Java学习笔记(三):集合类与常用数据结构的典型用法

1 Collection集合

1.1 集合概述

在前面基础班我们已经学习过并使用过集合ArrayList,那么集合到底是什么呢?

  • 集合:集合是java中提供的一种容器,可以用来存储多个数据。

集合和数组既然都是容器,它们有啥区别呢?

  • 数组的长度是固定的。集合的长度是可变的。
  • 数组中存储的是同一类型的元素,可以存储基本数据类型值。集合存储的都是对象。而且对象的类型可以不一致。在开发中一般当对象多的时候,使用集合进行存储。

1.2 集合框架

JAVA SE提供了满足各种需求的API,在使用这些API前,先了解其继承与接口操作架构,才能了解何时采用哪个类,以及类之间如何彼此合作,从而达到灵活应用。

集合按照其存储结构可以分为两大类,分别是单列集合java.util.Collection和双列集合java.util.Map

  • Collection:单列集合类的根接口,用于存储一系列符合某种规则的元素,它有两个重要的子接口,分别是java.util.Listjava.util.Set。其中,List的特点是元素有序、元素可重复。Set的特点是元素无序,而且不可重复。List接口的主要实现类有java.util.ArrayListjava.util.LinkedListSet接口的主要实现类有java.util.HashSetjava.util.TreeSet

从上面的描述可以看出JDK中提供了丰富的集合类库,为了便于进行系统地学习,接下来通过一张图来描述整个集合类的继承体系。

Collection集合体系图

其中,橙色框里填写的都是接口类型,而蓝色框里填写的都是具体的实现类。

集合本身是一个工具,它存放在java.util包中。在Collection接口定义着单列集合框架中最最共性的内容。

  • Collection接口
    • 定义的是所有单列集合的共性方法,所有单列集合都可以使用共性方法
    • 没有带索引的方法
  • List接口
    • 有序集合(存储和取出的元素顺序相同)
    • 允许存储相同的元素
    • 有索引,可以使用普通的for循环遍历
  • Set接口
    • 不允许储存重复元素
    • 没有索引
  • TreeSet集合: 无序的集合(存储和取出的顺序可能不一致)
  • LinkedHashSet集合:有序的集合

1.3 Collection 常用功能

Collection是所有单列集合的父接口,因此在Collection中定义了单列集合(List和Set)通用的一些方法,这些方法可用于操作所有的单列集合。方法如下:

  • public boolean add(E e): 把给定的对象添加到当前集合中 。
  • public void clear() :清空集合中所有的元素。
  • public boolean remove(E e): 把给定的对象在当前集合中删除。
  • public boolean contains(E e): 判断当前集合中是否包含给定的对象。
  • public boolean isEmpty(): 判断当前集合是否为空。
  • public int size(): 返回集合中元素的个数。
  • public Object[] toArray(): 把集合中的元素,存储到数组中。

方法演示:

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

public class Demo1Collection {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象 
        // 使用多态形式
        Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
        // 使用方法
        // 添加功能  boolean  add(String s)
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        System.out.println(coll);

        // boolean contains(E e) 判断o是否在集合中存在
        System.out.println("判断  扫地僧 是否在集合中"+coll.contains("扫地僧"));

        //boolean remove(E e) 删除在集合中的o元素
        System.out.println("删除石破天:"+coll.remove("石破天"));
        System.out.println("操作之后集合中元素:"+coll);

        // size() 集合中有几个元素
        System.out.println("集合中有"+coll.size()+"个元素");

        // Object[] toArray()转换成一个Object数组
        Object[] objects = coll.toArray();
        // 遍历数组
        for (int i = 0; i < objects.length; i++) {
            System.out.println(objects[i]);
        }

        // void  clear() 清空集合
        coll.clear();
        System.out.println("集合中内容为:"+coll);
        // boolean  isEmpty()  判断是否为空
        System.out.println(coll.isEmpty());      
    }
}

tips: 有关Collection中的方法可不止上面这些,其他方法可以自行查看API学习。

2 Iterator迭代器

2.1 Iterator接口

在程序开发中,经常需要遍历集合中的所有元素。针对这种需求,JDK专门提供了一个接口java.util.IteratorIterator接口也是Java集合中的一员,但它与CollectionMap接口有所不同,Collection接口与Map接口主要用于存储元素,而Iterator主要用于迭代访问(即遍历)Collection中的元素,因此Iterator对象也被称为迭代器。

想要遍历Collection集合,那么就要获取该集合迭代器完成迭代操作,下面介绍一下获取迭代器的方法:

  • public Iterator iterator(): 获取集合对应的迭代器,用来遍历集合中的元素的。

下面介绍一下迭代的概念:

  • 迭代:即Collection集合元素的通用获取方式。在取元素之前先要判断集合中有没有元素,如果有,就把这个元素取出来,继续在判断,如果还有就再取出出来。一直把集合中的所有元素全部取出。这种取出方式专业术语称为迭代。

Iterator接口的常用方法如下:

  • public E next():返回迭代的下一个元素。
  • public boolean hasNext():如果仍有元素可以迭代,则返回 true。

接下来我们通过案例学习如何使用Iterator迭代集合中元素:

public class IteratorDemo {
      public static void main(String[] args) {
        // 使用多态方式 创建对象
        Collection<String> coll = new ArrayList<String>();

        // 添加元素到集合
        coll.add("串串星人");
        coll.add("吐槽星人");
        coll.add("汪星人");
        //遍历
        //使用迭代器 遍历   每个集合对象都有自己的迭代器
        Iterator<String> it = coll.iterator();
        //  泛型指的是 迭代出 元素的数据类型
        while(it.hasNext()){ //判断是否有迭代元素
            String s = it.next();//获取迭代出的元素
            System.out.println(s);
        }
      }
}

tips::在进行集合元素取出时,如果集合中已经没有元素了,还继续使用迭代器的next方法,将会发生java.util.NoSuchElementException没有集合元素的错误。

2.2 迭代器的实现原理

我们在之前案例已经完成了Iterator遍历集合的整个过程。当遍历集合时,首先通过调用t集合的iterator()方法获得迭代器对象,然后使用hashNext()方法判断集合中是否存在下一个元素,如果存在,则调用next()方法将元素取出,否则说明已到达了集合末尾,停止遍历元素。

Iterator迭代器对象在遍历集合时,内部采用指针的方式来跟踪集合中的元素,接下来通过一个图例来演示Iterator对象迭代元素的过程:

迭代器的实现原理

在调用Iterator的next方法之前,迭代器的索引位于第一个元素之前,不指向任何元素,当第一次调用迭代器的next方法后,迭代器的索引会向后移动一位,指向第一个元素并将该元素返回,当再次调用next方法时,迭代器的索引会指向第二个元素并将该元素返回,依此类推,直到hasNext方法返回false,表示到达了集合的末尾,终止对元素的遍历。

2.3 增强for循环

增强for循环(也称for each循环)是JDK1.5以后出来的一个高级for循环,专门用来遍历数组和集合的。它的内部原理其实是个Iterator迭代器,所以在遍历的过程中,不能对集合中的元素进行增删操作。

格式:

for(元素的数据类型  变量 : Collection集合or数组){ 
      //写操作代码
}

它用于遍历Collection和数组。通常只进行遍历元素,不要在遍历的过程中对集合元素进行增删操作。

遍历数组

public class NBForDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {3,5,6,87};
           //使用增强for遍历数组
        for(int a : arr){//a代表数组中的每个元素
            System.out.println(a);
        }
    }
}

遍历集合

public class NBFor {
    public static void main(String[] args) {        
        Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
        coll.add("小河神");
        coll.add("老河神");
        coll.add("神婆");
        //使用增强for遍历
        for(String s :coll){//接收变量s代表 代表被遍历到的集合元素
            System.out.println(s);
        }
    }
}

tips: 新for循环必须有被遍历的目标。目标只能是Collection或者是数组。新式for仅仅作为遍历操作出现。

3 泛型

3.1 泛型概述

在前面学习集合时,我们都知道集合中是可以存放任意对象的,只要把对象存储集合后,那么这时他们都会被提升成Object类型。当我们在取出每一个对象,并且进行相应的操作,这时必须采用类型转换。

大家观察下面代码:

public class GenericDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("abc");
        coll.add("itcast");
        coll.add(5);//由于集合没有做任何限定,任何类型都可以给其中存放
        Iterator it = coll.iterator();
        while(it.hasNext()){
            //需要打印每个字符串的长度,就要把迭代出来的对象转成String类型
            String str = (String) it.next();
            System.out.println(str.length());
        }
    }
}

程序在运行时发生了问题java.lang.ClassCastException。 为什么会发生类型转换异常呢? 我们来分析下:由于集合中什么类型的元素都可以存储。导致取出时强转引发运行时 ClassCastException。 怎么来解决这个问题呢? Collection虽然可以存储各种对象,但实际上通常Collection只存储同一类型对象。例如都是存储字符串对象。因此在JDK5之后,新增了泛型(Generic)语法,让你在设计API时可以指定类或方法支持泛型,这样我们使用API的时候也变得更为简洁,并得到了编译时期的语法检查。

  • 泛型:可以在类或方法中预支地使用未知的类型。

tips:一般在创建对象时,将未知的类型确定具体的类型。当没有指定泛型时,默认类型为Object类型。

3.2 使用泛型的好处

上一节只是讲解了泛型的引入,那么泛型带来了哪些好处呢?

  • 将运行时期的ClassCastException,转移到了编译时期变成了编译失败。
  • 避免了类型强转的麻烦。

通过我们如下代码体验一下:

public class GenericDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        Collection<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("abc");
        list.add("itcast");
        // list.add(5);//当集合明确类型后,存放类型不一致就会编译报错
        // 集合已经明确具体存放的元素类型,那么在使用迭代器的时候,迭代器也同样会知道具体遍历元素类型
        Iterator<String> it = list.iterator();
        while(it.hasNext()){
            String str = it.next();
            //当使用Iterator<String>控制元素类型后,就不需要强转了。获取到的元素直接就是String类型
            System.out.println(str.length());
        }
    }
}

tips:泛型是数据类型的一部分,我们将类名与泛型合并一起看做数据类型。

3.3 泛型的定义与使用

我们在集合中会大量使用到泛型,这里来完整地学习泛型知识。

泛型,用来灵活地将数据类型应用到不同的类、方法、接口当中。将数据类型作为参数进行传递。

定义和使用含有泛型的类

定义格式:

修饰符 class 类名<代表泛型的变量> {  }

例如,API中的ArrayList集合:

class ArrayList<E>{ 
    public boolean add(E e){ }

    public E get(int index){ }
       ....
}

使用泛型: 即什么时候确定泛型。

在创建对象的时候确定泛型

例如,ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();

此时,变量E的值就是String类型,那么我们的类型就可以理解为:

class ArrayList<String>{ 
     public boolean add(String e){ }

     public String get(int index){  }
     ...
}

再例如,ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();

此时,变量E的值就是Integer类型,那么我们的类型就可以理解为:

class ArrayList<Integer> { 
     public boolean add(Integer e) { }

     public Integer get(int index) {  }
     ...
}

举例自定义泛型类

public class MyGenericClass<MVP> {
    //没有MVP类型,在这里代表 未知的一种数据类型 未来传递什么就是什么类型
    private MVP mvp;

    public void setMVP(MVP mvp) {
        this.mvp = mvp;
    }

    public MVP getMVP() {
        return mvp;
    }
}

使用:

public class GenericClassDemo {
      public static void main(String[] args) {         
         // 创建一个泛型为String的类
         MyGenericClass<String> my = new MyGenericClass<String>();        
         // 调用setMVP
         my.setMVP("大胡子登登");
         // 调用getMVP
         String mvp = my.getMVP();
         System.out.println(mvp);
         //创建一个泛型为Integer的类
         MyGenericClass<Integer> my2 = new MyGenericClass<Integer>(); 
         my2.setMVP(123);         
         Integer mvp2 = my2.getMVP();
    }
}

含有泛型的方法

定义格式:

修饰符 <代表泛型的变量> 返回值类型 方法名(参数){  }

例如,

public class MyGenericMethod {      
    public <MVP> void show(MVP mvp) {
        System.out.println(mvp.getClass());
    }

    public <MVP> MVP show2(MVP mvp) {    
        return mvp;
    }
}

使用格式:调用方法时,确定泛型的类型

public class GenericMethodDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建对象
        MyGenericMethod mm = new MyGenericMethod();
        // 演示看方法提示
        mm.show("aaa");
        mm.show(123);
        mm.show(12.45);
    }
}

含有泛型的接口

定义格式:

修饰符 interface接口名<代表泛型的变量> {  }

例如,

public interface MyGenericInterface<E>{
    public abstract void add(E e);

    public abstract E getE();  
}

使用格式:

1、定义类时确定泛型的类型

例如

public class MyImp1 implements MyGenericInterface<String> {
    @Override
    public void add(String e) {
        // 省略...
    }

    @Override
    public String getE() {
        return null;
    }
}

此时,泛型E的值就是String类型。

2、始终不确定泛型的类型,直到创建对象时,确定泛型的类型

例如

public class MyImp2<E> implements MyGenericInterface<E> {
    @Override
    public void add(E e) {
            // 省略...
    }

    @Override
    public E getE() {
        return null;
    }
}

确定泛型:

/*
 * 使用
 */
public class GenericInterface {
    public static void main(String[] args) {
        MyImp2<String>  my = new MyImp2<String>();  
        my.add("aa");
    }
}

3.4 泛型通配符

当使用泛型类或者接口时,传递的数据中,泛型类型不确定,可以通过通配符<?>表示。但是一旦使用泛型的通配符后,只能使用Object类中的共性方法,集合中元素自身方法无法使用。

通配符基本使用

泛型的通配符:不知道使用什么类型来接收的时候,此时可以使用?,?表示未知通配符。

此时只能接受数据,不能往该集合中存储数据。

举个例子大家理解使用即可:

public static void main(String[] args) {
    Collection<Intger> list1 = new ArrayList<Integer>();
    getElement(list1);
    Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();
    getElement(list2);
}
public static void getElement(Collection<?> coll){}
//?代表可以接收任意类型

tips:泛型不存在继承关系 Collectionlist = new ArrayList();这种是错误的。

通配符高级使用—-受限泛型

之前设置泛型的时候,实际上是可以任意设置的,只要是类就可以设置。但是在JAVA的泛型中可以指定一个泛型的上限下限

泛型的上限

  • 格式类型名称 <? extends 类 > 对象名称
  • 意义只能接收该类型及其子类

泛型的下限

  • 格式类型名称 <? super 类 > 对象名称
  • 意义只能接收该类型及其父类型

比如:现已知Object类,String 类,Number类,Integer类,其中Number是Integer的父类

public static void main(String[] args) {
    Collection<Integer> list1 = new ArrayList<Integer>();
    Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();
    Collection<Number> list3 = new ArrayList<Number>();
    Collection<Object> list4 = new ArrayList<Object>();

    getElement(list1);
    getElement(list2);//报错
    getElement(list3);
    getElement(list4);//报错

    getElement2(list1);//报错
    getElement2(list2);//报错
    getElement2(list3);
    getElement2(list4);

}
// 泛型的上限:此时的泛型?,必须是Number类型或者Number类型的子类
public static void getElement1(Collection<? extends Number> coll){}
// 泛型的下限:此时的泛型?,必须是Number类型或者Number类型的父类
public static void getElement2(Collection<? super Number> coll){}

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4 数据结构

当你用着java里面的容器类很爽的时候,你有没有想过,怎么ArrayList就像一个无限扩充的数组,也好像链表之类的。好用吗?好用,这就是数据结构的用处,只不过你在不知不觉中使用了。

现实世界的存储,我们使用的工具和建模。每种数据结构有自己的优点和缺点,想想如果Google的数据用的是数组的存储,我们还能方便地查询到所需要的数据吗?而算法,在这么多的数据中如何做到最快的插入,查找,删除,也是在追求更快。

我们java是面向对象的语言,就好似自动档轿车,C语言好似手动档吉普。数据结构呢?是变速箱的工作原理。你完全可以不知道变速箱怎样工作,就把自动档的车子从 A点 开到 B点,而且未必就比懂得的人慢。写程序这件事,和开车一样,经验可以起到很大作用,但如果你不知道底层是怎么工作的,就永远只能开车,既不会修车,也不能造车。当然了,数据结构内容比较多,细细的学起来也是相对费功夫的,不可能达到一蹴而就。

我们将常见的数据结构:堆栈、队列、数组、链表和红黑树

4.1 栈

  • stack,又称堆栈,它是运算受限的线性表,其限制是仅允许在标的一端进行插入和删除操作,不允许在其他任何位置进行添加、查找、删除等操作。

简单的说:采用该结构的集合,对元素的存取有如下的特点

  • 先进后出(即,存进去的元素,要在后它后面的元素依次取出后,才能取出该元素)。例如,子弹压进弹夹,先压进去的子弹在下面,后压进去的子弹在上面,当开枪时,先弹出上面的子弹,然后才能弹出下面的子弹。

  • 栈的入口、出口的都是栈的顶端位置。

这里两个名词需要注意:

  • 压栈:就是存元素。即,把元素存储到栈的顶端位置,栈中已有元素依次向栈底方向移动一个位置。
  • 弹栈:就是取元素。即,把栈的顶端位置元素取出,栈中已有元素依次向栈顶方向移动一个位置。

4.2 队列

  • 队列queue,简称队,它同堆栈一样,也是一种运算受限的线性表,其限制是仅允许在表的一端进行插入,而在表的另一端进行删除。

简单的说,采用该结构的集合,对元素的存取有如下的特点:

  • 先进先出(即,存进去的元素,要在后它前面的元素依次取出后,才能取出该元素)。例如,小火车过山洞,车头先进去,车尾后进去;车头先出来,车尾后出来。
  • 队列的入口、出口各占一侧。例如,下图中的左侧为入口,右侧为出口。

4.3 数组

  • 数组:Array,是有序的元素序列,数组是在内存中开辟一段连续的空间,并在此空间存放元素。就像是一排出租屋,有100个房间,从001到100每个房间都有固定编号,通过编号就可以快速找到租房子的人。

简单的说,采用该结构的集合,对元素的存取有如下的特点:

  • 查找元素快:通过索引,可以快速访问指定位置的元素

  • 增删元素慢

    • 指定索引位置增加元素:需要创建一个新数组,将指定新元素存储在指定索引位置,再把原数组元素根据索引,复制到新数组对应索引的位置。如下图
    • 指定索引位置删除元素:需要创建一个新数组,把原数组元素根据索引,复制到新数组对应索引的位置,原数组中指定索引位置元素不复制到新数组中。如下图

4.4 链表

  • 链表:linked list,由一系列结点node(链表中每一个元素称为结点)组成,结点可以在运行时i动态生成。每个结点包括两个部分:一个是存储数据元素的数据域,另一个是存储下一个结点地址的指针域。我们常说的链表结构有单向链表与双向链表,那么这里给大家介绍的是单向链表

简单的说,采用该结构的集合,对元素的存取有如下的特点:

  • 多个结点之间,通过地址进行连接。例如,多个人手拉手,每个人使用自己的右手拉住下个人的左手,依次类推,这样多个人就连在一起了。

  • 查找元素慢:想查找某个元素,需要通过连接的节点,依次向后查找指定元素

  • 增删元素快:

    • 增加元素:只需要修改连接下个元素的地址即可。

    • 删除元素:只需要修改连接下个元素的地址即可。

4.5 红黑树

  • 二叉树binary tree ,是每个结点不超过2的有序树(tree)

简单的理解,就是一种类似于我们生活中树的结构,只不过每个结点上都最多只能有两个子结点。

二叉树是每个节点最多有两个子树的树结构。顶上的叫根结点,两边被称作“左子树”和“右子树”。

如图:

我们要说的是二叉树的一种比较有意思的叫做红黑树,红黑树本身就是一颗二叉查找树,将节点插入后,该树仍然是一颗二叉查找树。也就意味着,树的键值仍然是有序的。

红黑树的约束:

  1. 节点可以是红色的或者黑色的
  1. 根节点是黑色的
  1. 叶子节点(特指空节点)是黑色的
  2. 每个红色节点的子节点都是黑色的
  3. 任何一个节点到其每一个叶子节点的所有路径上黑色节点数相同

红黑树的特点:

速度特别快,趋近平衡树,查找叶子元素最少和最多次数不多于二倍

5 List集合

我们掌握了Collection接口的使用后,再来看看Collection接口中的子类,他们都具备那些特性呢?

接下来,我们一起学习Collection中的常用几个子类(java.util.List集合、java.util.Set集合)。

5.1 List接口介绍

java.util.List接口继承自Collection接口,是单列集合的一个重要分支,习惯性地会将实现了List接口的对象称为List集合。在List集合中允许出现重复的元素,所有的元素是以一种线性方式进行存储的,在程序中可以通过索引来访问集合中的指定元素。另外,List集合还有一个特点就是元素有序,即元素的存入顺序和取出顺序一致。

看完API,我们总结一下:

List接口特点:

  1. 它是一个元素存取有序的集合。例如,存元素的顺序是11、22、33。那么集合中,元素的存储就是按照11、22、33的顺序完成的)。
  2. 它是一个带有索引的集合,通过索引就可以精确的操作集合中的元素(与数组的索引是一个道理)。
  3. 集合中可以有重复的元素,通过元素的equals方法,来比较是否为重复的元素。

tips:我们在基础班的时候已经学习过List接口的子类java.util.ArrayList类,该类中的方法都是来自List中定义。

5.2 List接口中常用方法

List作为Collection集合的子接口,不但继承了Collection接口中的全部方法,而且还增加了一些根据元素索引来操作集合的特有方法,如下:

  • public void add(int index, E element): 将指定的元素,添加到该集合中的指定位置上。
  • public E get(int index):返回集合中指定位置的元素。
  • public E remove(int index): 移除列表中指定位置的元素, 返回的是被移除的元素。
  • public E set(int index, E element):用指定元素替换集合中指定位置的元素,返回值的更新前的元素。

List集合特有的方法都是跟索引相关,我们在基础班都学习过,那么我们再来复习一遍吧:

public class ListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建List集合对象
        List<String> list = new ArrayList<String>();

        // 往 尾部添加 指定元素
        list.add("图图");
        list.add("小美");
        list.add("不高兴");

        System.out.println(list);
        // add(int index,String s) 往指定位置添加
        list.add(1,"没头脑");

        System.out.println(list);
        // String remove(int index) 删除指定位置元素  返回被删除元素
        // 删除索引位置为2的元素 
        System.out.println("删除索引位置为2的元素");
        System.out.println(list.remove(2));

        System.out.println(list);

        // String set(int index,String s)
        // 在指定位置 进行 元素替代(改) 
        // 修改指定位置元素
        list.set(0, "三毛");
        System.out.println(list);

        // String get(int index)  获取指定位置元素

        // 跟size() 方法一起用  来 遍历的 
        for(int i = 0;i<list.size();i++){
            System.out.println(list.get(i));
        }
        //还可以使用增强for
        for (String string : list) {
            System.out.println(string);
        }      
    }
}

6 List的子类

6.1 ArrayList集合

java.util.ArrayList集合数据存储的结构是数组结构。元素增删慢,查找快,由于日常开发中使用最多的功能为查询数据、遍历数据,所以ArrayList是最常用的集合。

许多程序员开发时非常随意地使用ArrayList完成任何需求,并不严谨,这种用法是不提倡的。

6.2 LinkedList集合

java.util.LinkedList集合数据存储的结构是链表结构。方便元素添加、删除的集合。

LinkedList是一个双向链表,那么双向链表是什么样子的呢,我们用个图了解下

实际开发中对一个集合元素的添加与删除经常涉及到首尾操作,而LinkedList提供了大量首尾操作的方法。这些方法我们作为了解即可:

  • public void addFirst(E e):将指定元素插入此列表的开头。
  • public void addLast(E e):将指定元素添加到此列表的结尾。
  • public E getFirst():返回此列表的第一个元素。
  • public E getLast():返回此列表的最后一个元素。
  • public E removeFirst():移除并返回此列表的第一个元素。
  • public E removeLast():移除并返回此列表的最后一个元素。
  • public E pop():从此列表所表示的堆栈处弹出一个元素。
  • public void push(E e):将元素推入此列表所表示的堆栈。
  • public boolean isEmpty():如果列表不包含元素,则返回true。

LinkedList是List的子类,List中的方法LinkedList都是可以使用,这里就不做详细介绍,我们只需要了解LinkedList的特有方法即可。在开发时,LinkedList集合也可以作为堆栈,队列的结构使用。(了解即可)

方法演示:

public class LinkedListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> link = new LinkedList<String>();
        //添加元素
        link.addFirst("abc1");
        link.addFirst("abc2");
        link.addFirst("abc3");
        System.out.println(link);
        // 获取元素
        System.out.println(link.getFirst());
        System.out.println(link.getLast());
        // 删除元素
        System.out.println(link.removeFirst());
        System.out.println(link.removeLast());

        while (!link.isEmpty()) { //判断集合是否为空
            System.out.println(link.pop()); //弹出集合中的栈顶元素
        }

        System.out.println(link);
    }
}

7 Set接口

java.util.Set接口和java.util.List接口一样,同样继承自Collection接口,它与Collection接口中的方法基本一致,并没有对Collection接口进行功能上的扩充,只是比Collection接口更加严格了。与List接口不同的是,Set接口中元素无序,并且都会以某种规则保证存入的元素不出现重复。

Set集合有多个子类,这里我们介绍其中的java.util.HashSetjava.util.LinkedHashSet这两个集合。

tips:Set集合取出元素的方式可以采用:迭代器、增强for。

7.1 HashSet集合介绍

java.util.HashSetSet接口的一个实现类,它所存储的元素是不可重复的,并且元素都是无序的(即存取顺序不一致)。java.util.HashSet底层的实现其实是一个java.util.HashMap支持,由于我们暂时还未学习,先做了解。

HashSet是根据对象的哈希值来确定元素在集合中的存储位置,因此具有良好的存取和查找性能。保证元素唯一性的方式依赖于:hashCodeequals方法。

我们先来使用一下Set集合存储,看下现象,再进行原理的讲解:

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

        //添加元素
        set.add(new String("cba"));
        set.add("abc");
        set.add("bac"); 
        set.add("cba");  
        //遍历
        for (String name : set) {
            System.out.println(name);
        }
    }
}

输出结果如下,说明集合中不能存储重复元素:

cba
abc
bac

tips:根据结果我们发现字符串”cba”只存储了一个,也就是说重复的元素set集合不存储。

7.2 HashSet集合存储数据的结构(哈希表)

什么是哈希表呢?

JDK1.8之前,哈希表底层采用数组+链表实现,即使用链表处理冲突,同一hash值的链表都存储在一个链表里。但是当位于一个桶中的元素较多,即hash值相等的元素较多时,通过key值依次查找的效率较低。而JDK1.8中,哈希表存储采用数组+链表+红黑树实现,当链表长度超过阈值(8)时,将链表转换为红黑树,这样大大减少了查找时间。

简单的来说,哈希表是由数组+链表+红黑树(JDK1.8增加了红黑树部分)实现的,如下图所示。

看到这张图就有人要问了,这个是怎么存储的呢?

为了方便大家的理解我们结合一个存储流程图来说明一下:

总而言之,JDK1.8引入红黑树大程度优化了HashMap的性能,那么对于我们来讲保证HashSet集合元素的唯一,其实就是根据对象的hashCode和equals方法来决定的。如果我们往集合中存放自定义的对象,那么保证其唯一,就必须复写hashCode和equals方法建立属于当前对象的比较方式。

7.3 HashSet存储自定义类型元素

给HashSet中存放自定义类型元素时,需要重写对象中的hashCode和equals方法,建立自己的比较方式,才能保证HashSet集合中的对象唯一

创建自定义Student类

public class Student {
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {
        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 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 &&
               Objects.equals(name, student.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age);
    }
}
public class HashSetDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象   该集合中存储 Student类型对象
        HashSet<Student> stuSet = new HashSet<Student>();
        //存储 
        Student stu = new Student("于谦", 43);
        stuSet.add(stu);
        stuSet.add(new Student("郭德纲", 44));
        stuSet.add(new Student("于谦", 43));
        stuSet.add(new Student("郭麒麟", 23));
        stuSet.add(stu);

        for (Student stu2 : stuSet) {
            System.out.println(stu2);
        }
    }
}
执行结果:
Student [name=郭德纲, age=44]
Student [name=于谦, age=43]
Student [name=郭麒麟, age=23]

7.3 LinkedHashSet

我们知道HashSet保证元素唯一,可是元素存放进去是没有顺序的,那么我们要保证有序,怎么办呢?

在HashSet下面有一个子类java.util.LinkedHashSet,它是链表和哈希表组合的一个数据存储结构。

演示代码如下:

public class LinkedHashSetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new LinkedHashSet<String>();
        set.add("bbb");
        set.add("aaa");
        set.add("abc");
        set.add("bbc");
        Iterator<String> it = set.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            System.out.println(it.next());
        }
    }
}
结果:
  bbb
  aaa
  abc
  bbc

7.4 可变参数

JDK1.5之后,如果我们定义一个方法需要接受多个参数,并且多个参数类型一致,我们可以对其简化成如下格式:

修饰符 返回值类型 方法名(参数类型... 形参名){  }

其实这个书写完全等价与

修饰符 返回值类型 方法名(参数类型[] 形参名){  }

只是后面这种定义,在调用时必须传递数组,而前者可以直接传递数据即可。

JDK1.5以后。出现了简化操作。 用在参数上,称之为可变参数。

同样是代表数组,但是在调用这个带有可变参数的方法时,不用创建数组(这就是简单之处),直接将数组中的元素作为实际参数进行传递,其实编译成的class文件,将这些元素先封装到一个数组中,在进行传递。这些动作都在编译.class文件时,自动完成了。

代码演示:

public class ChangeArgs {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = { 1, 4, 62, 431, 2 };
        int sum = getSum(arr);
        System.out.println(sum);
        //  6  7  2 12 2121
        // 求 这几个元素和 6  7  2 12 2121
        int sum2 = getSum(6, 7, 2, 12, 2121);
        System.out.println(sum2);
    }

    /*
     * 完成数组  所有元素的求和 原始写法

      public static int getSum(int[] arr){
        int sum = 0;
        for(int a : arr){
            sum += a;
        }

        return sum;
      }
    */
    //可变参数写法
    public static int getSum(int... arr) {
        int sum = 0;
        for (int a : arr) {
            sum += a;
        }
        return sum;
    }
}

tips: 上述add方法在同一个类中,只能存在一个。因为会发生调用的不确定性

注意:如果在方法书写时,这个方法拥有多参数,参数中包含可变参数,可变参数一定要写在参数列表的末尾位置。

8 Collections

8.1 常用功能

  • java.utils.Collections是集合工具类,用来对集合进行操作。部分方法如下:
  • public static <T> boolean addAll(Collection<T> c, T... elements):往集合中添加一些元素。
  • public static void shuffle(List<?> list) 打乱顺序:打乱集合顺序。
  • public static <T> void sort(List<T> list):将集合中元素按照默认规则排序。
  • public static <T> void sort(List<T> list,Comparator<? super T> ):将集合中元素按照指定规则排序。

代码演示:

public class CollectionsDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        //原来写法
        //list.add(12);
        //list.add(14);
        //list.add(15);
        //list.add(1000);
        //采用工具类 完成 往集合中添加元素  
        Collections.addAll(list, 5, 222, 12);
        System.out.println(list);
        //排序方法 
        Collections.sort(list);
        System.out.println(list);
    }
}
结果:
[5, 222, 1, 2]
[1, 2, 5, 222]

代码演示之后 ,发现我们的集合按照顺序进行了排列,可是这样的顺序是采用默认的顺序,如果想要指定顺序那该怎么办呢?

我们发现还有个方法没有讲,public static <T> void sort(List<T> list,Comparator<? super T> ):将集合中元素按照指定规则排序。接下来讲解一下指定规则的排列。

8.2 Comparator比较器

我们还是先研究这个方法

public static <T> void sort(List<T> list):将集合中元素按照默认规则排序。

不过这次存储的是字符串类型。

public class CollectionsDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String>  list = new ArrayList<String>();
        list.add("cba");
        list.add("aba");
        list.add("sba");
        list.add("nba");
        //排序方法
        Collections.sort(list);
        System.out.println(list);
    }
}

结果:

[aba, cba, nba, sba]

我们使用的是默认的规则完成字符串的排序,那么默认规则是怎么定义出来的呢?

说到排序了,简单的说就是两个对象之间比较大小,那么在JAVA中提供了两种比较实现的方式,一种是比较死板的采用java.lang.Comparable接口去实现,一种是灵活的当我需要做排序的时候在去选择的java.util.Comparator接口完成。

那么我们采用的public static <T> void sort(List<T> list)这个方法完成的排序,实际上要求了被排序的类型需要实现Comparable接口完成比较的功能,在String类型上如下:

public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {

}

String类实现了这个接口,并完成了比较规则的定义,但是这样就把这种规则写死了,那比如我想要字符串按照第一个字符降序排列,那么这样就要修改String的源代码,这是不可能的了,那么这个时候我们可以使用

public static <T> void sort(List<T> list,Comparator<? super T> )方法灵活的完成,这个里面就涉及到了Comparator这个接口,位于位于java.util包下,排序是comparator能实现的功能之一,该接口代表一个比较器,比较器具有可比性!顾名思义就是做排序的,通俗地讲需要比较两个对象谁排在前谁排在后,那么比较的方法就是:

  • public int compare(String o1, String o2):比较其两个参数的顺序。

    两个对象比较的结果有三种:大于,等于,小于。

    如果要按照升序排序,
    则o1 小于o2,返回(负数),相等返回0,01大于02返回(正数)
    如果要按照降序排序
    则o1 小于o2,返回(正数),相等返回0,01大于02返回(负数)

操作如下:

public class CollectionsDemo3 {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("cba");
        list.add("aba");
        list.add("sba");
        list.add("nba");
        //排序方法  按照第一个单词的降序
        Collections.sort(list, new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(String o1, String o2) {
                return o2.charAt(0) - o1.charAt(0);
            }
        });
        System.out.println(list);
    }
}

结果如下:

[sba, nba, cba, aba]

8.3 简述Comparable和Comparator两个接口的区别。

Comparable:强行对实现它的每个类的对象进行整体排序。这种排序被称为类的自然排序,类的compareTo方法被称为它的自然比较方法。只能在类中实现compareTo()一次,不能经常修改类的代码实现自己想要的排序。实现此接口的对象列表(和数组)可以通过Collections.sort(和Arrays.sort)进行自动排序,对象可以用作有序映射中的键或有序集合中的元素,无需指定比较器。

Comparator强行对某个对象进行整体排序。可以将Comparator 传递给sort方法(如Collections.sort或 Arrays.sort),从而允许在排序顺序上实现精确控制。还可以使用Comparator来控制某些数据结构(如有序set或有序映射)的顺序,或者为那些没有自然顺序的对象collection提供排序。

8.4 练习

创建一个学生类,存储到ArrayList集合中完成指定排序操作。

Student 初始类

public class Student{
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {
        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 "Student{" +
               "name='" + name + '\'' +
               ", age=" + age +
               '}';
    }
}

测试类:

public class Demo {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建四个学生对象 存储到集合中
        ArrayList<Student> list = new ArrayList<Student>();

        list.add(new Student("rose",18));
        list.add(new Student("jack",16));
        list.add(new Student("abc",16));
        list.add(new Student("ace",17));
        list.add(new Student("mark",16));


        /*
          让学生 按照年龄排序 升序
         */
//        Collections.sort(list);//要求 该list中元素类型  必须实现比较器Comparable接口


        for (Student student : list) {
            System.out.println(student);
        }


    }
}

发现,当我们调用Collections.sort()方法的时候 程序报错了。

原因:如果想要集合中的元素完成排序,那么必须要实现比较器Comparable接口。

于是我们就完成了Student类的一个实现,如下:

public class Student implements Comparable<Student>{
    ....
    @Override
    public int compareTo(Student o) {
        return this.age-o.age;//升序
    }
}

再次测试,代码就OK 了效果如下:

Student{name='jack', age=16}
Student{name='abc', age=16}
Student{name='mark', age=16}
Student{name='ace', age=17}
Student{name='rose', age=18}

8.5 扩展

如果在使用的时候,想要独立的定义规则去使用 可以采用Collections.sort(List list,Comparetorc)方式,自己定义规则:

Collections.sort(list, new Comparator<Student>() {
    @Override
    public int compare(Student o1, Student o2) {
        return o2.getAge()-o1.getAge();//以学生的年龄降序
    }
});

效果:

Student{name='rose', age=18}
Student{name='ace', age=17}
Student{name='jack', age=16}
Student{name='abc', age=16}
Student{name='mark', age=16}

如果想要规则更多一些,可以参考下面代码:

Collections.sort(list, new Comparator<Student>() {
            @Override
            public int compare(Student o1, Student o2) {
                // 年龄降序
                int result = o2.getAge()-o1.getAge();//年龄降序

                if(result==0){//第一个规则判断完了 下一个规则 姓名的首字母 升序
                    result = o1.getName().charAt(0)-o2.getName().charAt(0);
                }

                return result;
            }
        });

效果如下:

Student{name='rose', age=18}
Student{name='ace', age=17}
Student{name='abc', age=16}
Student{name='jack', age=16}
Student{name='mark', age=16}

9 Map集合

9.1 概述

现实生活中,我们常会看到这样的一种集合:IP地址与主机名,身份证号与个人,系统用户名与系统用户对象等,这种一一对应的关系,就叫做映射。Java提供了专门的集合类用来存放这种对象关系的对象,即java.util.Map接口。

我们通过查看Map接口描述,发现Map接口下的集合与Collection接口下的集合,它们存储数据的形式不同,如下图。

  • Collection中的集合,元素是孤立存在的(理解为单身),向集合中存储元素采用一个个元素的方式存储。
  • Map中的集合,元素是成对存在的(理解为夫妻)。每个元素由键与值两部分组成,通过键可以找对所对应的值。
  • Collection中的集合称为单列集合,Map中的集合称为双列集合。
  • 需要注意的是,Map中的集合不能包含重复的键,值可以重复;每个键只能对应一个值。

9.2 Map常用子类

通过查看Map接口描述,看到Map有多个子类,这里我们主要讲解常用的HashMap集合、LinkedHashMap集合。

  • HashMap<K,V>:存储数据采用的哈希表结构,元素的存取顺序不能保证一致。由于要保证键的唯一、不重复,需要重写键的hashCode()方法、equals()方法。
  • LinkedHashMap<K,V>:HashMap下有个子类LinkedHashMap,存储数据采用的哈希表结构+链表结构。通过链表结构可以保证元素的存取顺序一致;通过哈希表结构可以保证的键的唯一、不重复,需要重写键的hashCode()方法、equals()方法。

tips:Map接口中的集合都有两个泛型变量<K,V>,在使用时,要为两个泛型变量赋予数据类型。两个泛型变量<K,V>的数据类型可以相同,也可以不同。

9.3 Map接口中的常用方法

Map接口中定义了很多方法,常用的如下:

  • public V put(K key, V value): 把指定的键与指定的值添加到Map集合中。
  • public V remove(Object key): 把指定的键 所对应的键值对元素 在Map集合中删除,返回被删除元素的值。
  • public V get(Object key) 根据指定的键,在Map集合中获取对应的值。
  • boolean containsKey(Object key) 判断集合中是否包含指定的键。
  • public Set<K> keySet(): 获取Map集合中所有的键,存储到Set集合中。
  • public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet(): 获取到Map集合中所有的键值对对象的集合(Set集合)。

Map接口的方法演示

public class MapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建 map对象
        HashMap<String, String>  map = new HashMap<String, String>();

        //添加元素到集合
        map.put("黄晓明", "杨颖");
        map.put("文章", "马伊琍");
        map.put("邓超", "孙俪");
        System.out.println(map);

        //String remove(String key)
        System.out.println(map.remove("邓超"));
        System.out.println(map);

        // 想要查看 黄晓明的媳妇 是谁
        System.out.println(map.get("黄晓明"));
        System.out.println(map.get("邓超"));    
    }
}

tips:

使用put方法时,若指定的键(key)在集合中没有,则没有这个键对应的值,返回null,并把指定的键值添加到集合中;

若指定的键(key)在集合中存在,则返回值为集合中键对应的值(该值为替换前的值),并把指定键所对应的值,替换成指定的新值。

9.4 Map集合遍历键找值方式

键找值方式:即通过元素中的键,获取键所对应的值

分析步骤:

  1. 获取Map中所有的键,由于键是唯一的,所以返回一个Set集合存储所有的键。方法提示:keyset()
  2. 遍历键的Set集合,得到每一个键。
  3. 根据键,获取键所对应的值。方法提示:get(K key)

代码演示:

public class MapDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建Map集合对象 
        HashMap<String, String> map = new HashMap<String,String>();
        //添加元素到集合 
        map.put("胡歌", "霍建华");
        map.put("郭德纲", "于谦");
        map.put("薛之谦", "大张伟");

        //获取所有的键  获取键集
        Set<String> keys = map.keySet();
        // 遍历键集 得到 每一个键
        for (String key : keys) {
              //key  就是键
            //获取对应值
            String value = map.get(key);
            System.out.println(key+"的CP是:"+value);
        }  
    }
}

遍历图解:

9.5 Entry键值对对象

我们已经知道,Map中存放的是两种对象,一种称为key(键),一种称为value(值),它们在在Map中是一一对应关系,这一对对象又称做Map中的一个Entry(项)Entry将键值对的对应关系封装成了对象。即键值对对象,这样我们在遍历Map集合时,就可以从每一个键值对(Entry)对象中获取对应的键与对应的值。

既然Entry表示了一对键和值,那么也同样提供了获取对应键和对应值得方法:

  • public K getKey():获取Entry对象中的键。
  • public V getValue():获取Entry对象中的值。

在Map集合中也提供了获取所有Entry对象的方法:

  • public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet(): 获取到Map集合中所有的键值对对象的集合(Set集合)。

9.6 Map集合遍历键值对方式

键值对方式:即通过集合中每个键值对(Entry)对象,获取键值对(Entry)对象中的键与值。

操作步骤与图解:

  1. 获取Map集合中,所有的键值对(Entry)对象,以Set集合形式返回。方法提示:entrySet()

  2. 遍历包含键值对(Entry)对象的Set集合,得到每一个键值对(Entry)对象。

  3. 通过键值对(Entry)对象,获取Entry对象中的键与值。 方法提示:getkey() getValue()

public class MapDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建Map集合对象 
        HashMap<String, String> map = new HashMap<String,String>();
        // 添加元素到集合 
        map.put("胡歌", "霍建华");
        map.put("郭德纲", "于谦");
        map.put("薛之谦", "大张伟");

        // 获取 所有的 entry对象  entrySet
        Set<Entry<String,String>> entrySet = map.entrySet();

        // 遍历得到每一个entry对象
        for (Entry<String, String> entry : entrySet) {
               // 解析 
            String key = entry.getKey();
            String value = entry.getValue();  
            System.out.println(key+"的CP是:"+value);
        }
    }
}

遍历图解:

tips:Map集合不能直接使用迭代器或者foreach进行遍历。但是转成Set之后就可以使用了。

9.7 HashMap存储自定义类型键值

练习:每位学生(姓名,年龄)都有自己的家庭住址。那么,既然有对应关系,则将学生对象和家庭住址存储到map集合中。学生作为键, 家庭住址作为值。

注意,学生姓名相同并且年龄相同视为同一名学生。

编写学生类:

public class Student {
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {
        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 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 && Objects.equals(name, student.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age);
    }
}

编写测试类:

public class HashMapTest {
    public static void main(String[] args) {
        //1,创建Hashmap集合对象。
        Map<Student,String>map = new HashMap<Student,String>();
        //2,添加元素。
        map.put(newStudent("lisi",28), "上海");
        map.put(newStudent("wangwu",22), "北京");
        map.put(newStudent("zhaoliu",24), "成都");
        map.put(newStudent("zhouqi",25), "广州");
        map.put(newStudent("wangwu",22), "南京");

        //3,取出元素。键找值方式
        Set<Student>keySet = map.keySet();
        for(Student key: keySet){
            Stringvalue = map.get(key);
            System.out.println(key.toString()+"....."+value);
        }
    }
}
  • 当给HashMap中存放自定义对象时,如果自定义对象作为key存在,这时要保证对象唯一,必须复写对象的hashCode和equals方法(如果忘记,请回顾HashSet存放自定义对象)。
  • 如果要保证map中存放的key和取出的顺序一致,可以使用java.util.LinkedHashMap集合来存放。

9.8 LinkedHashMap

我们知道HashMap保证成对元素唯一,并且查询速度很快,可是成对元素存放进去是没有顺序的,那么我们要保证有序,还要速度快怎么办呢?

在HashMap下面有一个子类LinkedHashMap,它是链表和哈希表组合的一个数据存储结构。

public class LinkedHashMapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedHashMap<String, String> map = new LinkedHashMap<String, String>();
        map.put("邓超", "孙俪");
        map.put("李晨", "范冰冰");
        map.put("刘德华", "朱丽倩");
        Set<Entry<String, String>> entrySet = map.entrySet();
        for (Entry<String, String> entry : entrySet) {
            System.out.println(entry.getKey() + "  " + entry.getValue());
        }
    }
}

结果:

邓超  孙俪
李晨  范冰冰
刘德华  朱丽倩

9.9 Map集合练习

需求:

计算一个字符串中每个字符出现次数。

分析:

  1. 获取一个字符串对象
  2. 创建一个Map集合,键代表字符,值代表次数。
  3. 遍历字符串得到每个字符。
  4. 判断Map中是否有该键。
  5. 如果没有,第一次出现,存储次数为1;如果有,则说明已经出现过,获取到对应的值进行++,再次存储。
  6. 打印最终结果

代码:

public class MapTest {
public static void main(String[] args) {
        //友情提示
        System.out.println("请录入一个字符串:");
        String line = new Scanner(System.in).nextLine();
        // 定义 每个字符出现次数的方法
        findChar(line);
    }
    private static void findChar(String line) {
        //1:创建一个集合 存储  字符 以及其出现的次数
        HashMap<Character, Integer> map = new HashMap<Character, Integer>();
        //2:遍历字符串
        for (int i = 0; i < line.length(); i++) {
            char c = line.charAt(i);
            //判断 该字符 是否在键集中
            if (!map.containsKey(c)) {//说明这个字符没有出现过
                //那就是第一次
                map.put(c, 1);
            } else {
                //先获取之前的次数
                Integer count = map.get(c);
                //count++;
                //再次存入  更新
                map.put(c, ++count);
            }
        }
        System.out.println(map);
    }
}

10 JDK9对集合添加的优化

通常,我们在代码中创建一个集合(例如,List 或 Set ),并直接用一些元素填充它。 实例化集合,几个 add方法 调用,使得代码重复。

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("abc");
        list.add("def");
        list.add("ghi");
        System.out.println(list);
    }
}

Java 9,添加了几种集合工厂方法,更方便创建少量元素的集合、map实例。新的List、Set、Map的静态工厂方法可以更方便地创建集合的不可变实例。

例子:

public class HelloJDK9 {  
    public static void main(String[] args) {  
        Set<String> str1=Set.of("a","b","c");  
        //str1.add("c");这里编译的时候不会错,但是执行的时候会报错,因为是不可变的集合  
        System.out.println(str1);  
        Map<String,Integer> str2=Map.of("a",1,"b",2);  
        System.out.println(str2);  
        List<String> str3=List.of("a","b");  
        System.out.println(str3);  
    }  
} 

需要注意以下两点:

1:of()方法只是Map,List,Set这三个接口的静态方法,其父类接口和子类实现并没有这类方法,比如 HashSet,ArrayList等待;

2:返回的集合是不可变的;

11 集合案例实现

11.1 案例介绍

模拟斗地主洗牌发牌

按照斗地主的规则,完成洗牌发牌的动作。

具体规则:

  1. 组装54张扑克牌将
  2. 54张牌顺序打乱
  3. 三个玩家参与游戏,三人交替摸牌,每人17张牌,最后三张留作底牌。
  4. 查看三人各自手中的牌、底牌,并按照牌的大小排序(代码二)

规则:手中扑克牌从大到小的摆放顺序:大王,小王,2,A,K,Q,J,10,9,8,7,6,5,4,3

11.2 代码一

  1. 准备牌:

    牌可以设计为一个ArrayList,每个字符串为一张牌。
    每张牌由花色数字两部分组成,我们可以使用花色集合与数字集合嵌套迭代完成每张牌的组装。
    牌由Collections类的shuffle方法进行随机排序。

  2. 发牌

    将每个人以及底牌设计为ArrayList,将最后3张牌直接存放于底牌,剩余牌通过对3取模依次发牌。

  3. 看牌

    直接打印每个集合。

代码实现

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;

public class Poker {
    public static void main(String[] args) {
        /*
        * 1: 准备牌操作
        */
        //1.1 创建牌盒 将来存储牌面的 
        ArrayList<String> pokerBox = new ArrayList<String>();
        //1.2 创建花色集合
        ArrayList<String> colors = new ArrayList<String>();

        //1.3 创建数字集合
        ArrayList<String> numbers = new ArrayList<String>();

        //1.4 分别给花色 以及 数字集合添加元素
        colors.add("♥");
        colors.add("♦");
        colors.add("♠");
        colors.add("♣");

        for(int i = 2;i<=10;i++){
            numbers.add(i+"");
        }
        numbers.add("J");
        numbers.add("Q");
        numbers.add("K");
        numbers.add("A");
        //1.5 创造牌  拼接牌操作
        // 拿出每一个花色  然后跟每一个数字 进行结合  存储到牌盒中
        for (String color : colors) {
            //color每一个花色 
            //遍历数字集合
            for(String number : numbers){
                //结合
                String card = color+number;
                //存储到牌盒中
                pokerBox.add(card);
            }
        }
        //1.6大王小王
        pokerBox.add("小王");
        pokerBox.add("大王");      
        // System.out.println(pokerBox);
        //洗牌 是不是就是将  牌盒中 牌的索引打乱 
        // Collections类  工具类  都是 静态方法
        // shuffer方法   
        /*
         * static void shuffle(List<?> list) 
         *     使用默认随机源对指定列表进行置换。 
         */
        //2:洗牌
        Collections.shuffle(pokerBox);
        //3 发牌
        //3.1 创建 三个 玩家集合  创建一个底牌集合
        ArrayList<String> player1 = new ArrayList<String>();
        ArrayList<String> player2 = new ArrayList<String>();
        ArrayList<String> player3 = new ArrayList<String>();
        ArrayList<String> dipai = new ArrayList<String>();      

        //遍历 牌盒  必须知道索引   
        for(int i = 0;i<pokerBox.size();i++){
            //获取 牌面
            String card = pokerBox.get(i);
            //留出三张底牌 存到 底牌集合中
            if(i>=51){//存到底牌集合中
                dipai.add(card);
            } else {
                //玩家1   %3  ==0
                if(i%3==0){
                      player1.add(card);
                }else if(i%3==1){//玩家2
                      player2.add(card);
                }else{//玩家3
                      player3.add(card);
                }
            }
        }
        //看看
        System.out.println("令狐冲:"+player1);
        System.out.println("田伯光:"+player2);
        System.out.println("绿竹翁:"+player3);
        System.out.println("底牌:"+dipai);  
    }
}

11.3 代码二

  1. 准备牌:

完成数字与纸牌的映射关系:

使用双列Map(HashMap)集合,完成一个数字与字符串纸牌的对应关系(相当于一个字典)。

  1. 洗牌:

通过数字完成洗牌发牌

  1. 发牌:

将每个人以及底牌设计为ArrayList,将最后3张牌直接存放于底牌,剩余牌通过对3取模依次发牌。

存放的过程中要求数字大小与斗地主规则的大小对应。

将代表不同纸牌的数字分配给不同的玩家与底牌。

  1. 看牌:

通过Map集合找到对应字符展示。

通过查询纸牌与数字的对应关系,由数字转成纸牌字符串再进行展示。

实现代码

public class Poker {
    public static void main(String[] args) {
        /*
         * 1组装54张扑克牌
         */
        // 1.1 创建Map集合存储
        HashMap<Integer, String> pokerMap = new HashMap<Integer, String>();
        // 1.2 创建 花色集合 与 数字集合
        ArrayList<String> colors = new ArrayList<String>();
        ArrayList<String> numbers = new ArrayList<String>();

        // 1.3 存储 花色 与数字
        Collections.addAll(colors, "♦", "♣", "♥", "♠");
        Collections.addAll(numbers, "2", "A", "K", "Q", "J", "10", "9", "8", "7", "6", "5", "4", "3");
        // 设置 存储编号变量
        int count = 1;
        pokerMap.put(count++, "大王");
        pokerMap.put(count++, "小王");
        // 1.4 创建牌 存储到map集合中
        for (String number : numbers) {
            for (String color : colors) {
                String card = color + number;
                pokerMap.put(count++, card);
            }
        }
        /*
         * 2 将54张牌顺序打乱
         */
        // 取出编号 集合
        Set<Integer> numberSet = pokerMap.keySet();
        // 因为要将编号打乱顺序 所以 应该先进行转换到 list集合中
        ArrayList<Integer> numberList = new ArrayList<Integer>();
        numberList.addAll(numberSet);

        // 打乱顺序
        Collections.shuffle(numberList);

        // 3 完成三个玩家交替摸牌,每人17张牌,最后三张留作底牌
        // 3.1 发牌的编号
        // 创建三个玩家编号集合 和一个 底牌编号集合
        ArrayList<Integer> noP1 = new ArrayList<Integer>();
        ArrayList<Integer> noP2 = new ArrayList<Integer>();
        ArrayList<Integer> noP3 = new ArrayList<Integer>();
        ArrayList<Integer> dipaiNo = new ArrayList<Integer>();

        // 3.2发牌的编号
        for (int i = 0; i < numberList.size(); i++) {
            // 获取该编号
            Integer no = numberList.get(i);
            // 发牌
            // 留出底牌
            if (i >= 51) {
                dipaiNo.add(no);
            } else {
                if (i % 3 == 0) {
                    noP1.add(no);
                } else if (i % 3 == 1) {
                    noP2.add(no);
                } else {
                    noP3.add(no);
                }
            }
        }

        // 4 查看三人各自手中的牌(按照牌的大小排序)、底牌
        // 4.1 对手中编号进行排序
        Collections.sort(noP1);
        Collections.sort(noP2);
        Collections.sort(noP3);
        Collections.sort(dipaiNo);

        // 4.2 进行牌面的转换
        // 创建三个玩家牌面集合 以及底牌牌面集合
        ArrayList<String> player1 = new ArrayList<String>();
        ArrayList<String> player2 = new ArrayList<String>();
        ArrayList<String> player3 = new ArrayList<String>();
        ArrayList<String> dipai = new ArrayList<String>();

        // 4.3转换
        for (Integer i : noP1) {
            // 4.4 根据编号找到 牌面 pokerMap
            String card = pokerMap.get(i);
            // 添加到对应的 牌面集合中
            player1.add(card);
        }

        for (Integer i : noP2) {
            String card = pokerMap.get(i);
            player2.add(card);
        }
        for (Integer i : noP3) {
            String card = pokerMap.get(i);
            player3.add(card);
        }
        for (Integer i : dipaiNo) {
            String card = pokerMap.get(i);
            dipai.add(card);
        }

        //4.5 查看
        System.out.println("令狐冲:"+player1);
        System.out.println("石破天:"+player2);
        System.out.println("鸠摩智:"+player3);
        System.out.println("底牌:"+dipai);
    }
}

本文作者:foochane
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