JavaSE（十）之Collection总结

　　前面几篇把集合中的知识大概都详细的说了一遍，但是我觉得还是要总结一下，这样的话，可以更好的理解集合。

一、Collection接口

首先我们要一张图来说明：

　　

Collection接口，它是集合的顶层接口。其中定义了集合共性的操作方法。

增：add、addAll
删除：clear、remove、removeAll、RetainAll
查询：size
遍历：iterator，得到一个迭代器对象
判断：contains、containsAll、isEmpty

迭代器对象：Iterator，它是所有集合共有的迭代对象

　　1）先要判断，使用hasNext方法

　　2）取出元素，使用next方法

　　细节：1是：一次判断，最好使用一次next方法。二是在遍历的时候，不要使用集合自身的增删方法修改集合。

二、List接口

2.1、List接口概述

　　List接口它是Collection接口的子接口。

　　特点：List接口下的所有集合容器：有序、可重复、有索引。　　　

　　由于List接口下的集合拥有下标，因此List接口拥有自己特有的方法：这些方法都是围绕下标设计的。 　　

   add(int index , Object element )
    remove( int index )
    get( int index )
    set( int index , Object element )　

　　List接口自己的迭代器：

　　　　  ListIterator：它可以正向或逆向遍历List集合。同时可以对集合进行增，删、改、查操作。

2.2、ArrayList集合

　　ArrayList：它的底层是可变数组，查询快，增删慢，不安全！

2.3、LinkedList集合

　　1）概述

　　LinkedList集合，它也List接口的实现类。和ArrayList相同。都可以去使用List接口中的所有方法。
　　sun公司给List接口提供多个实现类的目的：
   　　 原因是实际开发中，我们需要不同的容器来存储不同对象。
　　　　不同的容器：每个容器都有自己对数据的存储方式（数据结构）。不同方式结构存储的数据，它们在性能上差异很大。

　　2）LinkedList的数据结构　

　　链表：它主要也是用来存储数据。存储数据的每个空间被称为节点。

　　节点一般分成2个小空间：一个存储的节点的地址，一个存储的真正存放的数据

　　

　　3）特有方法　　

　　由于LinkedList集合底层是链表结构。因此LinkedList集合在List接口之上，有增加了围绕头和尾而设计的增、删、改、查操作。xxxxFirst 和 xxxxxLast方法。

// 删除方法 

    public static void demo2() { 

        /// 创建集合对象 

        LinkedList list = new LinkedList(); 

        // 添加元素 

        list.addFirst("aaa"); 

        list.addFirst("bbb"); 

        list.addLast("ccc");      

        // 删除方法 

        Object obj = list.removeFirst(); 

        System.out.println(obj);    

        System.out.println(list);      

    } 

    // 添加方法 

    public static void demo1() { 

        /// 创建集合对象 

        LinkedList list = new LinkedList();   

        // 添加元素 

        list.addFirst("aaa"); 

        list.addFirst("bbb"); 

        list.addLast("ccc");       

        // 遍历 

        for( Iterator it = list.iterator() ; it.hasNext() ; ){ 

            System.out.println(it.next()); 

        } 

    } 

演示

2.4、Vector

　　Vector集合它是JDK1.0时期存在的集合。其功能和ArrayList集合相同。

　　Vector的底层使用的也是可变数组。Vector集合它增删、查询都慢。它的底层是安全的。后期看到Vector集合，就当作ArrayList集合使用。

　　演示：　

  // 使用Iterator遍历

    public static void demo1() {

        // 创建集合对象

        Vector v = new Vector();

        // 添加方法

        v.addElement("aaa");

        v.add("bbb");

        v.add("bbb");

        v.add("ccc");

        // 使用Iterator遍历

        for( Iterator it = v.iterator() ; it.hasNext() ; ){

            System .out.println(it.next()); 

        } 

    } 

demo1

　　使用枚举类遍历

 // 使用古老的枚举迭代器遍历
    public static void demo2() { 

        // 创建集合对象 

        Vector v = new Vector(); 

        // 添加方法 

        v.addElement("aaa"); 

        v.add("bbb"); 

        v.add("bbb"); 

        v.add("ccc"); 

        /* 

         * 使用Vector中的 elements 方法可以得到一个枚举迭代器（早期迭代器） 

         * Enumeration : 它是一个接口，主要用来遍历集合（Vector） 

         * Enumeration这个接口被Iterator代替，并且Iterator中有remove方法， 

         *     Iterator中的方法名称较短。 

         */ 

        Enumeration en = v.elements(); 

        while( en.hasMoreElements() ){ 

            System.out.println(en.nextElement()); 

        } 

    } 

demo2

2.5、List接口总结

　　List接口：它限定它下面的所有集合容器拥有下标、可以存放重复元素、有序。其中定义了围绕下标而操作的方法。

　　ArrayList：

　　　　底层是可变数组。增删慢、查询快。不安全。可以使用null作为元素。
　　LinkedList：

　　　　底层是链表结构。增删快、查询慢，不安全。可以使用null作为元素。其中定义了围绕头和尾的方法，可以模拟 队列或堆栈数据结构。
　　Vector：

　　　　底层是可变数组，被ArrayList代替。什么都慢。但安全。可以使用null作为元素

　　Enumeration：它是古老的迭代器。被Iterator代替。

三、Set接口之HashSet

前面学习Collection接口的时候，下面有2个子接口：

List接口：可以保存重复元素，有下标，有序。

Set接口：可以保存不重复元素。

注意：Set接口没有自己特有的方法，所有方法全部来自于Collection接口。

3.1、HashSet集合

　　HashSet：它的底层是哈希表结构支持。它不保证迭代顺序（存取），同时它不安全。　　

　　

3.2、哈希表介绍

　　哈希表：它也是一种存储数据的方式。它的底层使用的依然是数组，只是在存储元素的时候不按照数组下标从小到大的顺序存放。

　　　　　　如果有元素需要给哈希表结构中保存的时候，这时不会直接将元素给表中保存，而是根据当前这个元素自身的一些特点（成员变量等）计算这个元素应该在表中的哪个空间中保存。

　　　

　　哈希表存放对象的时候，需要根据当前对象的特定计算对象在表中的存储位置。任何对象都可以给集合中保存，那么任何对象肯定可以给HashSet集合中保存。

　　任何对象在保存的时候，都需要计算存储位置。任何对都应该具体计算存储位置的功能，这个功能（方法）定义在Object类中。
　　　　int    hashCode()    返回该对象的哈希码值

　　我们给任何哈希表中存储的对象，都会依赖这个对象的hashCode方法计算哈希值，通过哈希值确定对象在表中的存储位置。
　　哈希冲突：如果两个对象调用hahsCode方法之后得到的哈希值相同，称为哈希冲突。
　　在给哈希中存放对象的时候，如果存储哈希冲突，这时就会调用2个对象equals方法计算它们是否相同。如果相同，就丢弃当前正要存放的这个对象，如果不同就会继续保存。

3.3、HashSet存放自定义对象（理解hashCode和equals方法作用）

　　自定义对象：不使用JDK中提供的类创建的对象，自己书写一个，然后创建这个类的对象，最后将其保存在HashSet集合中。

/* 

 * 演示给HashSet中存放自定义对象 

 */ 

public class HashSetDemo2{ 

    public static void main(String[] args) { 

        // 创建集合对象 

        HashSet set = new HashSet(); 

        // 添加Person对象到集合中 

        Person p = new Person("zhangsan",); 

        set.add(p); 

        set.add(new Person("lisi",)); 

        set.add(new Person("lisi",)); 

        set.add(new Person("wangwu",)); 

        set.add(new Person("zhaoliu",)); 

        set.add(new Person("zhaoliu",)); 

        set.add(new Person("tianqi",)); 

        // 遍历 

        for( Iterator it = set.iterator(); it.hasNext() ; ){ 

            System.out.println(it.next()); 

        }        

    } 

} 

/* 

 * 自定义类 

 */ 

public class Person { 

    private String name; 

    private int age; 

    // alt + shift + S 

    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; 

    } 

    @Override 

    public String toString() { 

        return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]"; 

    } 

    public Person(String name, int age) { 

        super(); 

        this.name = name; 

        this.age = age; 

    } 

}

HashSetDemo

　　运行上面的程序，给HashSet中保存Person对象：

　　　　

　　发现运行的结果出现了重复的数据。

　　解释存储的Person对象重复的原因：　

　　　　我们知道HashSet的底层使用的哈希表，哈希表在存储对象的时候需要调用对象自身的hashCode方法计算在表中存储的位置。

　　　 而在我们自己的程序中，我们创建了多个Person对象，每个Person对象都在堆中有自己的内存地址。虽然有些Person对象表示的name和age相同的，但是他们所在的对象的内存地址是不同的。

　　　　而我们在书写的Person类又继承了Object类，这样就相当于Person类拥有了hashCode方法，而这个hashCode方法完全使用的是Object类中的。而Object类中的hashCode方法是根据当前对象的内存地址计算哈希值，

　　　　每个Person对象都拥有自己的内存地址，即使他们的name和age相同，但是他们的内存地址不同，计算出来的哈希值肯定也不同，那么每个Person对象都可以保存到哈希表中。

　　解决方案：　　　

　　　　根据每个Person对象自己的name和age计算它们的哈希值。相当于Person类继承到Object类中的hashCode方法不适合当前Person类，Person类需要复写hashCode方法。

　　　　复写完hashCode方法之后，还要复写Object类中的equals方法。因为如果hashCode计算的结果相同，这时还要调用equals方法来判断2个对象是否相同。

　　　　而Object类中的equals方法在使用2个对象的地址比较。而我们创建的每个Person地址都不相同，那么直接使用Object类中的equals方法，比较的结果肯定是false。我们希望通过2个对象的name和age比较2个对象是否相同。

3.4、HashSet保证元素唯一原因

　　HashSet集合保证对象唯一：
　　　　1）首先会调用对象的hashCode方法计算存储位置。
　　　　2）如果位置相同，会调用equals方法。如果equals方法返回的true，当前对象就不会被保存。如果是false依然保存。　

　　结论：以后只要是给HashSet集合中保存的对象，这个对象所属的类一定要复写Object类中的hashCode和equals方法。

3.5、总结

　　1）HashSet集合是Set接口的实现类。它保证元素不重复。
　　2）HashSet底层使用的哈希表，不保证存取的顺序（迭代顺序）。
　　3）保证对象不重复需要复写hashCode和equals方法。
　　4）HashSet集合只能使用Iterator和foreach遍历，不能使用List接口的特有方法遍历。
　　5）HashSet不安全。

3.6、LinkedHashSet

　　LinkedHashSet集合：它是HashSet的子类。它的底层接口是链表+哈希表结构。
　　特点：肯定可以保证对象唯一，不安全，可以保证元素的存取顺序。
　　LinkedHashSet集合没有自己特有方法，所有方法全部继承与HashSet集合。

四、Set接口之Treeset

4.1、概述　

　　ArrayList：底层可变数组，可以保存重复元素，有下标。
　　LinkedList：底层链表结构，有头和尾，可以保存重复元素。
　　HashSet：底层哈希表，不重复，不保证存储顺序。
　　LinkedHashSet：底层哈希表+链表，不重复，保证存取顺序。
　  上面的这些集合容器可以存储对象，但是他们都不能对其中保存的对象进行排序操作。

　　TreeSet：它依然是Set接口的实现类，肯定可以使用Set接口中的所有方法。同时也会保证对象的唯一。

　　TreeSet集合容器中保存对象的时候，只要将对象放到这个集合中，集合底层会自动的对其中的所有元素进行排序。当我们在取出的时候，元素全部排序完成。

　　TreeSet集合：它的底层使用二叉树（红黑树）结构。这种结构可以对其中的元素进行自然排序。

　　构造方法：

　　　　

4.2、存储字符串时按字典排序　

/*

 * 演示TreeSet集合

 */

publicclass TreeSetDemo {

    publicstaticvoid main(String[] args) {

        // 创建集合对象

        TreeSet set = new TreeSet();

        // 给集合中添加方法

        set.add("aaa");

        set.add("aaa");

        set.add("aaa");

        set.add("bbb");

        set.add("bbb");

        set.add("AAA");

        set.add("ABC");

        set.add("Abc");

        set.add("");

        // 遍历

        for( Iterator it = set.iterator() ; it.hasNext() ; ){

            System.out.println(it.next());

        }

    }

}

TreeSetDemo

4.3、树结构介绍　　

　　树：它也是一种数据结构。这种结构它默认可以对其中的数据进行排序。

　　我们如果给树结构中存储元素的时候，每个存储元素的空间被节点。处于树根的位置节点称为根节点。其他节点称为子节点（叶子节点）。

　　

　　TreeSet底层存储数据时的方式：

　　　　

　　当我们给TreeSet集合中保存对象的时候，需要拿当前这个对象和已经在树上的元素进行比较大小，如果存储的元素小，就会当前这个节点的左侧保存，如果比当前这个节点的值大，就给当前这个节点的右侧保存。如果和当前 这个节点相同，丢弃不保存。

　　需要拿当前这个对象和当前节点上的值进行大小的比较。这时要求能够TreeSet集合中保存的对象，一定可以进行大小的比较。

　　注意：给TreeSet中保存的对象，一定要保证这些对象类型相同，或者他们之间有继承关系。

4.4、TreeSet保存自定义对象

　　

　　发生异常原因：　

　　　　在TreeSet的底层，需要将添加到TreeSet集合中的对象强制转成Comparable类型。如果添加的对象不属于Comparable类型，那么在添加的时候就会发生类型转换异常。

　　　　底层将传递的对象强转成Comparable接口的原因：因为Comparable接口是Java中规定的比较大小的接口。只要哪个类需要比较大小，就应该主动去实现Comparable接口。

　　　　异常的解决方案：让Person类实现Comparable接口。

publicclass Person implements Comparable{

    private String name;

    privateintage;

    // alt + shift + S 

    public String getName() {

        returnname;

    }

    publicvoid setName(String name) {

        this.name = name;

    }

    publicint getAge() {

        returnage;

    }

    publicvoid setAge(intage) {

        this.age = age;

    }

    @Override

    public String toString() {

        return"Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";

    }

    public Person(String name, intage) {

        super();

        this.name = name;

        this.age = age;

    }

    /*

     * 当一个类实现Comparable接口之后，这个类中肯定会compareTo方法

     * 而这个方法才是真比较对象大小的方法，

     * 这个方法的返回值有三种情况：

     * 零：表示两个对象相同

     * 正数：调用这个方法的那个对象，比传递进来的这个对象大

     * 负数：调用这个方法的那个对象，比传递进来的这个对象小

     * 因此一般要求在实现Comparable接口之后在compareTo方法中

     * 根据当前对象的自身属性的特定比较大小 

     */

    publicint compareTo(Object o) {

        // 由于传递进来的对象被提升成Object类型，因此需要向下转型

        if( !(oinstanceof Person ) ){

            // 如果判断成立，说明传递进来的不是Person

            thrownew ClassCastException("请传递一个Person进来，否则不给你比较");

        }

        // 向下转型

        Person p = (Person) o;

        // 因为age都是int值，如果相等，它们的差值恰好是零

        inttemp = this.age - p.age;

        returntemp ==  ? this.name.compareTo(p.name) : temp;

    }

}

Person

　　1）Comparable接口

　　　

　　Comparable：实现它的任何类创建的对象都可以进行大小的比较。
　　方法：
　　　　int compareTo( T o )

　　Comparable接口中的compareTo方法是对2个对象进行大小比较的。
　　compareTo方法的返回值：

　　　　零：表示2个对象相等。

　　　　负数：表示调用compareTo方法的对象比参数中的对象小。

　　　　整数：表示调用compareTo方法的对象比参数中的对象大。

　　String类中拥有compareTo方法，其实是因为String类实现了Comparable接口，才使得String类可以比较任意2个字符串的大小。

　　总结：以后如果我们需要对某个对象进行大小比较的时候，这时需要当前这个对象所属的类实现Comparable接口。任何实现了Comparable接口的类，它们自身就具备比较大小的compareTo方法。

　　注意：我们让某个类实现Comparable接口，这个类具备的compareTo方法，可以比较大小，但是具体的比较的方式（compareTo方法体）依然由我们自己来书写。

　　2）Comparator

　　String类本身已经具备compareTo方法对任意2个字符串进行大小比较，String类中的compareTo方法是按照字符串中每个字符的编码值大小进行比较。
　　需求：希望按照字符串的长度进行比较。
　　分析：相当于String类中的compareTo方法不适合当前的需求，可以按照继承的方式，复写String类中的compareTo方法。
　　上述的这种方案，针对String类不行。

　　　　　

　　如果一个类自身已经具备compareTo方法（实现了Comparable接口），但是compareTo方法不适合当前程序要求，这时就没有办法再去使用compareTo进行2个对象的大小比较。
　　针对这个问题：Java中给出另外一个Comparator的接口。Comparator称为比较器。它可以对任何的对象进行大小的比较，不需要被比较的对象实现这个接口。　

　　　　　　　　

 /*
 * 演示 使用比较器 对字符串按照长度进行比较 

 */ 

public class TreeSetDemo3 { 

    public static void main(String[] args) { 

        /* 

         * 在创建TreeSet集合对象的时候，如果使用的空参数的构造方法 

         * 创建出来的TreeSet对象底层会使用存放的元素自身的compareTo方法比较大小 

         * 如果在创建TreeSet对象的时候传递Comparator对象，这时TreeSet底层 

         * 会使用比较器对集合中的元素进行大小比较。 

         */ 

        TreeSet set = new TreeSet( new MyComparator() ); 

        set.add("aaa"); 

        set.add("aaa"); 

        set.add("a"); 

        set.add("ABC"); 

        set.add("ABC"); 

        set.add("aa"); 

        set.add("aa"); 

        set.add("AAAAA"); 

        set.add("bbbbbbbb"); 

        // 遍历 

        for (Iterator it = set.iterator(); it.hasNext();) { 

            System.out.println(it.next()); 

        } 

    } 

} 

/* 

 * 自定义比较器对象 

 */ 

public class MyComparator implements Comparator{ 

    @Override 

    public int compare(Object o1, Object o2) { 

        /*由于将比较器传递给TreeSet集合对象，在给TreeSet集合中存储元素的时候 

            自然会调用比较器中的compare方法，将正要给集合中保证的元素和已经在集合中的元素传递给 

            compare方法的o1和o2，这时需要我们在compare方法中书写具体的比较规则 

        */ 

        if( !(o1 instanceof String) ){ 

            throw new ClassCastException("传递的对象不是String类型"); 

        } 

        if( !(o2 instanceof String) ){ 

            throw new ClassCastException("传递的对象不是String类型"); 

        } 

        String s1 = (String) o1; 

        String s2 = (String) o2; 

        /* 

        if( s1.length() == s2.length() ){ 

            return 0; 

        }else if( s1.length() > s2.length() ){ 

            return 1; 

        }else { 

            return -1; 

        } 

        */ 

        int temp = s1.length() - s2.length(); 

        return temp ==  ? s1.compareTo(s2) : temp ; 

    } 

} 

TreeSetDemo3

　　3）总结Comparator和Comparable的区别　　 　　

　　　　

　　　　相同点：Comparable和Comparator它们都接口，它们都可以对对象进行大小比较。

　　　　不同点：

　　　　　　1）Comparable需要让被比较的对象所属的类实现这个接口，在其中实现compareTo方法

　　　　　　2）Comparator它不要被对象所属类实现，而是自己定义Comparator接口的实现类，在需要的时候将实现类对象传递给对应的集合（工具类），在集合底层就可以使用使用比较器对象集合（工具类）中的元素进行大小比较。

　　　　　　3）Comparable接口中的比较方法compareTo，Comparator接口中的比较方法compare方法

　　

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