JavaSE_day09

1.红黑树

1.1概述

红黑树的特点：

平衡二叉B树；每一个节点可以是红或者黑；红黑树不是高度平衡的,它的平衡是通过"自己的红黑规则"进行实现的

红黑树的红黑规则：

每一个节点或是红色的,或者是黑色的；根节点必须是黑色；如果一个节点没有子节点或者父节点,则该节点相应的指针属性值为Nil,这些Nil视为叶节点,每个叶节点(Nil)是黑色的；如果某一个节点是红色,那么它的子节点必须是黑色(不能出现两个红色节点相连的情况)；对每一个节点,从该节点到其所有后代叶节点的简单路径上,均包含相同数目的黑色节点

红黑树添加节点的默认颜色：红色

红黑树添加节点后如何保持红黑规则：

一、根节点位置

1.直接变为黑色

二、非根节点位置

1.父节点为黑色

不需要任何操作,默认红色即可

2.父节点为红色

（1）叔叔节点为红色

将"父节点"设为黑色,将"叔叔节点"设为黑色

将"祖父节点"设为红色

如果"祖父节点"为根节点,则将根节点再次变成黑色

（2）叔叔节点为黑色

将"父节点"设为黑色

将"祖父节点"设为红色

以"祖父节点"为支点进行旋转

1.2成绩排序案例

案例需求
- 用TreeSet集合存储多个学生信息(姓名,语文成绩,数学成绩,英语成绩),并遍历该集合
- 要求: 按照总分从高到低出现

学生类

public class Student implements Comparable<Student> {private String name;private int chinese;private int math;private int english;
public Student() {}
public Student(String name, int chinese, int math, int english) {this.name = name;this.chinese = chinese;this.math = math;this.english = english;}
public String getName() {return name;}
public void setName(String name) {this.name = name;}
public int getChinese() {return chinese;}
public void setChinese(int chinese) {this.chinese = chinese;}
public int getMath() {return math;}
public void setMath(int math) {this.math = math;}
public int getEnglish() {return english;}
public void setEnglish(int english) {this.english = english;}
public int getSum() {return this.chinese + this.math + this.english;}
@Overridepublic int compareTo(Student o) {// 主要条件: 按照总分进行排序int result = o.getSum() - this.getSum();// 次要条件: 如果总分一样,就按照语文成绩排序result = result == 0 ? o.getChinese() - this.getChinese() : result;// 如果语文成绩也一样,就按照数学成绩排序result = result == 0 ? o.getMath() - this.getMath() : result;// 如果总分一样,各科成绩也都一样,就按照姓名排序result = result == 0 ? o.getName().compareTo(this.getName()) : result;return result;}
}

测试类

public class TreeSetDemo {public static void main(String[] args) {//创建TreeSet集合对象，通过比较器排序进行排序TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>();//创建学生对象Student s1 = new Student("jack", 98, 100, 95);Student s2 = new Student("rose", 95, 95, 95);Student s3 = new Student("sam", 100, 93, 98);//把学生对象添加到集合ts.add(s1);ts.add(s2);ts.add(s3);
//遍历集合for (Student s : ts) {System.out.println(s.getName() + "," + s.getChinese() + "," + s.getMath() + "," + s.getEnglish() + "," + s.getSum());}}
}

2.HashSet集合

2.1HashSet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

2.2HashSet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);}}
}

2.3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

2.4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

2.5HashSet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

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

3.Map集合

3.1Map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);}
}

3.2Map集合的基本功能

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

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);}
}

3.3Map集合的获取功能

方法名	说明
V get(Object key)	根据键获取值
Set<K> keySet()	获取所有键的集合
Collection<V> 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

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);}}
}

3.4Map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

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);}}
}

3.5Map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

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);}}
}

4.HashMap集合

4.1HashMap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

4.2HashMap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

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);}}
}

5.TreeMap集合

5.1TreeMap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

5.2TreeMap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

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);});}
}

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