java的集合类【转】

在JDK API中专门设计了一组类，这组类的功能就是实现各种各样方式的数据存储，这样一组专门用来存储其它对象的类，一般被称为对象容器类，简称容器类，这组类和接口的设计结构也被统称为集合框架(Collection Framework)。

这组类和接口都包含在java.util包中。

为了使整个集合框架中的类便于使用，在设计集合框架时大量的使用接口，实际实现的功能类实现对应的接口，这样可以保证各个集合类的使用方式保持统一。

在集合框架中，提供的存储方式共有两种：

1、按照索引值操作数据

在这种存储方式中，为每个存储的数据设定一个索引值，存储在容器中的第一个元素索引值是0，第二个索引值是1，依次类推。在操作数据时按照索引值操作对应的数据，实现这种方式的集合类都实现java.util.Collection接口。

2、按照名称操作数据

在这种存储方式中，为每个存储的数据设定一个名称(任意非null的对象都可以作为名称)，以后按照该名称操作该数据，要求名称不能重复，每个名称对应唯一的一个值。这种存储数据的方式也称作名称-数值对，也就是名值对存储。实现这种方式的几个类都实现java.util.Map接口。

这里“按照索引值操作数据”的存储方式，又按照容器内部是否能够存储重复的元素，划分成两类：

1、允许存储重复元素。

这种存储方式中，所有的类都实现了java.util.List接口。

2、不允许存储重复元素。

这种存储方式中，所有的类都实现了java.util.Set接口。

这样，集合框架中的类就分成了三大类：

1、List系列

该系列中的类按照索引值来操作数据，允许存放重复的元素。

2、Set系列

该系列中的类按照索引值来操作数据，不允许存放重复的元素。

3、Map系列

该系列中的类按照名称来操作数据，名称不允许重复，值可以重复，一个名称对应一个唯一的值。

而在数据结构中，实现数据的存储又可以使用不同的数据结构类型进行存储，例如数组、链表、栈、队列和树等，则以上三类集合框架可以使用不同的数据结构类进行实现，使用每种数据结构则具备该中数据结构的特点。例如使用数组则访问速度快，使用链表则便于动态插入和删除等，这样就造成了集合框架的复杂性。

另外，在将对象存储到集合类中，为了加快存储的速度，要求被存储对象的类中必须覆盖equals方法和hashCode方法。

对于这些集合类，下面按照以上三个系列的顺序一一进行说明。

9.6.3.1 List系列

List系列的类均实现List接口，大部分的类都以List作为类名的后缀，也有部分该体系中的类命名比较特殊。

该系列中的类，比较常见的有ArrayList和LinkedList两个。其中ArrayList是以数组为基础实现的List，而LinkedList则是以链表为基础实现的List，ArrayList拥有数组的优点，而LinkedList拥有链表的优点。

由于该体系中的类均实现List接口，所以在这些类的内部，相同的功能方法声明是保持一致的，下面进行一一介绍：

a、add方法

boolean add(Object o)

该方法的作用是追加对象o到已有容器的末尾。

另外一个add方法：

void add(int index, Object element)

该方法的作用是将对象element插入到容器中索引值为index的位置，原来位于该位置的对象以及后续的内容将依次向后移动。

b、addAll方法

boolean addAll(Collection c)

该方法的作用是将容器对象c中的每个元素依次添加到当前容器的末尾。

另外一个addAll方法：

boolean addAll(int index, Collection c)

该方法的作用是将容器对象c中的第一个元素插入到当前容器中索引值为index的位置，第二个元素插入到当前容器中索引值为index+1的位置，依次类推。而当前容器中原来位于index以及index索引值以后的元素则依次向后移动。

c、get方法

Object get(int index)

该方法的作用是返回当前容器对象中索引值为index的元素的内容。

d、indexOf方法

int indexOf(Object o)

该方法的作用是查找当前容器中是否存在对象o，如果存在则返回该对象第一次出现位置的索引值，如果不存在则返回-1。

另外一个方法lastIndexOf则是从末尾向前查找，返回从末尾向前第一次出现位置的索引值，如果不存在则返回-1。

e、remove方法

Object remove(int index)

该方法的作用是删除索引值为index的对象的内容，如果删除成功则返回被删除对象的内容。

另外一个remove方法：

boolean remove(Object o)

该方法的作用是删除对象内容为o的元素，如果相同的对象有多个，则只删除索引值小的对象。如果删除成功则返回true，否则返回false。

无论使用哪一个remove方法，类内部都自动移动将被删除位置后续的所有元素向前移动，保证索引值的连续性。

f、set方法

Object set(int index, Object element)

该方法的作用是修改索引值为index的内容，将原来的内容修改成对象element的内容。

g、size方法

int size()

该方法的作用是返回当前容器中已经存储的有效元素的个数。

h、toArray方法

Object[] toArray()

该方法的作用是将当前容器中的元素按照顺序转换成一个Object数组。

下面是一个简单的以ArrayList类为基础实现的List系列中类基本使用的示例，代码如下：

import java.util.*;

/**

* 以ArrayList类为基础演示List系列类的基本使用

public class ArrayListUse {

public static void main(String[] args) {

//容器对象的初始化

List list = new ArrayList();

//添加数据

list.add("1");

list.add("2");

list.add("3");

list.add("1");

//插入数据

list.add(1,"12");

//修改数据

list.set(2, "a");

//删除数据

list.remove("1");

//遍历

int size = list.size(); //获得有效个数

//循环有效索引值

for(int i = 0;i < size;i++){

System.out.println((String)list.get(i));

}

该程序的运行结果为：

在List系列中，还包含了Stack(栈)类和Vector(向量)类，Stack类除了实现List系列的功能以外，还实现了栈的结构，主要实现了出栈的pop方法和入栈的push方法。

而Vector类由于需要兼容老版本JDK中缘故，所以在实现的方法中需要提供老版本Vector类中对应的方法，这样导致Vector类中相同或类似的功能方法一般是成对出现的。

Set系列

Set系列中的类都实现了Set接口，该系列中的类均以Set作为类名的后缀。该系列中的容器类，不允许存储重复的元素。也就是当容器中已经存储一个相同的元素时，无法实现添加一个完全相同的元素，也无法将已有的元素修改成和其它元素相同。

Set系列中类的这些特点，使得在某些特殊场合的使用比较适合。

该系列中常见的类有：

1、CopyOnWriteArraySet

以数组为基础实现的Set类。

2、HashSet

以哈希表为基础实现的Set类。

3、LinkedHashSet

以链表为基础实现的Set类。

4、TreeSet

以树为基础实现的Set类。

以不同的数据结构类型实现的Set类，拥有不同数据结构带来的特性，在实际使用时，根据逻辑的需要选择合适的Set类进行使用。

Set系列中的类的方法和List系列中的类的方法要比List系列中少很多，例如不支持插入和修改，而且对于Set系列中元素的遍历也需要转换为专门的Iterator(迭代器)对象才可以进行遍历，遍历时顺序和Set中存储的顺序会有所不同。

下面是以HashSet类为基础实现的示例代码，代码如下：

import java.util.*;

/**

* 以HashSet为基础演示Set系列类的基本使用

public class HashSetUse {

public static void main(String[] args) {

//容器对象的初始化

Set set = new HashSet();

//添加元素

set.add("1");

set.add("2");

set.add("3");

set.add("1");

//删除数据

//set.remove("1");

//遍历

Iterator iterator = set.iterator();

while(iterator.hasNext()){

System.out.println((String)iterator.next());

}

该程序的运行结果为：

Map系列

Map系列中的类都实现了Map接口，该系列中的部分类以Map作为类名的后缀。该系列容器类存储元素的方式和以上两种完全不同。

Map提供了一种使用“名称：值”这样的名称和数值对存储数据的方法，在该存储方式中，名称不可以重复，而不同的名称中可以存储相同的数值。具体这种存储的格式将在示例代码中进行实现。

在这种存储结构中，任何不为null的对象都可以作为一个名称(key)来作为存储的值(value)的标识，使用这种形式更利于存储比较零散的数据，也方便数据的查找和获得。Map类中存储的数据没有索引值，系统会以一定的形式索引存储的名称，从而提高读取数据时的速度。

该系列中常见的类有：

1、HashMap

以Hash(哈希表)为基础实现的Map类。

2、LinkedHashMap

以链表和Hash(哈希表)为基础实现的Map类。

3、TreeMap

以树为基础实现的Map类。

和上面的结构类似，以不同的数据结构实现的Map类，拥有不同数据结构的特点，在实际的项目中使用时，根据需要选择合适的即可。

该系列的类中常见的方法如下：

a、get方法

Object get(Object key)

该方法的作用是获得当前容器中名称为key的结构对应的值。

b、keySet方法

Set keySet()

该方法的作用是返回当前容器中所有的名称，将所有的名称以Set的形式返回。使用这个方法可以实现对于Map中所有元素的遍历。

c、put方法

Object put(Object key, Object value)

该方法的作用是将值value以名称key的形式存储到容器中。

d、putAll方法

void putAll(Map t)

该方法的作用是将Map对象t中的所有数据按照原来的格式存储到当前容器类中，相当于合并两个Map容器对象。

e、remove方法

Object remove(Object key)

该方法的作用是删除容器中名称为key的值。

f、size方法

int size()

该方法的作用是返回当前日期中存储的名称：值数据的组数。

g、values方法

Collection values()

该方法的作用是返回当前容器所有的值组成的集合，以Collection对象的形式返回。

下面是一个简单的示例，在该示例中演示Map系列类的基本使用，代码如下：

import java.util.*;

/**

* 以HashMap为基础演示Map系列中类的使用

public class HashMapUse {

public static void main(String[] args) {

//容器对象的初始化

Map map = new HashMap();

//存储数据

map.put("苹果", "2.5");

map.put("桔子", "2.5");

map.put("香蕉", "3");

map.put("菠萝", "2");

//删除元素

map.remove("桔子");

//修改元素的值

map.put("菠萝", "5");

//获得元素个数

int size = map.size();

System.out.println("个数是：" + size);

//遍历Map

Set set = map.keySet();

Iterator iterator = set.iterator();

while(iterator.hasNext()){

//获得名称

String name = (String)iterator.next();

//获得数值

String value = (String)map.get(name);

//显示到控制台

System.out.println(name + ":" + value);

}

该程序的运行结果为：

个数是：3

香蕉:3

菠萝:5

苹果:2.5

使用示例

如前所述，集合框架中的类只是提供了一种数据存储的方式，在实际使用时，可以根据逻辑的需要选择合适的集合类进行使用。

下面以一个字符串计算的示例演示集合类的实际使用。

该程序的功能为计算一个数字字符串，例如”1+2*31-5”、”12*30/34-450”等，的计算结果，在该示例中支持四则运算，但是不支持括号。本示例中计算的字符串要求合法。

该程序实现的原理是：首先按照运算符作为间隔，将字符串差分为数字字符串和运算符字符串的序列，由于分拆出的字符串数量不固定，所以存储到List系列的Vector容器中，然后按照运算符的优先级进行计算。

该程序的代码如下：

import java.util.*;

/**

* 计算字符串的值

public class CalcStr {

public static void main(String[] args) {

String s = "1+20*3/5";

double d = calc(s);

System.out.println(d);

}

/**

* 计算字符串的值

* @param s 需要计算的字符串

* @return 计算结果

public static double calc(String s){

//拆分字符串

Vector v = split(s);

//print(v); //测试代码

//计算字符串

double d = calcVector(v);

return d;

}

/**

* 将字符串拆分为数字和运算符。

* 例如："1+23*4"则拆分为："1"、"+"、"23"、"*"和"4"

* @param s 需要拆分的字符串

* @return 拆分以后的结果

private static Vector split(String s){

Vector v = new Vector();

String content = "";

int len = s.length(); //字符串长度

char c;

for(int i = 0;i < len;i++){

c = s.charAt(i);

//判断是否为运算符

if(c == '+' ||

c == '-' ||

c == '*' ||

c == '/'){

//存储数字

v.add(content);

//存储运算符

v.add("" + c);

//清除已有字符串

content = "";

}else{

content += c; //连接字符串

}

v.add(content); //添加最后一个数字

return v;

}

/**

* 测试代码，输出拆分以后的结果

* @param v 需要打印的Vector对象

private static void print(Vector v){

int size = v.size();

for(int i = 0;i < size;i++){

System.out.println((String)v.get(i));

}

/**

* 计算Vector中的数据

* @param v 存储拆分后字符串的Vector

* @return 计算结果

private static double calcVector(Vector v){

int index1;

int index2;

//计算乘除

while(true){

index1 = v.indexOf("*"); //乘号索引值

index2 = v.indexOf("/"); //除号索引值

//无乘除符号

if(index1 == - 1 && index2 == -1){

break; //结束循环

}

//如果有乘号

if(index1 != -1){

//没有除号或乘号在前

if(index2 == -1 || index1 < index2){

String s1 = (String)v.get(index1 - 1); //第一个数字

String opr = (String)v.get(index1); //运算符

String s2 = (String)v.get(index1 + 1); //第二个数字

//计算

String answer = calc(s1,s2,opr);

//计算以后的处理

handle(answer,index1 - 1,v);

}

//有除号

if(index2 != -1){

//没有乘号或除号在前

if(index1 == -1 || index2 < index1){

String s1 = (String)v.get(index2 - 1); //第一个数字

String opr = (String)v.get(index2); //运算符

String s2 = (String)v.get(index2 + 1); //第二个数字

//计算

String answer = calc(s1,s2,opr);

//计算以后的处理

handle(answer,index2 - 1,v);

}

//计算加

int index3 = v.indexOf("+");

while(index3 != -1){ //有加号

String s1 = (String)v.get(index3 - 1); //第一个数字

String opr = (String)v.get(index3); //运算符

String s2 = (String)v.get(index3 + 1); //第二个数字

//计算

String answer = calc(s1,s2,opr);

//计算以后的处理

handle(answer,index3 - 1,v);

//获得下一个加号的位置

index3 = v.indexOf("+");

}

//计算减

index3 = v.indexOf("-");

while(index3 != -1){ //有加号

String s1 = (String)v.get(index3 - 1); //第一个数字

String opr = (String)v.get(index3); //运算符

String s2 = (String)v.get(index3 + 1); //第二个数字

//计算

String answer = calc(s1,s2,opr);

//计算以后的处理

handle(answer,index3 - 1,v);

//获得下一个减号的位置

index3 = v.indexOf("-");

}

//反馈结果

String data = (String)v.get(0);

return Double.parseDouble(data);

}

/**

* 计算两个字符串类型的值运算结果

* @param number1 数字1

* @param number2 数字2

* @param opr 运算符

* @return 运算结果

private static String calc(String number1,String number2,String opr){

//将字符串转换为数字

double d1 = Double.parseDouble(number1);

double d2 = Double.parseDouble(number2);

//判断运算符

if(opr.equals("+")){

return "" + (d1 + d2);

}

if(opr.equals("-")){

return "" + (d1 - d2);

}

if(opr.equals("*")){

return "" + (d1 * d2);

}

if(opr.equals("/")){

return "" + (d1 / d2);

}

return "0"; //运算符错误时返回0

}

/**

* 计算以后的处理

* @param answer 计算结果

* @param index 参与计算的三个字符串中第一个字符串的起始位置

* @param v 存储字符串的容器

private static void handle(String answer,int index,Vector v){

//删除计算过的字符串

for(int i = 0;i < 3;i++){

v.remove(index);

}

//将计算结果插入到index位置

v.insertElementAt(answer, index);

}

该程序的运行结果为：

13.0