * 發(fā)牌 * 看牌 */ public class Doudizhu_progress { public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub //構(gòu)造一副撲克牌 String[] number={"3","4","5","6","7","8","9","10","J","Q","K","A","2"}; String[]color={"黑桃","紅桃","梅花","方塊"}; HashMap<Integer, String> pokerMap=new HashMap<Integer, String>();//存放牌的map ArrayList<Integer> list=new ArrayList<Integer>();//存放牌的索引 int index=0; //索引 for (String s1 : number) { for (String s2 : color) { pokerMap.put(index,s2.concat(s1)); list.add(index); index++; } } //加入大小王 pokerMap.put(index,"小王"); list.add(index); index++; pokerMap.put(index,"大王"); list.add(index); //洗牌 Collections.shuffle(list); //System.out.println(list); //發(fā)牌,3個人玩 加上底牌3張 使用TreeSet 來存放索引,并自動對索引排好序 TreeSet<Integer> mao=new TreeSet<Integer>(); TreeSet<Integer> li=new TreeSet<Integer>(); TreeSet<Integer> huang=new TreeSet<Integer>(); TreeSet<Integer> dipai=new TreeSet<Integer>(); for(int i=0;i<list.size();i++){ if(i>=list.size()-3){//最后三張牌,作為底牌 dipai.add(list.get(i)); }else if(i%3==0){ mao.add(list.get(i)); }else if(i%3==1){ li.add(list.get(i)); }else { huang.add(list.get(i)); } } //看牌 lookPoker(pokerMap,mao,"mao"); lookPoker(pokerMap,li,"li"); lookPoker(pokerMap,huang,"huang"); lookPoker(pokerMap,dipai,"底牌"); } /** * 看牌的方法 * @param pokerMap 存放牌的map * @param mao 該玩家的牌的索引集合 * @param name 玩家名字 */ private static void lookPoker(HashMap<Integer, String> pokerMap, TreeSet<Integer> mao, String name) { if(name.equals("底牌")){ System.out.print("地主"+name+"的牌是:"); }else{ System.out.print("玩家"+name+"的牌是:"); } for (Integer integer : mao) { System.out.print(pokerMap.get(integer)+" "); } System.out.println(); } }
運(yùn)行截圖:
寫在最后:
如果你看到這里,估計你也溫故知新了吧,那就這樣吧,這篇又臭又長的文章就到這里啦。希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。
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