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Java 类集初探

Mirror王宇阳

发布于 2020-11-10 15:08:52

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代码可运行

类集

类集：主要功能就是Java数据结构的实现（java.util）
类集就是动态对象数组（链表也是动态数组）

Collection 接口*

Collection是整个类集之中单值保存的最大 父接口 。即：每一次仅可以向集合中保存一个对象

public interface Collection<E>
extends Iterable<E>

在Collection定义的常用操作方法

常用操作方法

向集合中保存数据

public  boolean add(E e);

追加一个集合

public boolean addAll(Collection<? extends E>c);

清空集合（根元素为null）

public void clear();

判断是否有指定的内容

public boolean contains(Object o);

判断是否为空集合

public boolean isEmpty();

删除对象

public boolean remove(Object o);

取得元素个数

public int size();

以对象数组保存集合

public Object [] toArray();

为Iterator接口实例化

public Iterator<E> iterator();

contains() 和 remove() 一定要依靠 equals() 的支持；

List子接口

List子接口是Collection接口中最常用的子接口；
List对Collection接口进行了功能的扩充；

常用操作

取得索引编号的内容

public E get(int index);

修改索引的内容

public E set(int index , E element);

为LisIterator接口实例化对象

public ListIterator<E> listIterator();

List属于接口，如果想使用接口进行操作，就必须存在子类；使用 ArrayList 子类实现（和Vector子类）

ArrayList子类

	public static void main(String [] args) throws IOException {
		List<String> all = new ArrayList<String>();
		System.out.println("size:" + all.size() + "Null:" + all.isEmpty());
		all.add("Hello");
		all.add("Hello");
		all.add("World");
		System.out.println("size:" + all.size() + "Null:" + all.isEmpty());
		// Collection接口定义了size()方法取得集合长度
		// List子接口增加了 get() 方法，可取取得所有的数据
		for (int x = 0 ; x < all.size() ; x++) {
			String str = all.get(x);
			System.out.println(str);
		}
	}
}

通过对ArrayList()子类的使用分析在：List集合中所保存的数据是按照保存的顺序存放的，而且允许重复数据；List子接口有get()方法，可以获得集合中指定序列的内容

为Collection接口实例化

public class TestDemo {
	public static void main(String [] args) throws IOException {
		Collection<String> all = new ArrayList<String>();
		System.out.println("size:" + all.size() + "Null:" + all.isEmpty());
		all.add("Hello");
		all.add("Hello");
		all.add("World");
		System.out.println("size:" + all.size() + "Null:" + all.isEmpty());
		Object[] obj = all.toArray();//变为对象数组读取数据
		for (int x = 0 ; x < obj.length ; x ++) {
			System.out.println(obj[x].toString());
		}
		/*for (int x = 0 ; x < all.size() ; x++) {
			String str = all.get(x);// 由于Collection类中没有get()方法所以无法使用
			System.out.println(str);
		}*/
	}
}

List保存对象

class Book {
	private String title ; 
	private double price ;
	public Book(String title , double price) {
		this.price = price;
		this.title = title;
	}
	@Override
	public boolean equals(Object obj) {
		if (this == obj) {
			return true ; 
		}
		if (obj == null) {
			return false;
		}
		if(!(obj instanceof Book)) {
			return false ; 
		}
		Book book = (Book) obj;
		if (this.title.equals(book.title) && this.price == book.price){
			return true;
		}
		return false;
	}
	@Override
	public String toString() {
		return this.title + "\t" + this.price + "\n";
	}
}

public class TestDemo {
	public static void main(String [] args) {
		List<Book> all = new ArrayList<Book>();
		all.add(new Book("Java",11.1));
		all.add(new Book("python",22.2));
		all.add(new Book("C/C++",33.3));
		all.add(new Book("PHP",44.4));
		// 切记：remove和contains方法需要在类中覆写equls()类
		all.remove(new Book("PHP",44.4));
		System.out.println(all);
	}
}

Vector子类（旧）

区别： Vector子类采用同步处理，线程安全；而ArrayList子类则采用非线程安全的异步处理机制。ArrayList支持Iterator、ListIterator、foreach输出，而Vector还支持Enumeration。

总结：

List中的数据保存顺序就是数据的添加顺序
List集合中允许保存有重复的元素
List子接口比Collection扩充了get()、set()方法
List大多使用ArrayList子类进行操作

Set 子接口

Set子接口只是简单点额继承了Collection接口，并没有效仿List接口对原接口的功能方法进行扩充。

常见子类：HashSet、TreeSet
观察 HashSet 子类：

public class TestDemo {
	public static void main(String [] args) {
		Set<String> all = new HashSet<String>();
		all.add("Hello");
		all.add("Hello");//不保存重复的数据
		all.add("World");
		all.add("HUAWEI");
		System.out.println(all + ">>>" + all.size());
	}
}

通过观察发现：Set集合下没有重复的数据元素（Set 子接口的特征）即：HashSet 子类特征属于无序排列

观察 TreeSet子类：

public class TestDemo {
	public static void main(String [] args) {
		Set<String> all = new TreeSet<String>();
		all.add("Hello");
		all.add("Hello");//不保存重复的数据
		all.add("World");
		all.add("Array");
		System.out.println(all + ">>>" + all.size());
	}
}

分析得出：TreeSet子类没有重复数据，以及所保存的内容默认自动升序排序。

数据排序问题

class Book implements Comparable<Book>{
	private String title ; 
	private double price ; 
	public Book(String title , double price) {
		this.title = title;
		this.price = price;
	}
	@Override
	public String toString() {
		return this.title + "\t" + this.price;
	}
	/*
	 * 集合本质上就是动态对象数组，而动态的对象数组排序使用的是比较器
	 * 所以我们使用comparable比较器
	 * 
	 * 由于存在重复的元素，compareTo会认为是同一个对象，（Set子接口的特性）
	 * 所以 set子接口的重复判读就是依靠Comparable
	 * 为此我们可以使用String的compareTo方法进行同对象的比较
	 */
	@Override
	public int compareTo(Book o) {
		if (this.price > o.price) {
			return 1;	
		} else if(this.price < o.price) {
			return -1;
		} else {
			// 我们调用String类的compareTo方法来比较
			return this.title.compareTo(o.title);
		}
	}
}

public class TestDemo {
	public static void main(String [] args) {
		Set<Book> all = new TreeSet<Book>();
		all.add(new Book("Java",11.1));
		all.add(new Book("Java",11.1));		//信息完全重复
		all.add(new Book("php",11.1));		//信息部分重复
		all.add(new Book("Python",33.3));	//信息完全不重复
		System.out.println(all);
	}
}

通过观察发现，Comparable接口支持了TreeSet类的重复数据的判断，并不支持对HashSet类的重复数据的判读

重复元素问题

通过上述的各段代码发现：Comparable接口（比较器）只负责对TreeSet子类的重复元素的判断；（依靠comparTo()方法，如若发现数据相同则判断为是同样的对象元素，则 return 0;）

如果要判断数据元素的重复，只能依靠Object中的方法：

取得哈希码

public int hashCode();

对象比较

public boolean equals(Object obj);

代码：

	@Override
	public int hashCode() {
		final int prime = 31;
		int result = 1;
		long temp;
		temp = Double.doubleToLongBits(price);
		result = prime * result + (int) (temp ^ (temp >>> 32));
		result = prime * result + ((title == null) ? 0 : title.hashCode());
		return result;
	}


	@Override
	public boolean equals(Object obj) {
		if (this == obj)
			return true;
		if (obj == null)
			return false;
		if (getClass() != obj.getClass())
			return false;
		Book other = (Book) obj;
		if (Double.doubleToLongBits(price) != Double.doubleToLongBits(other.price))
			return false;
		if (title == null) {
			if (other.title != null)
				return false;
		} else if (!title.equals(other.title))
			return false;
		return true;
	}

总结：在不考虑排序问题情况下，判断元素是否重复，依靠Object方法中的 hashCode() 和 equals()

总结：

在开发中，Set子接口不建议首选，如果使用也是首选建议HashSet类；
Comparable 比较器普遍应用于Java理论中

集合输出

Collection、List、Set三个接口，List接口是最有利于输出操作的（ArrayList子类），故此集合的输出：

Iterator*：迭代输出

public interface Iterator<E> {
    public boolean hasNext();
    public E next<E>();
}

Iterator是一个接口，如若取得接口的实例化需要依靠Collection接口iterator()方法

public Iterator<E> iterator();// java.util.Collection

public class TestDemo {
	public static void main(String [] args) {
		Set<String> all = new HashSet<String>();//Set子接口
		all.add("Mirror");
		all.add("wangyuyang");
		all.add("wangyuyang");
		Iterator<String> iter = all.iterator();// 实例化接口
		while (iter.hasNext()) { //判断是否为空
			String str = iter.next();// 获取元素数据
			System.out.println(str);
		}
	}
}

Set的特性会自动不保留重复数据，并无序输出

public class TestDemo {
	public static void main(String [] args) {
		List<String> all = new ArrayList<String>();//List子接口
		all.add("Mirror");
		all.add("wangyuyang");
		all.add("wangyuyang");
		Iterator<String> iter = all.iterator();// 实例化接口
		while (iter.hasNext()) { //判断是否为空
			String str = iter.next();// 获取元素数据
			System.out.println(str);
		}
	}
}

显示添加的所有元素并原样添加的顺序输出

集合的输出问题：在遇到集合的输出问题是，完全可以直接使用Iterator接口进行输出

ListIterator：双向迭代

Iterator本身只具备”由前向后“的输出，而 ListLterator 子接口则支持双向迭代。
判断是否有前一个元素：（逆向）

public boolean hasPreviout();

取得前一个元素：（逆向）

public E previous();

实例ListIterator接口的List方法：

public ListIterator<E> listIterator();

public class TestDemo {
	public static void main(String [] args) {
		List<String> all = new ArrayList<String>();//Set子接口
		all.add("A");
		all.add("B");
		all.add("C");
		System.out.println("正向迭代输出");
		ListIterator<String> iter = all.listIterator();
		while (iter.hasNext()) { //判断是否为空
			String str = iter.next();// 获取元素数据
			System.out.println(str);
		}
		System.out.println("***********");
		System.out.println("逆向迭代输出");
		while(iter.hasPrevious()) {
			System.out.println(iter.previous());
		}
	}
}

上例程序实现了双向迭代的功能；利用hasNet()方法判断是否为空，next()方法输出元素内容，实现正向迭代输出；利用ListIterator接口中的hasPrevious()和Previous()方法来实现逆向迭代输出。

注意：

如果利用ListIterator接口实现逆向迭代输出，就需要先进行正向迭代输出；也就是说在实现逆向迭代输出前必须实现正向迭代输出。

Enumeration：枚举输出

Enumeration 和 Vector类同时发布的输出接口；早期的Vector类定义的集合就需要Enumeration 来输出。

接口定义

public interface Enumberation<E>{
    public boolean hasMoreElements(); //判断是否有下一个元素
    public E nextElement(); // 获取当前元素内容
}

实例化 Enumeration接口对象，只能依靠 Vector子类

public Enumeration<E> elements() // 取得Enumeration接口对象

public class TestDemo {
	public static void main(String [] args) {
		Vector<String> all = new Vector<String>();//Set子接口
		all.add("A");
		all.add("B");
		all.add("C");
		Enumeration<String> enu = all.elements();
		while(enu.hasMoreElements()) {
			System.out.println(new String(enu.nextElement()));
		}
	}
}

foreach 输出

public class TestDemo {
	public static void main(String [] args) {
		List<String> all = new ArrayList<String>();//Set子接口
		all.add("A");
		all.add("B");
		all.add("C");
		for (String str : all) {
			System.out.println(str);
		}
	}
}

Map接口

Collection每次都会保存一个对象，而Map接口主要负责一对对象的信息。

主要操作方法

向集合中保存数据

public V put(K key , V value);

根据Key查找Value

public V get(Object key);

将Map结合转化为Set集合

public Set<Map Entry<K,V>> entrySet();

取出所有Key值

public Set<K> keySet();

常用子类：
- HashMap
- Hashtable

观察HashMap

public class TestDemo {
	public static void main(String [] args) {
		Map<String,Integer> map = new HashMap<String,Integer>();
		map.put("壹", 1);
		map.put("贰", 2);
		map.put("叁", 3);
        map.put("叁", 33);
		System.out.println(map);
	}
}

通过代码分析可以发现：HashMap实现的输出是无序的；发现的重复的Key会进行覆盖，使用新的内容key的value覆盖原来的value

get方法的应用

public class TestDemo {
	public static void main(String [] args) {
		Map<String,Integer> map = new HashMap<String,Integer>();
		map.put("壹", 1);
		map.put("贰", 2);
		map.put(null, 3);
		System.out.println(map.get("壹")); //返回 1
		System.out.println(map.get("陸"));//key不存在返回 null
		System.out.println(map.get(null));// 返回 3
	}
}

通过HashMap和get()方法的代码观察发现，Map主要的目的是实现数据的信息的查找，Collection主要的目的是实现信息数据的输出。

取得所有的key值：

public class TestDemo {
	public static void main(String [] args) {
		Map<String,Integer> map = new HashMap<String,Integer>();
		map.put("壹", 1);
		map.put("贰", 2);
		map.put("叁", 3);
		Set<String> set = map.keySet();// 取得key
		Iterator<String> iter = set.iterator();
		while(iter.hasNext()) {
			System.out.println(iter.next());//输出全部的key
		}
	}
}

观察Hashtable

public class TestDemo {
	public static void main(String [] args) {
		Map<String,Integer> map = new Hashtable<String, Integer>();
		map.put("壹", 1);
		map.put("贰", 2);
		map.put("叁", 3);
		System.out.println(map);
	}
}

通过设置key或value为Null值来比较Hashtable和HashMap两个子类之间区别：Hashtable子类不允许存在null值，而HashMap允许Key或Value中为null值。*

Iterator输出的问题（重点）

涉及到集合的输出，一定要使用Iterator进行输出；而Map接口中未定义返回Iterator接口对象的方法，故此Map数据使用Iterator输出就需要将Map集合转换为Set集合。
在Collection接口中，Iterator得到的是一个Collection完整的对象；而Map则不同了，但是Map.put()向集合中存一对数据的时候，会自动的封装为Map.Entry接口对象

public static interface Map.Entry<K,V>;//（等同于一个外部接口）

Map.Entry接口操作方法
- getkey()：获取Key值
- getValue()：获取Value值

在Map中保存的实际上是被Map.Entry接口包装的一个对象，Map.Entry接口的对象包装的是：Key和Value值对数据元素。

如上述，Iterator如取出输出的数据实取得是一个对象（Collection接口中就是实质上取得Collection的对象），而在Map接口中，则是取出一个Map.Entry接口对象，然后在得出Key和Value。
在Map定义了一种将Map集合转为Set的方法：

public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet();

转为Set集合后，就可以调用Iterator输出。
利用Map接口EntrySet()方法将Map结合变为Set集合 ——> 利用Set结合中的iterator()方法将Set进行Iterator输出 ——> 每一次取出的Set元素都是Map.Entrty接口对象，利用此对象进行Key与Value的取出

利用Iterator实现Map接口的输出 *

public class TestDemo {
	public static void main(String [] args) {
		Map<String,Integer> map = new Hashtable<String, Integer>();
		map.put("壹", 1);
		map.put("贰", 2);
		map.put("叁", 3);
		// 将Map集合变为Set结合
		Set<Map.Entry<String, Integer>> set = map.entrySet();
		// 将Set集合实例化iterator接口对象
		Iterator<Map.Entry<String, Integer>> iter = set.iterator();
		while(iter.hasNext()) {
			// 因为iter内容保存的是Map.Entry接口的对象，所以利用Map.Entry对象将Key和Value取出
			Map.Entry<String, Integer> men = iter.next();
			System.out.println(men.getKey() + "==" + men.getValue());
		}
	}
}

Map集合中的Key

使用的Map集合，Key的类型可以自定义；那么这个自定义的类型必须覆写Object类之中的hashCode() 和 equals()方法，因为只有依靠这两个方法，才可以判断是否元素重复。【首先的Key类型是String，尽量不要使用自定义的对象类型去定义key；因为String类中默认了hashCode() 和 equals()】

class Book{
	private String title ; 
	public Book(String title) {
		this.title = title;
	}
	@Override
	public String toString() {
		return this.title;
	}
	@Override
	public int hashCode() {
		final int prime = 31;
		int result = 1;
		result = prime * result + ((title == null) ? 0 : title.hashCode());
		return result;
	}
	@Override
	public boolean equals(Object obj) {
		if (this == obj)
			return true;
		if (obj == null)
			return false;
		if (getClass() != obj.getClass())
			return false;
		Book other = (Book) obj;
		if (title == null) {
			if (other.title != null)
				return false;
		} else if (!title.equals(other.title))
			return false;
		return true;
	}
	
}

public class TestDemo {
	public static void main(String [] args) {
		Map<Book,String> map = new HashMap<Book, String>();
		map.put(new Book("java"),new String ("开发"));
		System.out.println(map.get(new Book("java")));
	}
}

或者:

public class TestDemo {
	public static void main(String [] args) {
		Map<String,Book> map = new HashMap<String, Book>();
		map.put(new String ("开发"),new Book("java"));
		System.out.println(map.get(new String("开发")));
	}
}

public class TestDemo {
	public static void main(String [] args) {
		Map<String,Book> map = new HashMap<String, Book>();
		map.put("开发",new Book("java"));
		System.out.println(map.get("开发"));
	}
}

总结

Map集合保存数据更有利与查找，而Collection保存数据是为了输出
Map使用Iterator接口输出步骤：……
HashMap可以保存Null，Hashtable不可以保存null。
可以不可以重复，一旦出现重复会覆盖原有内容（更新Key的Value值）

Stack子类

Stack 表示：栈操作；栈是一种先进后出的数据结构；而Stack是Vector的子类。

public class Stack<E>
extends Vector<E>

需要注意：Stack虽是Vector子类，可是不会使用Vector方法。

Stack栈操作：

入栈：

public E push(E item);

出栈：

public E pop();

实现入栈、出栈操作

public class TestDemo {
	public static void main(String [] args) {
		Stack<String> all = new Stack<String>();
		all.push("A");
		all.push("B");
		all.push("C");
		all.push("D");
		System.out.println(all.pop());
		System.out.println(all.pop());
		System.out.println(all.pop());
		System.out.println(all.pop());
	}
}

如果栈中数据已经全部执行出栈而依旧继续执行出栈pop操作，则报错：空栈异常（栈中无数据则无法出栈执行操作）

Properties子类

Collections工具类

向集合中追加一组数据

public static <T> boolean addAll(Collection<E> c,……);

public class TestDemo {
	public static void main(String [] args) {
		List<String> all = new ArrayList<String>();
		Collections.addAll(all, "A","B","C","D");
		System.out.println(all);
	}
}