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第十一部分 Java 数据结构及集合

news 2024/10/28 0:45:00

第十一部分 Java 数据结构及集合

11.1 Java 数据结构

Java 提供了丰富的数据结构来处理和组织数据。

Java 的 java.util 包中提供了许多这些数据结构的实现，可以根据需要选择合适的类。

以下是一些常见的 Java 数据结构：

11.1.1 数组（Arrays）

数组（Arrays）是一种基本的数据结构，可以存储固定大小的相同类型的元素。

int[] array = new int[5];

特点： 固定大小，存储相同类型的元素。
优点： 随机访问元素效率高。
缺点： 大小固定，插入和删除元素相对较慢。

11.1.2 列表（Lists）

Java 提供了多种列表实现，如 ArrayList 和 LinkedList。

List<String> arrayList = new ArrayList<>();
List<Integer> linkedList = new LinkedList<>();

ArrayList:

特点： 动态数组，可变大小。
优点： 高效的随机访问和快速尾部插入。
缺点： 中间插入和删除相对较慢。

LinkedList:

特点： 双向链表，元素之间通过指针连接。
优点： 插入和删除元素高效，迭代器性能好。
缺点： 随机访问相对较慢。

11.1.3 集合（Sets）

集合（Sets）用于存储不重复的元素，常见的实现有 HashSet 和 TreeSet。

Set<String> hashSet = new HashSet<>();
Set<Integer> treeSet = new TreeSet<>();

HashSet:

特点： 无序集合，基于HashMap实现。
优点： 高效的查找和插入操作。
缺点： 不保证顺序。

TreeSet:

**特点：**TreeSet 是有序集合，底层基于红黑树实现，不允许重复元素。
优点： 提供自动排序功能，适用于需要按顺序存储元素的场景。
缺点： 性能相对较差，不允许插入 null 元素。

11.1.4 映射（Maps）

映射（Maps）用于存储键值对，常见的实现有 HashMap 和 TreeMap。

Map<String, Integer> hashMap = new HashMap<>();
Map<String, Integer> treeMap = new TreeMap<>();

HashMap:

特点： 基于哈希表实现的键值对存储结构。
优点： 高效的查找、插入和删除操作。
缺点： 无序，不保证顺序。

TreeMap:

特点： 基于红黑树实现的有序键值对存储结构。
优点： 有序，支持按照键的顺序遍历。
缺点： 插入和删除相对较慢。

11.1.5 栈（Stack）

栈（Stack）是一种线性数据结构，它按照后进先出（Last In, First Out，LIFO）的原则管理元素。在栈中，新元素被添加到栈的顶部，而只能从栈的顶部移除元素。这就意味着最后添加的元素是第一个被移除的。

Stack<Integer> stack = new Stack<>();

Stack 类:

特点： 代表一个栈，通常按照后进先出（LIFO）的顺序操作元素。

11.1.6 队列（Queue）

队列（Queue）遵循先进先出（FIFO）原则，常见的实现有 LinkedList 和 PriorityQueue。

Queue<String> queue = new LinkedList<>();

Queue 接口:

特点： 代表一个队列，通常按照先进先出（FIFO）的顺序操作元素。
实现类： LinkedList, PriorityQueue, ArrayDeque。

11.1.7 堆（Heap）

堆（Heap）优先队列的基础，可以实现最大堆和最小堆。

PriorityQueue<Integer> minHeap = new PriorityQueue<>();
PriorityQueue<Integer> maxHeap = new PriorityQueue<>(Collections.reverseOrder());

11.1.8 树（Trees）

Java 提供了 TreeNode 类型，可以用于构建二叉树等数据结构。

class TreeNode {int val;TreeNode left;TreeNode right;TreeNode(int x) { val = x; }
}

11.1.9 图（Graphs）

图的表示通常需要自定义数据结构或使用图库，Java 没有内建的图类。

以上介绍的只是 Java 中一些常见的数据结构，实际上还有很多其他的数据结构和算法可以根据具体问题选择使用。

11.2 泛型

11.2.1 泛型概述

泛型的介绍

泛型是JDK5中引入的特性，它提供了编译时类型安全检测机制。

需要明确的是，Java中的泛型是伪泛型。
泛型的意义

作为一种规范，约束存入的数据类型。
泛型的好处
1. 把运行时期的问题提前到了编译期间
2. 避免了强制类型转换
泛型的细节
- 泛型中不能写基本数据类型
- 指定泛型的具体类型后，传递数据后，可以传入该类类型或者其子类型
- 如果不写泛型，类型默认是Object
泛型的定义格式
- <类型>: 指定一种类型的格式.尖括号里面可以任意书写,一般只写一个字母.例如: <E> <T>
- <类型1,类型2…>: 指定多种类型的格式,多种类型之间用逗号隔开.例如: <E,T> <K,V>

11.2.2 泛型类

定义格式：

修饰符 类名<类型>{}
public class MyArrayList<E> {}

11.2.3 泛型方法

定义格式：

修饰符 <类型> 返回值类型 方法名（类名 变量名）{}
public <T> void show(T t) {}

11.3 Collection集合

11.3.1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

11.3.2集合类体系结构

11.3.3Collection 集合概述和使用

Collection集合概述
- 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
创建Collection集合的对象
- 多态的方式
- 具体的实现类ArrayList

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

11.3.4Collection集合的遍历

11.3.4.1 迭代器遍历

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

Collection集合的遍历

public class IteratorDemo1 {public static void main(String[] args) {//创建集合对象Collection<String> c = new ArrayList<>();//添加元素c.add("hello");c.add("world");c.add("java");c.add("javaee");//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while (it.hasNext()) {String s = it.next();System.out.println(s);}}
}

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

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);}
}

11.3.4.2 增强for

介绍
- 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

}

代码

public class MyCollectonDemo1 {public static void main(String[] args) {ArrayList<String> list =  new ArrayList<>();list.add("a");list.add("b");list.add("c");list.add("d");list.add("e");list.add("f");//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,list就是要遍历的集合或者数组for(String str : list){System.out.println(str);}}
}

细节点注意：

1.报错NoSuchElementException

2.迭代器遍历完毕，指针不会复位

3.循环中只能用一次next方法

4.迭代器遍历时，不能用集合的方法进行增加或者删除

public class A04_CollectionDemo4 {public static void main(String[] args) {/*迭代器的细节注意点：1.报错NoSuchElementException2.迭代器遍历完毕，指针不会复位3.循环中只能用一次next方法4.迭代器遍历时，不能用集合的方法进行增加或者删除暂时当做一个结论先行记忆，在今天我们会讲解源码详细的再来分析。如果我实在要删除：那么可以用迭代器提供的remove方法进行删除。如果我要添加，暂时没有办法。(只是暂时)*///1.创建集合并添加元素Collection<String> coll = new ArrayList<>();coll.add("aaa");coll.add("bbb");coll.add("ccc");coll.add("ddd");//2.获取迭代器对象//迭代器就好比是一个箭头，默认指向集合的0索引处Iterator<String> it = coll.iterator();//3.利用循环不断的去获取集合中的每一个元素while(it.hasNext()){//4.next方法的两件事情：获取元素并移动指针String str = it.next();System.out.println(str);}//当上面循环结束之后，迭代器的指针已经指向了最后没有元素的位置//System.out.println(it.next());//NoSuchElementException//迭代器遍历完毕，指针不会复位System.out.println(it.hasNext());//如果我们要继续第二次遍历集合，只能再次获取一个新的迭代器对象Iterator<String> it2 = coll.iterator();while(it2.hasNext()){String str = it2.next();System.out.println(str);}}
}

11.3.4.3 lambda表达式

利用forEach方法，再结合lambda表达式的方式进行遍历

public class A07_CollectionDemo7 {public static void main(String[] args) {/* lambda表达式遍历：default void forEach(Consumer<? super T> action):*///1.创建集合并添加元素Collection<String> coll = new ArrayList<>();coll.add("zhangsan");coll.add("lisi");coll.add("wangwu");//2.利用匿名内部类的形式//底层原理：//其实也会自己遍历集合，依次得到每一个元素//把得到的每一个元素，传递给下面的accept方法//s依次表示集合中的每一个数据/* coll.forEach(new Consumer<String>() {@Overridepublic void accept(String s) {System.out.println(s);}});*///lambda表达式coll.forEach(s -> System.out.println(s));}
}

11.4 List集合

11.4.1List集合的概述和特点

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
List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

11.4.2List集合的特有方法

方法介绍

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

示例代码

public class MyListDemo {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("aaa");list.add("bbb");list.add("ccc");//method1(list);//method2(list);//method3(list);//method4(list);}private static void method4(List<String> list) {//        E get(int index)		返回指定索引处的元素String s = list.get(0);System.out.println(s);}private static void method3(List<String> list) {//        E set(int index,E element)	修改指定索引处的元素，返回被修改的元素//被替换的那个元素,在集合中就不存在了.String result = list.set(0, "qqq");System.out.println(result);System.out.println(list);}private static void method2(List<String> list) {//        E remove(int index)		删除指定索引处的元素，返回被删除的元素//在List集合中有两个删除的方法//第一个 删除指定的元素,返回值表示当前元素是否删除成功//第二个 删除指定索引的元素,返回值表示实际删除的元素String s = list.remove(0);System.out.println(s);System.out.println(list);}private static void method1(List<String> list) {//        void add(int index,E element)	在此集合中的指定位置插入指定的元素//原来位置上的元素往后挪一个索引.list.add(0,"qqq");System.out.println(list);}
}

11.4.3List集合的五种遍历方式

迭代器
列表迭代器
增强for
Lambda表达式
普通for循环

代码示例：

//创建集合并添加元素
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("aaa");
list.add("bbb");
list.add("ccc");//1.迭代器
/*Iterator<String> it = list.iterator();while(it.hasNext()){String str = it.next();System.out.println(str);
}*///2.增强for
//下面的变量s，其实就是一个第三方的变量而已。
//在循环的过程中，依次表示集合中的每一个元素
/* for (String s : list) {System.out.println(s);}*///3.Lambda表达式
//forEach方法的底层其实就是一个循环遍历，依次得到集合中的每一个元素
//并把每一个元素传递给下面的accept方法
//accept方法的形参s，依次表示集合中的每一个元素
//list.forEach(s->System.out.println(s) );//4.普通for循环
//size方法跟get方法还有循环结合的方式，利用索引获取到集合中的每一个元素
/*for (int i = 0; i < list.size(); i++) {//i:依次表示集合中的每一个索引String s = list.get(i);System.out.println(s);}*/// 5.列表迭代器
//获取一个列表迭代器的对象，里面的指针默认也是指向0索引的//额外添加了一个方法：在遍历的过程中，可以添加元素
ListIterator<String> it = list.listIterator();
while(it.hasNext()){String str = it.next();if("bbb".equals(str)){//qqqit.add("qqq");}
}
System.out.println(list);

11.4.4 细节点注意：

List系列集合中的两个删除的方法

1.直接删除元素
2.通过索引进行删除

代码示例:

//List系列集合中的两个删除的方法
//1.直接删除元素
//2.通过索引进行删除//1.创建集合并添加元素
List<Integer> list = new ArrayList<>();list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);//2.删除元素
//请问：此时删除的是1这个元素，还是1索引上的元素？
//为什么？
//因为在调用方法的时候，如果方法出现了重载现象
//优先调用，实参跟形参类型一致的那个方法。//list.remove(1);//手动装箱，手动把基本数据类型的1，变成Integer类型
Integer i = Integer.valueOf(1);list.remove(i);System.out.println(list);

11.5 ArrayList

11.5.1 ArrayList类概述

什么是集合

提供一种存储空间可变的存储模型，存储的数据容量可以发生改变
ArrayList集合的特点

长度可以变化，只能存储引用数据类型。
泛型的使用

用于约束集合中存储元素的数据类型

11.5.2 ArrayList类常用方法

11.5.2.1 构造方法

方法名	说明
public ArrayList()	创建一个空的集合对象

11.3.2.2 成员方法

方法名	说明
public boolean add(要添加的元素)	将指定的元素追加到此集合的末尾
public boolean remove(要删除的元素)	删除指定元素,返回值表示是否删除成功
public E remove(int index)	删除指定索引处的元素，返回被删除的元素
public E set(int index,E element)	修改指定索引处的元素，返回被修改的元素
public E get(int index)	返回指定索引处的元素
public int size()	返回集合中的元素的个数

11.5.2.3 示例代码

public class ArrayListDemo02 {public static void main(String[] args) {//创建集合ArrayList<String> array = new ArrayList<String>();//添加元素array.add("hello");array.add("world");array.add("java");//public boolean remove(Object o)：删除指定的元素，返回删除是否成功//        System.out.println(array.remove("world"));//        System.out.println(array.remove("javaee"));//public E remove(int index)：删除指定索引处的元素，返回被删除的元素//        System.out.println(array.remove(1));//IndexOutOfBoundsException//        System.out.println(array.remove(3));//public E set(int index,E element)：修改指定索引处的元素，返回被修改的元素//        System.out.println(array.set(1,"javaee"));//IndexOutOfBoundsException//        System.out.println(array.set(3,"javaee"));//public E get(int index)：返回指定索引处的元素//        System.out.println(array.get(0));//        System.out.println(array.get(1));//        System.out.println(array.get(2));//System.out.println(array.get(3)); //？？？？？？ 自己测试//public int size()：返回集合中的元素的个数System.out.println(array.size());//输出集合System.out.println("array:" + array);}
}

11.5.3 ArrayList存储字符串并遍历

11.5.3.1 案例需求

创建一个存储字符串的集合，存储3个字符串元素，使用程序实现在控制台遍历该集合

11.5.3.2 代码实现

public class ArrayListDemo3 {public static void main(String[] args) {//1.创建集合对象ArrayList<String> list = new ArrayList<>();//2.添加元素list.add("aaa");list.add("bbb");list.add("ccc");list.add("ddd");//3.遍历//快捷键: list.fori 正向遍历//list.forr 倒着遍历System.out.print("[");for (int i = 0; i < list.size(); i++) {//i 依次表示集合里面的每一个索引if(i == list.size() - 1){//最大索引System.out.print(list.get(i));}else{//非最大索引System.out.print(list.get(i) + ", ");}}System.out.print("]");}
}

11.5.4 ArrayList存储学生对象并遍历

11.5.4.1 案例需求

创建一个存储学生对象的集合，存储3个学生对象，使用程序实现在控制台遍历该集合

11.5.4.2 代码实现

public class ArrayListDemo4 {public static void main(String[] args) {//1.创建集合对象，用来存储数据ArrayList<Student> list = new ArrayList<>();//2.创建学生对象Student s1 = new Student("zhangsan",16);Student s2 = new Student("lisi",15);Student s3 = new Student("wangwu",18);//3.把学生对象添加到集合中list.add(s1);list.add(s2);list.add(s3);//4.遍历for (int i = 0; i < list.size(); i++) {//i 依次表示集合中的每一个索引Student stu = list.get(i);System.out.println(stu.getName() + ", " + stu.getAge());}}
}

11.5.5 查找用户的索引

需求：

1，main方法中定义一个集合，存入三个用户对象。

用户属性为：id，username，password

2，要求：定义一个方法，根据id查找对应的学生信息。

如果存在，返回索引

如果不存在，返回-1

代码示例：

public class ArrayListDemo6 {public static void main(String[] args) {/*需求：1，main方法中定义一个集合，存入三个用户对象。用户属性为：id，username，password2，要求：定义一个方法，根据id查找对应的学生信息。如果存在，返回索引如果不存在，返回-1*///1.创建集合对象ArrayList<User> list = new ArrayList<>();//2.创建用户对象User u1 = new User("heima001", "zhangsan", "123456");User u2 = new User("heima002", "lisi", "1234");User u3 = new User("heima003", "wangwu", "1234qwer");//3.把用户对象添加到集合当中list.add(u1);list.add(u2);list.add(u3);//4.调用方法，通过id获取对应的索引int index = getIndex(list, "heima001");System.out.println(index);}//1.我要干嘛？  根据id查找对应的学生信息//2.我干这件事情需要什么才能完成？   集合 id//3.方法的调用处是否需要继续使用方法的结果？//要用必须返回，不要用可以返回也可以不返回//明确说明需要有返回值 intpublic static int getIndex(ArrayList<User> list, String id) {//遍历集合得到每一个元素for (int i = 0; i < list.size(); i++) {User u = list.get(i);String uid = u.getId();if(uid.equals(id)){return i;}}//因为只有当集合里面所有的元素都比较完了，才能断定id是不存在的。return -1;}
}

11.5.6 判断用户的是否存在

public class ArrayListDemo5 {public static void main(String[] args) {/* 需求：1，main方法中定义一个集合，存入三个用户对象。用户属性为：id，username，password2，要求：定义一个方法，根据id查找对应的学生信息。如果存在，返回true如果不存在，返回false*///1.定义集合ArrayList<User> list = new ArrayList<>();//2.创建对象User u1 = new User("heima001","zhangsan","123456");User u2 = new User("heima002","lisi","12345678");User u3 = new User("heima003","wangwu","1234qwer");//3.把用户对象添加到集合当中list.add(u1);list.add(u2);list.add(u3);//4.调用方法，查询id是否存在boolean result = contains(list, "heima001");System.out.println(result);}//定义在测试类中的方法需要加static//1.我要干嘛？ 我要根据id查询学生是否存在//2.我干这件事情，需要什么才能完成？ 集合 id//3.方法的调用处是否需要使用方法的结果？//如果要用，必须返回，如果不用，可以返回也可以不返回//但是本题明确说明需要返回public static boolean contains(ArrayList<User> list, String id){//循环遍历集合，得到集合里面的每一个元素//再进行判断for (int i = 0; i < list.size(); i++) {//i 索引  list.get(i); 元素User u = list.get(i);//判断id是否存在，我是拿着谁跟谁比较//需要把用户对象里面的id拿出来再进行比较。String uid = u.getId();if(id.equals(uid)){return true;//return 关键字：作用就是结束方法。}}//只有当集合里面所有的元素全部比较完毕才能认为是不存在的。return false;}}

11.6 LinkedList集合的特有功能

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

示例代码

public class MyLinkedListDemo4 {public static void main(String[] args) {LinkedList<String> list = new LinkedList<>();list.add("aaa");list.add("bbb");list.add("ccc");
//        public void addFirst(E e)	在该列表开头插入指定的元素//method1(list);//        public void addLast(E e)	将指定的元素追加到此列表的末尾//method2(list);//        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//method3(list);//        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//method4(list);}private static void method4(LinkedList<String> list) {String first = list.removeFirst();System.out.println(first);String last = list.removeLast();System.out.println(last);System.out.println(list);}private static void method3(LinkedList<String> list) {String first = list.getFirst();String last = list.getLast();System.out.println(first);System.out.println(last);}private static void method2(LinkedList<String> list) {list.addLast("www");System.out.println(list);}private static void method1(LinkedList<String> list) {list.addFirst("qqq");System.out.println(list);}
}

11.7 Set集合

11.7.1 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

11.7.2 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);}}
}

11.8 TreeSet集合

11.8.1 TreeSet集合概述和特点

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

11.8.2 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);}}
}

11.8.3 自然排序Comparable的使用

案例需求
- 存储学生对象并遍历，创建TreeSet集合使用无参构造方法
- 要求：按照年龄从小到大排序，年龄相同时，按照姓名的字母顺序排序
实现步骤
1. 使用空参构造创建TreeSet集合
  - 用TreeSet集合存储自定义对象，无参构造方法使用的是自然排序对元素进行排序的
2. 自定义的Student类实现Comparable接口
  - 自然排序，就是让元素所属的类实现Comparable接口，重写compareTo(T o)方法
3. 重写接口中的compareTo方法
  - 重写方法时，一定要注意排序规则必须按照要求的主要条件和次要条件来写

代码实现

学生类

public class Student implements Comparable<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;}@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +'}';}@Overridepublic int compareTo(Student o) {//按照对象的年龄进行排序//主要判断条件: 按照年龄从小到大排序int result = this.age - o.age;//次要判断条件: 年龄相同时，按照姓名的字母顺序排序result = result == 0 ? this.name.compareTo(o.getName()) : result;return result;}
}

测试类

public class MyTreeSet2 {public static void main(String[] args) {//创建集合对象TreeSet<Student> ts = new TreeSet<>();//创建学生对象Student s1 = new Student("zhangsan",28);Student s2 = new Student("lisi",27);Student s3 = new Student("wangwu",29);Student s4 = new Student("zhaoliu",28);Student s5 = new Student("qianqi",30);//把学生添加到集合ts.add(s1);ts.add(s2);ts.add(s3);ts.add(s4);ts.add(s5);//遍历集合for (Student student : ts) {System.out.println(student);}}
}

11.8.4 比较器排序Comparator的使用

案例需求
- 存储老师对象并遍历，创建TreeSet集合使用带参构造方法
- 要求：按照年龄从小到大排序，年龄相同时，按照姓名的字母顺序排序
实现步骤
- 用TreeSet集合存储自定义对象，带参构造方法使用的是比较器排序对元素进行排序的
- 比较器排序，就是让集合构造方法接收Comparator的实现类对象，重写compare(T o1,T o2)方法
- 重写方法时，一定要注意排序规则必须按照要求的主要条件和次要条件来写

代码实现

老师类

public class Teacher {private String name;private int age;public Teacher() {}public Teacher(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;}@Overridepublic String toString() {return "Teacher{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +'}';}
}

测试类

public class MyTreeSet4 {public static void main(String[] args) {//创建集合对象TreeSet<Teacher> ts = new TreeSet<>(new Comparator<Teacher>() {@Overridepublic int compare(Teacher o1, Teacher o2) {//o1表示现在要存入的那个元素//o2表示已经存入到集合中的元素//主要条件int result = o1.getAge() - o2.getAge();//次要条件result = result == 0 ? o1.getName().compareTo(o2.getName()) : result;return result;}});//创建老师对象Teacher t1 = new Teacher("zhangsan",23);Teacher t2 = new Teacher("lisi",22);Teacher t3 = new Teacher("wangwu",24);Teacher t4 = new Teacher("zhaoliu",24);//把老师添加到集合ts.add(t1);ts.add(t2);ts.add(t3);ts.add(t4);//遍历集合for (Teacher teacher : ts) {System.out.println(teacher);}}
}

11.8.5 两种比较方式总结

两种比较方式小结
- 自然排序: 自定义类实现Comparable接口,重写compareTo方法,根据返回值进行排序
- 比较器排序: 创建TreeSet对象的时候传递Comparator的实现类对象,重写compare方法,根据返回值进行排序
- 在使用的时候,默认使用自然排序,当自然排序不满足现在的需求时,必须使用比较器排序
两种方式中关于返回值的规则
- 如果返回值为负数，表示当前存入的元素是较小值，存左边
- 如果返回值为0，表示当前存入的元素跟集合中元素重复了，不存
- 如果返回值为正数，表示当前存入的元素是较大值，存右边

11.9 HashSet集合

11.9.1HashSet集合概述和特点

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

11.9.2HashSet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);}}
}

11.9.3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
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

11.9.4 哈希表结构

JDK1.8以前

数组 + 链表
JDK1.8以后
- 节点个数少于等于8个
  
  数组 + 链表
- 节点个数多于8个
  
  数组 + 红黑树

11.9.5 HashSet集合存储学生对象并遍历

案例需求
- 创建一个存储学生对象的集合，存储多个学生对象，使用程序实现在控制台遍历该集合
- 要求：学生对象的成员变量值相同，我们就认为是同一个对象

代码实现

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;}@Overridepublic boolean equals(Object o) {if (this == o) return true;if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;Student student = (Student) o;if (age != student.age) return false;return name != null ? name.equals(student.name) : student.name == null;}@Overridepublic int hashCode() {int result = name != null ? name.hashCode() : 0;result = 31 * result + age;return result;}
}

测试类

public class HashSetDemo02 {public static void main(String[] args) {//创建HashSet集合对象HashSet<Student> hs = new HashSet<Student>();//创建学生对象Student s1 = new Student("林青霞", 30);Student s2 = new Student("张曼玉", 35);Student s3 = new Student("王祖贤", 33);Student s4 = new Student("王祖贤", 33);//把学生添加到集合hs.add(s1);hs.add(s2);hs.add(s3);hs.add(s4);//遍历集合(增强for)for (Student s : hs) {System.out.println(s.getName() + "," + s.getAge());}}
}

总结

HashSet集合存储自定义类型元素,要想实现元素的唯一,要求必须重写hashCode方法和equals方法

11.10 Map集合

11.10.1 Map集合概述和特点

Map集合概述

interface Map<K,V>  K：键的类型；V：值的类型

Map集合的特点
- 双列集合,一个键对应一个值
- 键不可以重复,值可以重复

Map集合的基本使用

public class MapDemo01 {public static void main(String[] args) {//创建集合对象Map<String,String> map = new HashMap<String,String>();//V put(K key, V value) 将指定的值与该映射中的指定键相关联map.put("itheima001","林青霞");map.put("itheima002","张曼玉");map.put("itheima003","王祖贤");map.put("itheima003","柳岩");//输出集合对象System.out.println(map);}
}

11.10.2Map集合的基本功能

方法介绍

方法名	说明
V put(K key,V value)	添加元素
V remove(Object key)	根据键删除键值对元素
void clear()	移除所有的键值对元素
boolean containsKey(Object key)	判断集合是否包含指定的键
boolean containsValue(Object value)	判断集合是否包含指定的值
boolean isEmpty()	判断集合是否为空
int size()	集合的长度，也就是集合中键值对的个数

示例代码

public class MapDemo02 {public static void main(String[] args) {//创建集合对象Map<String,String> map = new HashMap<String,String>();//V put(K key,V value)：添加元素map.put("张无忌","赵敏");map.put("郭靖","黄蓉");map.put("杨过","小龙女");//V remove(Object key)：根据键删除键值对元素
//        System.out.println(map.remove("郭靖"));
//        System.out.println(map.remove("郭襄"));//void clear()：移除所有的键值对元素
//        map.clear();//boolean containsKey(Object key)：判断集合是否包含指定的键
//        System.out.println(map.containsKey("郭靖"));
//        System.out.println(map.containsKey("郭襄"));//boolean isEmpty()：判断集合是否为空
//        System.out.println(map.isEmpty());//int size()：集合的长度，也就是集合中键值对的个数System.out.println(map.size());//输出集合对象System.out.println(map);}
}

11.10.3Map集合的获取功能

方法介绍

方法名说明
V get(Object key) 根据键获取值
Set keySet() 获取所有键的集合
Collection values() 获取所有值的集合
Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() 获取所有键值对对象的集合

方法名	说明
V get(Object key)	根据键获取值
Set keySet()	获取所有键的集合
Collection values()	获取所有值的集合
Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()	获取所有键值对对象的集合

示例代码

public class MapDemo03 {public static void main(String[] args) {//创建集合对象Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();//添加元素map.put("张无忌", "赵敏");map.put("郭靖", "黄蓉");map.put("杨过", "小龙女");//V get(Object key):根据键获取值
//        System.out.println(map.get("张无忌"));
//        System.out.println(map.get("张三丰"));//Set<K> keySet():获取所有键的集合
//        Set<String> keySet = map.keySet();
//        for(String key : keySet) {
//            System.out.println(key);
//        }//Collection<V> values():获取所有值的集合Collection<String> values = map.values();for(String value : values) {System.out.println(value);}}
}

11.10.4Map集合的遍历(方式1)

遍历思路
- 我们刚才存储的元素都是成对出现的，所以我们把Map看成是一个夫妻对的集合
  - 把所有的丈夫给集中起来
  - 遍历丈夫的集合，获取到每一个丈夫
  - 根据丈夫去找对应的妻子
步骤分析
- 获取所有键的集合。用keySet()方法实现
- 遍历键的集合，获取到每一个键。用增强for实现
- 根据键去找值。用get(Object key)方法实现

代码实现

public class MapDemo01 {public static void main(String[] args) {//创建集合对象Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();//添加元素map.put("张无忌", "赵敏");map.put("郭靖", "黄蓉");map.put("杨过", "小龙女");//获取所有键的集合。用keySet()方法实现Set<String> keySet = map.keySet();//遍历键的集合，获取到每一个键。用增强for实现for (String key : keySet) {//根据键去找值。用get(Object key)方法实现String value = map.get(key);System.out.println(key + "," + value);}}
}

11.10.5Map集合的遍历(方式2)

遍历思路
- 我们刚才存储的元素都是成对出现的，所以我们把Map看成是一个夫妻对的集合
  - 获取所有结婚证的集合
  - 遍历结婚证的集合，得到每一个结婚证
  - 根据结婚证获取丈夫和妻子
步骤分析
- 获取所有键值对对象的集合
  - Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()：获取所有键值对对象的集合
- 遍历键值对对象的集合，得到每一个键值对对象
  - 用增强for实现，得到每一个Map.Entry
- 根据键值对对象获取键和值
  - 用getKey()得到键
  - 用getValue()得到值

代码实现

public class MapDemo02 {public static void main(String[] args) {//创建集合对象Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();//添加元素map.put("张无忌", "赵敏");map.put("郭靖", "黄蓉");map.put("杨过", "小龙女");//获取所有键值对对象的集合Set<Map.Entry<String, String>> entrySet = map.entrySet();//遍历键值对对象的集合，得到每一个键值对对象for (Map.Entry<String, String> me : entrySet) {//根据键值对对象获取键和值String key = me.getKey();String value = me.getValue();System.out.println(key + "," + value);}}
}

11.11 HashMap集合

11.11.1HashMap集合概述和特点

HashMap底层是哈希表结构的
依赖hashCode方法和equals方法保证键的唯一
如果键要存储的是自定义对象，需要重写hashCode和equals方法

11.11.2HashMap集合应用案例

案例需求
- 创建一个HashMap集合，键是学生对象(Student)，值是居住地 (String)。存储多个元素，并遍历。
- 要求保证键的唯一性：如果学生对象的成员变量值相同，我们就认为是同一个对象

代码实现

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;}@Overridepublic boolean equals(Object o) {if (this == o) return true;if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;Student student = (Student) o;if (age != student.age) return false;return name != null ? name.equals(student.name) : student.name == null;}@Overridepublic int hashCode() {int result = name != null ? name.hashCode() : 0;result = 31 * result + age;return result;}
}

测试类

public class HashMapDemo {public static void main(String[] args) {//创建HashMap集合对象HashMap<Student, String> hm = new HashMap<Student, String>();//创建学生对象Student s1 = new Student("林青霞", 30);Student s2 = new Student("张曼玉", 35);Student s3 = new Student("王祖贤", 33);Student s4 = new Student("王祖贤", 33);//把学生添加到集合hm.put(s1, "西安");hm.put(s2, "武汉");hm.put(s3, "郑州");hm.put(s4, "北京");//遍历集合Set<Student> keySet = hm.keySet();for (Student key : keySet) {String value = hm.get(key);System.out.println(key.getName() + "," + key.getAge() + "," + value);}}
}

11.12 TreeMap集合

11.12.1TreeMap集合概述和特点

TreeMap底层是红黑树结构
依赖自然排序或者比较器排序,对键进行排序
如果键存储的是自定义对象,需要实现Comparable接口或者在创建TreeMap对象时候给出比较器排序规则

11.12.2TreeMap集合应用案例

案例需求
- 创建一个TreeMap集合,键是学生对象(Student),值是籍贯(String),学生属性姓名和年龄,按照年龄进行排序并遍历
- 要求按照学生的年龄进行排序,如果年龄相同则按照姓名进行排序

代码实现

学生类

public class Student implements Comparable<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;}@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +'}';}@Overridepublic int compareTo(Student o) {//按照年龄进行排序int result = o.getAge() - this.getAge();//次要条件，按照姓名排序。result = result == 0 ? o.getName().compareTo(this.getName()) : result;return result;}
}

测试类

public class Test1 {public static void main(String[] args) {// 创建TreeMap集合对象TreeMap<Student,String> tm = new TreeMap<>();// 创建学生对象Student s1 = new Student("xiaohei",23);Student s2 = new Student("dapang",22);Student s3 = new Student("xiaomei",22);// 将学生对象添加到TreeMap集合中tm.put(s1,"江苏");tm.put(s2,"北京");tm.put(s3,"天津");// 遍历TreeMap集合,打印每个学生的信息tm.forEach((Student key, String value)->{System.out.println(key + "---" + value);});}
}

要求按照学生的年龄进行排序,如果年龄相同则按照姓名进行排序

代码实现

学生类

public class Student implements Comparable<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;}@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +'}';}@Overridepublic int compareTo(Student o) {//按照年龄进行排序int result = o.getAge() - this.getAge();//次要条件，按照姓名排序。result = result == 0 ? o.getName().compareTo(this.getName()) : result;return result;}
}

测试类

public class Test1 {public static void main(String[] args) {// 创建TreeMap集合对象TreeMap<Student,String> tm = new TreeMap<>();// 创建学生对象Student s1 = new Student("xiaohei",23);Student s2 = new Student("dapang",22);Student s3 = new Student("xiaomei",22);// 将学生对象添加到TreeMap集合中tm.put(s1,"江苏");tm.put(s2,"北京");tm.put(s3,"天津");// 遍历TreeMap集合,打印每个学生的信息tm.forEach((Student key, String value)->{System.out.println(key + "---" + value);});}
}