Java高级—集合

首先建议看一下前一章的集合框架
从这一章开始，我们正式进入Java高级技术部分

集合：Collection 无序可重复

文章目录

Java高级---集合
- 一、List :有序，可重复
- 二、Set :无序，不可重复
- 三、Map：键值对
- - Map怎么通过Value进行比较呢？

一、List :有序，可重复

1、ArrayList:一维数组作为底层存储
特点：遍历、随机访问快、修改方便，其他慢

 这里讲一下插入方法：add(Obj)和add(1,Obj)插入数据元素的底层实现原理：【这里建议看Java源码】插入前判断容量是否越界，如果越界，则扩容。扩容后比数组最大长度大，则是int最大值没有达到数组最大长度，就是数组最大长度正常情况：扩容1.5倍，如果不够，则直接把当前长度赋值给数组新长度如果是新数组，与10比较，比10大，大的直接赋值给数组长度不需要扩容或扩容完成则直接插入

那接下来，我们看一下ArrayList如何使用：
1.插入

ArrayList a = new ArrayList();//声明并分配空间//元素的插入
a.add("abc");
a.add("123");
a.add("唯颂科技");
a.add("2s留#%");
a.add("abc");
a.add(1,"shall");     //指定位置插入，元素后移System.out.println(a);//因为重写了toString方法，所以可以直接输出

结果显示

2.删除

 if(a.contains("123")) {a.remove("123");//删除对象}a.remove(1);//删除指定下标元素，下标从0开始

两种方式删除都可以，如果list中没有你要删除的元素，你删除了也不会报错

3.查找

a.get(2);        //只有根据下标指定查找元素一个查询方法

4.修改

a.set(1,"溜溜球");    //指定位置修改

5.输出（常见的三种输出方式）

//1.普通for
for (int i = 0; i < a.size(); i++) {System.out.println(a.get(i));//获取当前元素
}
//2.增强for
for(Object s:a){    //由于上面一开始没有定义类型，所以这里写了ObjectSystem.out.println(s);
}
//3.迭代器
Iterator it = a.iterator();
while (it.hasNext()){System.out.println(it.next());//一次循环只能使用一次next(),不然会出错//如果要用多次，赋值给变量即可
}

ArrayList常用方法

2、LinkedList:以链表作为底层存储
特点：增加、删除快，其他慢
其实有点数据结构基础的都知道这二者的特点

LinkedList中的方法和ArrayList几乎一样，只不过多一些头结点、尾节点的操作方法
那些一样的我就不写了，这里主要讲一下没有的：

然后：
push:在头结点处插入元素

//jdk1.8源码public void push(E e) {addFirst(e);}

pop：删除头结点

//jdk1.8源码
public E pop() {return removeFirst();}

peek：返回头结点

//jdk1.8源码
public E peek() {final Node<E> f = first;return (f == null) ? null : f.item;}/*** Retrieves, but does not remove, the head (first element) of this list.** @return the head of this list* @throws NoSuchElementException if this list is empty* @since 1.5*/

peekFirst：返回头结点
peekLast：返回尾结点

poll：返回头结点，只不过是unlinked

//jdk1.8源码
public E poll() {final Node<E> f = first;return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);}/*** Retrieves and removes the head (first element) of this list.** @return the head of this list* @throws NoSuchElementException if this list is empty* @since 1.5*/

pollFirst：返回头结点
pollLast：返回尾结点

offer：插入元素

//jdk1.8源码
public boolean offer(E e) {return add(e);   //其实就是插入}

offerFirst:在头结点插入元素
offerLast:在尾结点插入元素

是不是感觉LinkedList里面一堆功能重复的方法

3、Vector:ArrayList的线程安全版本
由于使用比较少，所以在这里就不赘述了
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最后,做个小小的练习：
Book类

/* 定义图书类Book，具有属性账号id，书名name、作者author 和价格price，* 在创建图书对象时要求通过构造器进行创建，一次性将四个属性全部赋值，* 1)要求账户属性是int型，名称是String型，作者是String型，价格是double,* 请合理进行封装。* 2)在Book类，添加toString方法，要求返回 图书信息字符串，使用\t隔开各信息* 3)要求定义一个图书馆Library类，在图书馆类中添加一个集合用于保存多本图书* 4）在图书馆类中要求能够新增图书* 5）在图书馆类中要求可以查看所有添加过的图书* 6）不允许添加重复的图书（如果账号id和书名name相同，则认为两本书是相同的）* (重写equals方法)*/
public class Book {private int id;private String name;private String author;private double price;public Book(int id, String name, String author, double price) {this.id = id;this.name = name;this.author = author;this.price = price;}public int getId() {return id;}public void setId(int id) {this.id = id;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public String getAuthor() {return author;}public void setAuthor(String author) {this.author = author;}public double getPrice() {return price;}public void setPrice(double price) {this.price = price;}@Overridepublic String toString() {return "Book{" +"书籍编号=" + id +"\t"+"书籍名称=" + name + "\t"+"书籍作者=" + author + "\t" +"书籍价格=" + price +'}'+"\n";}public boolean equals(Book b){if(null==this.name||0>=this.id||b.getId()<=0||null==b.getName()){return false;}return this.name.equals(b.getName())&&this.id==b.getId();}
}

Library类

public class Library {public static void main(String[] args) {List<Book> list = new ArrayList();Scanner sc = new Scanner(System.in);String s = "";do{System.out.println("需要添加书籍吗？（y/n）");s = sc.next();if("y".equals(s)){System.out.println("请输入图书编号：");int id = sc.nextInt();System.out.println("请输入图书名称：");String name = sc.next();System.out.println("请输入图书作者：");String author = sc.next();System.out.println("请输入图书价格：");double price = sc.nextDouble();Book temp = new Book(id,name,author,price);if(list.size()==0){     //为空时，直接插入list.add(temp);}int flag = 1;for (int i = 0; i < list.size(); i++) {if(!list.get(i).equals(temp)) {//不同flag = 2;}else {flag = 1;break;} //相同}if(flag==2)list.add(temp);}elsebreak;}while ("y".equals(s));System.out.println(list);}
}

结果显示

二、Set :无序，不可重复

1、HashSet:是以HashMap的key值的Hash码来进行存储（保证唯一，理论上）
Set中的方法和List几乎一样，所以就不写了。这里就看一次add方法
可以点进Set的add方法看一看

具体使用

HashSet hashSet = new HashSet();    //先不使用泛型
hashSet.add("abc");
hashSet.add(123);
hashSet.add("123");
hashSet.add("123");                   //add源码是使用equals进行比较，只输出一个
hashSet.add(new String("123"));
System.out.println(hashSet);
hashSet.remove("123");
System.out.println(hashSet);
Iterator it = hashSet.iterator();   //这里不能是用fori形式，可以foreach，因为set没有下标
while (it.hasNext()){System.out.println(it.next());
}
ArrayList al = new ArrayList();
al.addAll(hashSet);//把set扔到list中

结果显示

2、TreeSet是一个有序的集合，它的作用是提供有序的Set集合。它继承了AbstractSet抽象类，实现了NavigableSet，Cloneable，Serializable接口。TreeSet是基于TreeMap实现的，TreeSet的元素支持2种排序方式：自然排序或者根据提供的Comparator进行排序

TreeSet的底层实际使用的存储容器就是TreeMap。对于TreeMap而言，它采用一种被称为”红黑树”的排序二叉树来保存Map中每个Entry。每个Entry被当成”红黑树”的一个节点来对待。

这里使用就和上面的HashSet一样，所以就不写了。

三、Map：键值对

key不能重复，value可以。
包含接口Entry<K,V>
在HashMap中使用Node结点实现Entry键值对
Node结点用next属性实现单链表

Map底层：数组+单向链表，1.8之后加入红黑树【红黑树是一种自平衡二叉树，通过左旋和右旋进行平衡】

数组+链表—>红黑树的条件
一个是链表的长度达到8个，一个是数组的长度达到64个，转用红黑树进行底层存储

为什么是节点数到8个就转成红黑树？
官方解释：理想情况下使用随机的哈希码，容器中节点分布在hash桶中的频率遵循泊松分布，按照泊松分布的计算公式计算出了桶中元素个数和概率的对照表，可以看到链表中元素个数为8时的概率已经非常小，再多的就更少了，所以原作者在选择链表元素个数时选择了8，是根据概率统计而选择的

【Tips:泊松分布】
参考链接：http://www.math.wm.edu/~leemis/2008amstat.pdf
参考链接：https://mp.weixin.qq.com/s/IurrCgtO6ggmfby3oDByng

泊松分布(Poisson)、二项式分布都属于离散分布
正态分布(Normal)属于连续分布

二项式分布，样本无穷大—>泊松分布，样本无穷大—>正态分布

为什么使用红黑树
因为不仅查询速度快，虽然不及平衡二叉树，但是也没差多少，相反，插入删除的效率却大大优于平衡二叉树

Map中HashMap（不安全，会死循环，但是快）最为典型，至于什么HashTable（线程安全，但是慢）,concurrentHashMap【分段锁，解决二者问题】等这里不重点讲了。

HashMap
默认容量：16，负载因子：0.75
首先是方法，和List几乎一样，只不过插入和修改不同，在Map中插入和修改都是put,put相同key的时候，value就会覆盖，原来内容会因为失去指向而在内存当中，等待Java垃圾回收机制清理。

具体可以看下面代码：

public class TestHashMap {public static void main(String[] args) {HashMap<Integer,String> map = new HashMap(); //注意泛型，这里写不写无所谓map.put(1,"zxx");        //增加：key-valuemap.put(3,"Jad");map.put(3,"厉害的感觉");  //修改：一个key只能有一个valuemap.replace(1,"Lif");    //修改，本质还是put,可以进去看源码map.remove(2);      //删除map.remove(2,"dg");System.out.println(map.get(3));                //输出System.out.println(map);//4种遍历Iterator it = map.entrySet().iterator();      //键值对：entrySetwhile (it.hasNext()){System.out.println(it.next());}Iterator iter = map.keySet().iterator();      //keywhile (iter.hasNext()){System.out.println(iter.next());}Iterator iters = map.values().iterator();     //valuewhile (iters.hasNext()){System.out.println(iters.next());}map.forEach((key,value)->{                    //lamba表达式System.out.println(key);System.out.println(value);});}
}

【注意：keySet返回的是Set类型，value返回的是Collection类型】

Map常用方法

举个例子：
要求：
学员应聘至外企工作，每个学员都会有一个英文名称，对应该学员对象。请实现通过英文名称，获得该学员对象的详细信息
学员属性包括姓名、性别、成绩

学生类：

public class Student  implements Comparable<Student>{private String name;private String gender;private int score;public Student(String name, String gender) {this.name = name;this.gender = gender;}public Student(String name, String gender, int score) {this.name = name;this.gender = gender;this.score = score;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public String getGender() {return gender;}public void setGender(String gender) {this.gender = gender;}public double getScore() {return score;}public void setScore(int score) {this.score = score;}@Overridepublic String toString() {return  "姓名：" + name + "\t" +"性别：" + gender + "\t"+"成绩：" + score ;}
}

测试类：

public class TestStudent {public static void main(String[] args) {Student s1 = new Student("Jack","男",98);Student s2 = new Student("Alis","女",87);Student s3 = new Student("Louis","女",59);Student s4 = new Student("Tom","男",88);HashMap<String,Student> map = new HashMap();map.put("杰克",s1);map.put("爱丽丝",s2);map.put("路易斯",s3);map.put("汤姆",s4);//2中输出方式
//        Collection c = map.values();
//        for(Object s: c){
//            System.out.println(s);
//        }//        Scanner sc  = new Scanner(System.in);     //按输入进行输出
//        System.out.println("请输入名称");
//        String name = sc.next();
//        if(map.containsKey(name)) {
//            System.out.println(name+map.get(name).toString());
//        }else {
//            System.out.println("抱歉没有这个人");
//        }}
}

Map怎么通过Value进行比较呢？

通过转成其他类型的集合，例如转成List，自定义比较器，利用Collections.sort（List,Comparator）进行排序

/*** @Author shall潇* @Date 2021/1/29* @Description     由于Collections类只给list，set用，Map不能直接用，所以得转成list*/
public class MapValueSort {public static void main(String[] args) {Map<String,Integer> map = new TreeMap<>();//插入数据map.put("zzz",23);map.put("Tom",53);map.put("Jack",63);map.put("Luis",27);map.put("Shall",34);//自定义比较规则Comparator<Map.Entry<String,Integer>> comparator = new Comparator<Map.Entry<String, Integer>>() {@Overridepublic int compare(Map.Entry<String, Integer> o1, Map.Entry<String, Integer> o2) {return o1.getValue()-o2.getValue();   //年龄升序}};//放入ListList<Map.Entry<String,Integer>> list = new LinkedList(map.entrySet());Collections.sort(list,comparator);  //两个参数：list集合，比较器对象//输出for (int i = 0; i < list.size(); i++) {System.out.print(list.get(i).getKey()+" = "+list.get(i).getValue()+"\t");}}
}

结果显示