Java入门基础16：集合框架1（Collection集合体系、List、Set）

集合体系结构

Collection是单列集合的祖宗，它规定的方法（功能）是全部单列集合都会继承的。

collection集合体系

Collection的常用方法

package com.itchinajie.d1_collection;import java.util.ArrayList;
import java.util.HashSet;/*
* 目标：认识Collection体系的特点。
* */
public class CollectionTest1 {public static void main(String[] args) {//简单确认一下Collection集合的特点。ArrayList<String> list=new ArrayList<>();//有序 可重复 有索引list.add("java1");list.add("java2");list.add("java1");list.add("java2");System.out.println(list);HashSet<String>set = new HashSet<>();set.add("java1");set.add("java2");set.add("java1");set.add("java2");set.add("java3");System.out.println(set);}
}package com.itchinajie.d1_collection;import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collection;public class CollectionTest2API {public static void main(String[] args) {Collection<String> c = new ArrayList<>();// 多态写法//1.public boolean add(Ee）：添加元素，添加成功返回true。c.add("java1");c.add("java1");c.add("java2");c.add("java2");c.add("java3");System.out.println(c);//2.public void clear()：清空集合的元素。//c.clear();//system.out.println(c);//3.public boolean isEmpty()：判断集合是否为空是空返回true，反之。System.out.println(c.isEmpty()); // false//4.public int size()：获取集合的大小。System.out.println(c.size());//5.public boolean contains（object obj)：判断集合中是否包含某个元素。System.out.println(c.contains("java1")); // trueSystem.out.println(c.contains("Java1")); // false//6.public boolean remove(Ee)：删除某个元素：如果有多个重复元素默认删除前面的第一个！System.out.println(c.remove( "java1"));System.out.println(c);//7.public Object [] toArray();把集合转换成数组Object[] arr = c.toArray();System.out.println(Arrays.toString(arr));String[] arr2 = c.toArray(new String[c.size()]);System.out.println(Arrays.toString(arr2));System.out.println("------------------------------------");//把一个集合的全部数据倒入到另一个集合中去。Collection<String>c1 = new ArrayList<>();c1.add("java1");c1.add("java2");Collection<String> c2 = new ArrayList<>();c2.add("java3");c2.add("java4");c1.addAll(c2);//就是把c2集合的全部数据倒入到c1集合中去。System.out.println(c1);System.out.println(c2);}
}

Collection的遍历方式

迭代器

迭代器是用来遍历集合的专用方式（数组没有迭代器），在到ava中迭代器的代表是Iterator。

package com.itchinajie.d2_collection_traverse;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;/*
* 目标：Collection集合遍历方式一：使迭代器Iterator遍历
* */
public class CollectionDemo1 {public static void main(String[] args) {Collection<String> c = new ArrayList<>();c.add("赵敏");c.add("小昭");c.add("素素");c.add("灭绝");System.out.println(c);//c=[赵敏，小昭，素素，灭绝]//                                       it//使用迭代器遍历集合//1、从集合对象中获取迭代器对象。Iterator<String> it = c.iterator();
//        System.out.println(it.next());
//        System.out.println(it.next());
//        System.out.println(it.next());
//        System.out.println(it.next());//System.out.println(it.next());//出现异常的//2、我们应该使用循环结合迭代器遍历集合。while (it.hasNext()){
//            String ele = it.next();
//            System.out.println(ele);System.out.println(it.next());}}
}

增强for

增强for可以用来遍历集合或者数组。

增强for遍历集合，本质就是迭代器遍历集合的简化写法。

package com.itchinajie.d2_collection_traverse;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;/** 目标：Collection集合遍历方式二：增强for* */
public class CollectionDemo2 {public static void main(String[] args) {Collection<String> c = new ArrayList<>();c.add("赵敏");c.add("小昭");c.add("素素");c.add("灭绝");System.out.println(c);//c=[赵敏，小昭，素素，灭绝]//                    ele//使用增强for遍历集合或者数组。for (String ele : c){System.out.println(ele);}String[] names = {"迪丽热巴","古力娜扎","稀奇哈哈"};for (String name : names){System.out.println(name);}}
}

Lambda表达式

得益于刊DK8开始的新技术Lambda表达式，提供了一种更简单、更直接的方式来遍历集合。

package com.itchinajie.d2_collection_traverse;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;/*
* 目标：Collection集合的遍历方式三：JDK8开始新增的lambda表达式（forEach方法）
* */
public class CollectionDemo3 {public static void main(String[] args) {Collection<String> c = new ArrayList<>();c.add("赵敏");c.add("小昭");c.add("殷素素");c.add("周芷若");System.out.println(c);//[赵敏，小昭，般素素，周芷若]//        s//default void forEach(Consumer<?superT>action): 结合Lambda表达式遍历集合：//        c.forEach(new Consumer<String>() {
//            @Override
//            public void accept(String s) {
//                System.out.println(s);
//            }
//        });
//        //简化
//        c.forEach((String s) -> {
//                System.out.println(s);
//        });//简化
//        c.forEach( s -> {
//            System.out.println(s);
//        });//简化
//        c.forEach( s -> System.out.println(s));c.forEach( System.out::println);}
}

List系列集合

List集合的特有方法 List集合因为支持索引，所以多了很多与索引相关的方法，当然，Collection的功能List也都继承了。

List集合的特有方法

package com.itchinajie.d3_collection_list;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;/**目标：掌握List系列集合的特点，以及其提供的特有方法。*/
public class ListTest1 {public static void main(String[] args) {//1.创建一个ArrayList集合对象（有序、可重复、有索引）List<String> list = new ArrayList<>();// 一行经典代码list.add("蜘蛛精");list.add("至尊宝");list.add("至尊宝");list.add("牛夫人");System.out.println(list);//【蜘蛛精，至尊宝，至尊宝，牛夫人]//2.public void add(int index，E element)：在某个索引位置插入元素。list.add( 2,"紫霞仙子");System.out.println(list);//3.public E remove（int index）：根据索引删除元素，返回被删除元素System.out.println(list.remove(2));System.out.println(list);//4.public E get(int index):返回集合中指定位置的元素。System.out.println(list.get(3));//5.public E set(int index,E element):修改索引位置处的元素，修改成功后，会返回原来的数据System.out.println(list.set(3,"牛魔王"));System.out.println(list);}
}

遍历方式

List集合支持的遍历方式：

1、for循环(因为List集合有索引)

2、迭代器

3、增强for循环（foreach遍历）

4、Lambda表达式

package com.itchinajie.d3_collection_list;import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;/*
* List集合支持的遍历方式：
1、for循环(因为List集合有索引)
2、迭代器
3、增强for循环
4、Lambda表达式
* */
public class ListTest2 {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("糖宝宝");list.add("蜘蛛精");list.add("至尊宝");//(1)for循环for (int i=0;i<list.size();i++){//i=012String s = list.get(i);System.out.println(s);}//(2)迭代器Iterator<String> it = list.iterator();while (it.hasNext()){System.out.println(it.next());}//(3)增强for循环（foreach循环）for (String s : list) {System.out.println(s);}//(4)JDK1.8开始之后的Lambda表达式list.forEach(s -> {System.out.println(s);});}
}

ArrayList集合的底层原理

特点

1、基于数组实现的

2、查询速度快(注意：是根据索引查询数据快)：查询数据通过地址值和索引定位，查询任意数据耗时相同。

3、删除效率低：可能需要把后面很多的数据进行前移。

4、添加效率极低：可能需要把后面很多的数据后移，再添加元素；或者也可能需要进行数组的扩容。

底层原理

1、利用无参构造器创建的集合，会在底层创建一个默认长度为0的数组；

2、添加第一个元素时，底层会创建一个新的长度为10的数组；

3、存满时，会扩容1.5倍；

4、如果一次添加多个元素，1.5倍还放不下，则新创建数组的长度以实际为准。

ArrayList集合的应用原理

1、ArrayList适合：根据索I查询数据 ,比如根据随机索引数据（高效）！或者数据量 不是很大时！

2、ArrayList不适合：数据量大的同时 ,又要频繁的进行增删操作！

LinkedList集合的底层原理

基于双链表实现的。

什么是链表？有啥特点?

单项链表：链表的特点1： 查询慢，无论查询哪个数据都要从头开始找；
                  链表的特点2： 链表增删相对快。

双向链表（基于双链表实现）：基于双链表实现的。
特点：查询慢，增删相对较快，但对首尾元素进行增删改查的速度是极快的。

新增首尾操作的特有方法

LinkedList集合的应用场景

1、用来设计队列

2、用来设计栈

package com.itchinajie.d3_collection_list;import java.util.LinkedList;/**目标：掌握List系列集合的特点，以及其提供的特有方法。*/
public class ListTest3 {public static void main(String[] args) {//1、创建一个队列。LinkedList<String> queue = new LinkedList<>();//入队queue.addLast("第1号人");queue.addLast("第2号人");queue.addLast("第3号人");queue.addLast("第4号人");System.out.println(queue);//出队System.out.println(queue.removeFirst());System.out.println(queue.removeFirst());System.out.println(queue.removeFirst());System.out.println(queue);System.out.println("------------------------------------");//2、创建一个栈对象。LinkedList<String> stack = new LinkedList<>();//压栈
//        stack.addFirst("第1颗子弹");
//        stack.addFirst("第2颗子弹");
//        stack.addFirst("第3颗子弹");
//        stack.addFirst("第4颗子弹");stack.push("第1颗子弹");stack.push("第2颗子弹");stack.push("第3颗子弹");stack.push("第4颗子弹");System.out.println(stack);//出栈
//        System.out.println(stack.removeFirst());
//        System.out.println(stack.removeFirst());System.out.println(stack.pop());System.out.println(stack.pop());System.out.println(stack);}
}

set系列集合

package com.itchinajie.d4_collection_set;import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;/*
* 目标：整体了解一下Set系列集合的特点
* */
public class SetTest1 {public static void main(String[] args) {//1、创建一个Set集合的对象//Set<Integer>set =new HashSet<>（）;//创建了一个HashSet的集合对象。 一行经典代码 HashSet：无序不重复无索引，// 不支持索引操作，一般只会无序一次// Set<Integer> set = new LinkedHashSet<>（）;//有序 不重复 无索引Set<Integer> set =new TreeSet<>();//可排序（升序） 不重复 无索引set.add(666);set.add(555);set.add(555);set.add(888);set.add(888);set.add(777);set.add(777);System.out.println(set);}
}

HashSet

哈希值

就是一个int类型的数值，Java中每个对象都有一个哈希值。
Java中的所有对象，都可以调用Obejct类提供的hashCode方法，返回该对象自己的哈希值。

package com.itchinajie.d4_collection_set;
/***目标：了解一下哈希值。＊Java中的所有对象，都可以调用Obejct类提供的hashCode方法，返回该对象自己的哈希值。* public int hashcode()：返回对象的哈希值。＊同一个对象多次调用hashCode方法返回的哈希值是相同的。＊不同的对象，它们的哈希值一般不相同，但也有可能会相同（哈希碰撞）。*/
public class SetTest2 {public static void main(String[] args) {Student s1 = new Student("蜘蛛精",25,169.5);Student s2 = new Student("紫霞",24,166.5);System.out.println(s1.hashCode());System.out.println(s1.hashCode());System.out.println(s2.hashCode());String str = new String("abc");String str2 = new String("acD");System.out.println(str.hashCode());System.out.println(str2.hashCode());}
}

对象哈希值的特点

同一个对象多次调用hashCode(）方法返回的哈希值是相同的。
不同的对象，它们的哈希值一般不相同，但也有可能会相同（哈希碰撞）。

HashSet的底层原理

了解一下数据结构（树）

1、普通二叉树（无用）

2、二叉查找树（二叉排序树）

小的存左边， 大的存右边， 一样的不存。

3、平衡二叉树（java常用）

4、java用的红黑树

深入理解HashSet集合去重复的机制。

HashSet集合默认不能对内容一样的两个不同对象去重复！

比如内容一样的两个学生对象存入到HashSet集合中去，HashSet集合是不能去重复的！

如何让HashSet集合能够实现对内容一样的两个不同对象也能去重复？？？

如果希望Set集合认为2个内容一样的对象是重复的 必须重写对象的hashCode()和equals()方法。

package com.itchinajie.d4_collection_set;import java.util.Objects;public class Student implements Comparable<Student>{private String name;private int age;private double height;
//方式一：让自定义的类（如学生类）实现Comparable接口，重写里面的compareTo方法来指定比较规则。@Overridepublic int compareTo(Student o) {//约定1：  如果左边的对象 大于 右边对象 请您返回正整数//约定2：  如果左边的对象 小于 右边对象 请您返回负整数//约定3：  如果左边的对象 等于 右边对象 请您返回0//按照年龄升序排序
//        if (this.age > o.age) {
//            return 1;
//        }else if (this.age < o.age){
//            return -1;
//        }
//        return 0;//return this.age - o.age;//升序return o.age - this.age;//降序}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;}public double getHeight() {return height;}public void setHeight(double height) {this.height = height;}public Student() {}public Student(String name, int age, double height) {this.name = name;this.age = age;this.height = height;}//容一样就只要两个对象内返回true@Overridepublic boolean equals(Object o) {if (this == o) return true;if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;Student student = (Student) o;return age == student.age && Double.compare(height, student.height) == 0 && Objects.equals(name, student.name);}//只要两个对象内容一样，返回的哈希值就是一样的。@Overridepublic int hashCode() {return Objects.hash(name, age, height);}@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +", height=" + height +'}';}
}package com.itchinajie.d4_collection_set;import java.util.HashSet;
import java.util.Set;public class SetTest3 {public static void main(String[] args) {Set<Student> students = new HashSet<>();Student s1 = new Student("至尊宝", 28, 169.6);Student s2 = new Student("蜘蛛精", 23, 169.6);Student s3 = new Student("蜘蛛精", 23, 169.6);System.out.println(s2.hashCode());System.out.println(s3.hashCode());Student s4 = new Student("牛魔王", 48, 169.6);students.add(s1);students.add(s2);students.add(s3);students.add(s4);System.out.println(students);}
}

LinkedHashSet

特点：有序、不重复、无索引。

底层原理

TreeSet

特点：不重复、无索引、可排序(默认升序排序，按照元素的大小，由小到大排序。

底层是基于红黑树实现的排序。

package com.itchinajie.d4_collection_set;import java.util.Comparator;
import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;/*
* 目标：掌握TreeSet集合的使用
* */
public class SetTest4 {public static void main(String[] args) {Set<Integer> set1 = new TreeSet<>();set1.add(6);set1.add(5);set1.add(5);set1.add(7);System.out.println(set1);//方式一：让自定义的类（如学生类）实现Comparable接口，重写里面的compareTo方法来指定比较规则。//方式二：通过调用TreeSet集合有参数构造器，可以设置Comparator对像（比较器对象，用于指定比较规则)。// new 一个TreeSet的比较器对象的有参构造器，生成一个比较器对象，然后重写对象的匿名内部类//day04_oop -> src -> com.itchinajie -> d5_arrays 中讲过自定义排序规则//TreeSet就近选择自己自带的比较器对象进行排序Set<Student> students = new TreeSet<>(( o1,  o2) -> Double.compare(o1.getHeight(), o2.getHeight()));students.add(new Student("蜘蛛精",23,169.7));students.add(new Student("紫霞",22,169.8));students.add(new Student("至尊宝",26,165.5));students.add(new Student("牛魔王",22,183.5));System.out.println(students);}
}

自定义排序规则

小结

注意：集合的并发修改异常

package com.itchinajie.d5_collection_exception;import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;public class collection_exception {public static void main(String[] args) {//需求：找出集合中全部带“李”的名字，并从集合中删除。List<String>  list = new ArrayList<>();list.add("王麻子");list.add("小李子");list.add("李爱花");list.add("张全蛋");list.add("晓李");list.add("李玉刚");System.out.println(list);//[王麻子，小李子，李爱花，张全蛋，晓李，李玉刚]//System.out.println("--------------------------------------");//需求：找出集合中全部带“李"的名字，并从集合中删除。
//        Iterator<String>it = list.iterator();
//        while (it.hasNext()){
//            String name = it.next();
//            if(name.contains("李")){
//                list.remove(name);
//            }
//        }
//        System.out.println(list);//报错//System.out.println("--------------------------------------");//使用for循环遍历集合并删除集合中带李字的名字//[王麻子，小李子，李爱花，张全蛋，晓李，李玉刚]
//        for (int i=0;i<list.size();i++){
//            String name = list.get(i);
//            if(name.contains("李")){
//                list.remove(name);
//            }
//        }
//        System.out.println(list);//出bug，需要在他的基础上加个i--//System.out.println("--------------------------------------");//怎么解决呢？//使用for循环遍历集合并刷除集合中带李字的名字//[王麻子，小李子，李爱花，张全蛋，晓李，李玉刚]//i
//        for (int i = 0;i<list.size();i++){
//            String name = list.get(i);
//            if(name.contains("李")) {
//                list.remove(name);
//                i--;
//            }
//        }
//        System.out.println(list);//加个i--也可以//倒着删除也可以System.out.println("--------------------------------------");//用迭代器正常删除的方式需求：找出集合中全部带“李”的名字，并从集合中删除。Iterator<String> it = list.iterator();while (it.hasNext()) {String name = it.next();if (name.contains("李")) {//List.remove(name);//并发修改异常的错误。it.remove();//删除迭代器当前遍历到的数据，每删除一个数据后，相当于也在底层做了i--}}System.out.println(list);//System.out.println("--------------------------------------");//使用增强for循环遍历集合并删除数据，没有办法解决bug的//由于增强for循环遍历集合就是迭代器遍历集合的简化写法，因此，使用增强fo循环遍历集合，又在同时删//除集合中的数据时，程序也会出现并发修改异常的错误
//        for (String name : list){
//            if(name.contains("")){
//                list.remove(name);
//            }
//        }
//        System.out.println(list);//System.out.println("--------------------------------------");//使用lambda表达式也不行
//        list.forEach(name ->{
//            if(name.contains("李")){
//            list.remove(name);
//            }
//        });
//        System.out.println(list);}
}

(本章图片均来自于黑马程序员视频)