Java编程思想学习(十二) 数组和容器

一.数组

1).数组的多种初始化方式 
下面总结了初始化数组的多种方式,以及如何对指向数组的引用赋值,使其指向另一个数组对象。值得注意的是：对象数组和普通数组的各种操作基本上都是一样的；要说有什么不同的话就是对象数组默认值为null，而基本数组视本身情况而定。

 package lkl;

 import java.util.Arrays;

 ///下面演示了数组的初始化
 //包括对象数组和普通数组
 class Base{
     private static long counter;
     private final long id = counter++;
     public String toString(){
         return "Base"+id;
     }
 }

 public class ArrayOptions {

     public static void main(String[] args){
         Base[] a; ///只声明数组而不分配空间
         Base[] b = new Base[5]; ///分配空间,默认初始化为null
         System.out.println("b: "+Arrays.toString(b));

         Base[] c=new Base[4];
         for(int i=0;i<c.length;i++){
             if(c[i]==null){
                 c[i]=new Base();
             }
         }

         Base[] d={new Base(),new Base(),new Base()}; ///聚集初始化语法(隐式的使用new)

         a=new Base[]{new Base(),new Base(),new Base()}; //动态聚集初始化

         System.out.println("a.length= "+a.length);
         System.out.println("b.length= "+b.length);
         System.out.println("c.length= "+c.length);
         System.out.println("d.lenght= "+d.length);
         a=d;
         System.out.println("a.lenght= "+a.length);

         int[] e;
         int[] f=new int[7]; ///分配空间以后会默认初始化为0
         System.out.println(Arrays.toString(f));

         int[] g=new int[4];
         for(int i=0;i<g.length;i++){
             g[i]=i*i;
         }
         int[] h={1,2,3,4};

         //没有初始化就引用length，编译错误
         //System.out.println("e.lenght= "+e.length);

         System.out.println("f.length= "+f.length);
         System.out.println("g.length= "+g.length);
         System.out.println("h.length= "+h.length);

         e=h;
         System.out.println("e.length= "+e.length);
         e=new int[]{3,4,3};
         System.out.println("e.length= "+e.length);
    }/*Output
         b: [null, null, null, null, null]
         a.length= 3
         b.length= 5
         c.length= 4
         d.lenght= 3
         a.lenght= 3
         [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
         f.length= 7
         g.length= 4
         h.length= 4
         e.length= 4
         e.length= 3
    */
 }

2). 从函数中返回一个数组 
对于这种情况，如果在C/C++中我们可能会选择返回一个指针，因为不可能直接返回一个数组。但是在java里允许我们直接返回一个数组(当然实际上来讲还是一个引用)；并且使用完了后我们也不需要手动的销毁数组，垃圾回收器会帮助我们进行清理。所以返回一个数组和返回一个普通值就没什么两样了。

 package lkl;

 import java.util.*;

 ///返回一个数组
 ///函数可以显示的声明返回一个数组
 ///这与返回其它类型并没有什么不同，实际上都是返回一个引用
 //我们也不需要去手动的释放这个数组的内存，在适当的时候垃圾回收器会情理掉它的
 public class ReturnArray {

     private Random rand = new Random();
     public int[] fun(int n){ ///返回一个具有大小为n的int类型数组
         int[] a=new int[n];
         for(int i=0;i<n;i++)
             a[i]=rand.nextInt(1000);
         return a;
     }

     public static void main(String[] args){

        ReturnArray ret = new ReturnArray();
         for(int i=1;i<=10;i++){
             System.out.println(Arrays.toString(ret.fun(i)));
         }
     }/*
         [627]
         [181, 296]
         [337, 415, 233]
         [617, 607, 956, 897]
         [985, 847, 965, 620, 302]
         [955, 727, 320, 328, 741, 631]
         [298, 532, 478, 116, 448, 718, 754]
         [722, 531, 491, 183, 560, 410, 657, 20]
         [95, 9, 491, 277, 431, 401, 556, 101, 871]
         [600, 311, 221, 761, 9, 689, 664, 40, 167, 636]
     */
 }

3).多维数组 
java中的多维数组和C++中是类似的。

 package lkl;

 import java.util.Arrays;
 import java.util.*;

 ///多维数组的创建和初始化
 public class Multi {

     public static void main(String[] args){
         int[][] a={{1,2,3},{4,5,6}};///花括号可以分隔每维

         int[][] b=new int[2][4]; ///默认初始化为0
         Base[][] c = new Base[2][4]; ///对于对象数组也没有什么不同

         ///deepToString()方法可以将多维数组转换成多个String
         System.out.println(Arrays.deepToString(a));

         System.out.println(Arrays.deepToString(b));
         System.out.println(Arrays.deepToString(c));

         ///数组中构成矩阵的每个向量都可以具有任意的长度
         Random rand = new Random(56);

         int[][][] d=new int[rand.nextInt(8)][][];
         for(int i=0;i<d.length;i++){
             d[i]=new int[rand.nextInt(5)][];
             for(int j=0;j<d[i].length;j++){
                  d[i][j]=new int[rand.nextInt(4)];
             }
         }
         System.out.println(Arrays.deepToString(d));
     }
     /*Output
          [[1, 2, 3], [4, 5, 6]]
          [[0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0]]
          [[null, null, null, null], [null, null, null, null]]
          [[[0], [0, 0, 0], [0]], [[0], []], [[], [0]], [], [[0, 0], [0, 0, 0], [0, 0], [0, 0]]]
       */
 }

4).数组的填充函数Arrays.fill() 
我们可以调用这个函数使用指定的值对数组进行填充，但是这种填充和C++中的memset()不一样，它不是整块的内存复制，实际上仍是使用for循环进行赋值。这就导致我们可以指定任意的填充值，但是相应的其效率就不是那么令人满意了。这个函数适用与各种数组，并且还有一个重载版本可以让我们指定填充的起点和终点。

 package lkl;

 import java.util.Arrays;

 public class Functiion {

     public static void main(String[] args){

         //fill()函数可以允许我们用一个固定的值来进行填充
         ///它的另一种重载形式可以运行我们指定填充的起点和终点
         int[] a=new int[10];
         Arrays.fill(a, 1);
         System.out.println(Arrays.toString(a));
         Arrays.fill(a, 0, 4, 2); ///这种格式调用时注意起点包括但终点不包括
         Arrays.fill(a, 4,10,4);
         System.out.println(Arrays.toString(a));
     }/*Output
           [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1]
           [2, 2, 2, 2, 4, 4, 4, 4, 4, 4]
         */
     }

5).数组的整体复制和比较 
数组的整体复制使用的不是Arrays包下的函数而是System包下的arraycopy()函数。arraycopy()函数所需要的参数有：源数组，表示从源数组复制的起始位置，目的数组，表示目的数组开始赋值的起始位置，需要复制元素的个数。因为这个函数底层使用的整块内存的一个复制，所以效率上要比for循环好很多。 
另外，对于对象数组我们复制的只是对象的引用，而不是对象本身的拷贝。并且这个函数也不会自动的执行自动包装和拆包，所以两个数组必须要有相同的类型。

 package lkl;

 import java.util.Arrays;

 //System类提供了一个arraycopy()函数用来进行数组的复制
 //这种复制比for循环快的多
 //arraycopy须要的参数有：源数组，表示从源数组开始复制的位置，
 ///目的数组，复制到目的数组的位置，以及复制元素的个数
 ///另外arraycopy()不会自动包装和自动拆包，在复制对象数组时复制的只有
 //引用，而不是对对象进行拷贝
 public class ArrayCopy {

     public  static void main(String[] args){

         int[] a=new int[4];
         int[] b=new int[6];
         Arrays.fill(a, 10);
         Arrays.fill(b, 20);
         System.out.println("b= "+Arrays.toString(b));
         System.arraycopy(a, 0, b, 2, 3);
         System.out.println("b= "+Arrays.toString(b));

         Integer[] c=new Integer[10];
         Integer[] d=new Integer[6];
         Arrays.fill(c, new Integer(3));
         Arrays.fill(d, new Integer(5));
         System.out.println("c= "+Arrays.toString(c));
         System.arraycopy(d, 1, c, 2, 3);
         System.out.println("c= "+Arrays.toString(c));
     }/*Output
        b= [20, 20, 20, 20, 20, 20]
        b= [20, 20, 10, 10, 10, 20]
        c= [3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3]
        c= [3, 3, 5, 5, 5, 3, 3, 3, 3, 3]
     */
 }

Arrays包下提供了equals()方法用于整个数组的比较。两个数组相等的标准是：具有相同的尺寸，并且对应位上的元素相等(通过对每一个元素使用equals()作比较来进行判断)。如果数组中装的是我们自己定义的对象引用，那么要确保重写了equals()方法，否则比较就会出错。

 package lkl;

 import java.util.Arrays;

 //用于判断数组是否相等的方法
 ///Arrays.equals()
 //两个数组相等的定义为数组的尺寸相同并且对应位元素相同

 class MyClass{
     private int i;
     public MyClass(int i){
         this.i=i;
     }
     @Override//重写equals()函数
     public boolean equals(Object t){
         if(t==null) return false;
         if(t.getClass()!=MyClass.class)
             return false;
         return  ((MyClass)t).i==this.i;
     }
 }

 public class ArrayEquals {

     public static void main(String[] args){

         int[] a1=new int[10];
         int[] a2=new int[10];
         Arrays.fill(a1, 11);
         Arrays.fill(a2, 11);
         System.out.println(Arrays.equals(a1, a2));
         a1[2]=10;
         System.out.println(Arrays.equals(a1, a2));

         //如果是我们自己定义类型的数组就有可能出问题了
         ///必须要自己重写equals()函数，提供相等的标准
         MyClass[] m1=new MyClass[4];
         MyClass[] m2=new MyClass[4];
         Arrays.fill(m2, new MyClass(3));
         Arrays.fill(m1, new MyClass(3));
         System.out.println("m1==m2? "+Arrays.equals(m1,m2));
     }/*
         true
         false
         m1==m2? true
     */
 }

6).自定义元素的比较规则 
有时候我们需要自己定义数组元素的比较规则，以便进行排序和查找等操作。java提供了两种方法来提供比较的功能。一种是实现java.lang.Comparable接口，使你的类具有天生的比较能力，此接口很简单，只有compareTo()一个方法。此方法接收另一个Object为参数，如果当前对象小于参数则返回负值，相等返回0，大于返回正值。下面的类实现了Comparable接口，我们用排序函数进行检验。

 package lkl;
 import java.lang.*;
 import java.util.*;
 //有时候我们需要自定义如何比较对象
 //为此有两种方法可以实现，第一种就是实现java.lang.Comparable接口
 //另一种方法就是实习Comparator接口

 public class CompType implements Comparable<CompType>{
      int i;
      int j;

     public CompType(int n1,int n2){
         i=n1; j=n2;
     }

     public String toString(){
         return "[ i= "+i+" j= "+j+"]";
     }

     //先按i的大小排序，i相等就按j大小排序
     ///实现Comparable接口就必须实现CompareTo()方法
     ///compareTo()的返回值只有三种，-1,0,1，分别表示小于，等于，大于
     public int compareTo(CompType T){
         if(i==T.i){
             return (j<T.j?-1:(j==T.j?0:1));
         }
         return (i<T.i?-1:(i==T.i?0:1));
     }

     public static void main(String[] args){
         Random rand = new Random(45);
         CompType[] ct=new CompType[4];
         for(int i=0;i<4;i++)
              ct[i]=new CompType(rand.nextInt(10),rand.nextInt(12));

         System.out.println("排序之前： ");
         for(int i=0;i<4;i++){
             System.out.println(ct[i]);
         }
         Arrays.sort(ct);

         System.out.println("\n排序之后：");
         for(int i=0;i<4;i++){
             System.out.println(ct[i]);
         }
     }/*
         排序之前：
         [ i= 9 j= 3]
         [ i= 1 j= 8]
         [ i= 7 j= 3]
         [ i= 1 j= 3]

         排序之后：
         [ i= 1 j= 3]
         [ i= 1 j= 8]
         [ i= 7 j= 3]
         [ i= 9 j= 3]
     */
 }

第二种方法就就是创建一个实现了Comparator接口的类，将其一个对象作为比较标准传入排序函数中。这个类有compare()，equals()两个方法。因为每个类都会继承Object类的equals()方法，所以一般情况下我们只需要实现compare()作为比较标准就行了。

 package lkl;

 import java.util.*;

 ///自己实现Comparator接口，定义排序标准,实现compare()函数
 ///排序时传入一个Comparator对象
 ///下面的定义表示的是处理CompType类型的比较
 class MyComparator implements Comparator<CompType>{
     public int compare(CompType t1,CompType t2){
         if(t1.i==t2.i){
             return (t1.j<t2.j?-1:(t1.j==t2.j?0:1));
         }
         return (t1.i<t2.i?-1:(t1.j==t2.j?0:1));
     }
 }

 public class ComapratorTest {

     public static void main(String[] args){
         Random rand = new Random(45);
         CompType[] ct=new CompType[4];
         for(int i=0;i<4;i++)
              ct[i]=new CompType(rand.nextInt(10),rand.nextInt(12));
         System.out.println("排序之前： ");
         for(int i=0;i<4;i++){
             System.out.println(ct[i]);
         }
         Arrays.sort(ct,new MyComparator());
         System.out.println("\n排序之后：");
         for(int i=0;i<4;i++){
             System.out.println(ct[i]);
         }
     }
 }

7).数组的排序和查找 
使用内置的排序方法，可以对任意的基本类型数组进行排序，也可以对任意的对象数组进行排序。只要该对象实现了Comparable接口或则是具有相关联的Comparator。对于查找，只要数组已经排好序，我们就可以使用Arrays.binarySearch()执行快速的二分查找。如果查找到了该元素，返回其位置。如果返回的是一个负值，说明数组中不包含此元素，这个负值还表示该元素应该插入的位置。值得注意的是，如果使用Comparator排序了某个对象数组(基本数组是不能用Comparator进行排序的)，那么在对其进行二分时也要传入一个相同的Comparator对象(使用一个重载函数版本)。

 package lkl;
 import java.util.*;

 ///数组的排序与查找问题
 ///java中内置了排序算法，可以对各种类型的数组进行排序
 ///只要该对象实现了Comparable接口或具有相关联的Comparator
 ///java标准类库中的排序算法对正排序的特殊类型进行了优化---针对基本类型设计的
 //“快速排序”以及针对对象设计的稳定归并排序

 ///对排序以后的数组我们可以直接使用内置的二分查找
 //如果使用了Comparator排序了某个对象数组（基本类型数组无法使用Comparator进行排序）
 //在使用binarySearch()时也需要提供同样的
 public class ArraySort {

     public static void main(String[] args){
         Random rand= new Random(330);
         int[] a=new int[10];
         for(int i=0;i<10;i++)
             a[i]=rand.nextInt(20);
        int t=a[4];
         System.out.println("排序前： ");
         System.out.println(Arrays.toString(a));
         Arrays.sort(a);
         System.out.println("排序后：");
         System.out.println(Arrays.toString(a));

         System.out.println("二分查找"+t+"的位置为为："+Arrays.binarySearch(a, t));

         ///下面是对前面对象数组二分的演示
         CompType[] ct=new CompType[4];
         for(int i=0;i<4;i++)
              ct[i]=new CompType(rand.nextInt(10),rand.nextInt(12));
         CompType T =ct[2];
         System.out.println("T= "+T);
         Arrays.sort(ct,new MyComparator());
         System.out.println("排序之后");
         for(int i=0;i<4;i++){
             System.out.println(ct[i]);
         }
         System.out.println("T的位置为"+Arrays.binarySearch(ct, T,new MyComparator()));
     }
 }

二.容器

list(interface) 次序是list最重要的特点；它保证维护元素特定的顺序。list为collection添加了许多开发方法 ，使得能够向list中间插入与移除元素。（这只推荐linkedlist使用。）一个list可以生成listiterator，使用它可以从两个方向遍历list，也可以从list中间插入和移除元素。
arraylist* 由数组实现的list。允许对元素进行快速随机访问，但是向list中间插入与移除元素的速度很慢。listiterator只应该用来由后向前遍历arraylist，而不是用来插入和移除元素，因为那比linkedlist开销要大很多。
linkedlist 对顺序访问进行了优化，向list中间插入与删除的开销并不大。随机访问则相对较慢。（使用arraylist代替。）还具有下列开发方法 ：addfirst()，addlast()，getfirst()，getlast()，removefirst()，和removelast()，这些开发方法 （没有在任何接口或基类中定义过）使得linkedlist可以当作堆栈、队列和双向队列使用。

stack “栈”通常是指“后进先出”(lifo)的容器。linkedlist具有能够直接实现栈的所有功能的开发方法 ，因此可以直接将linkedlist作为栈使用。不推荐使用java.util包下的stack，推荐使用linkedlist实现自己的stack。
public class stack<t> {
private linkedlist<t> storage = new linkedlist<t>();
public void push(t v) { storage.addfirst(v); }
public t peek() { return storage.getfirst(); }
public t pop() { return storage.removefirst(); }
public boolean empty() { return storage.isempty(); }
public string tostring() { return storage.tostring(); }
}

queue(interface) 队列是一个典型的先进先出(fifo)的容器。
linkedlist linkedlist提供了开发方法 以支持队列的行为，并且它实现了queue接口，因此linkedlist可以用作queue的一种实现。queue<t> queue = new linkedlist<t>();
queue接口窄化了对linkedllst的开发方法 的访问权限，以使得只
有恰当的开发方法 才可以使用，因此，你能够访问的linkedlist的开发方法 会变少（这里你实际上可以将queue转型回llnkedlist，但是至少我们不鼓励这么做）。
priorityqueue(java se5) 优先级队列. 当你在priorityqueue上调用offer()开发方法 来插入一个对象时，这个对象会在队列中被排序。默认的排序将使用对象在队列中的自然顺序，但是你可以通过提供自己的comparator来修改这个顺序。priorityqueue可以确保当你调用peek()．poll()和remove()开发方法 时，获取的元素将是队列中优先级最高的元素。

set(interface) 存入set的每个元素都必须是唯一的，因为set不保存重复元素。加入set的元素必须定义equals()开发方法 以确保对象的唯—性。set与collection有完全一样的接口。set接口不保证维护元素的次序
hashset* 为快速查找而设计的set。存入hashset的必须定义hashcode()
treeset 保持次序的set．底层为树结构。使用它可以从set中提取有序的序列。
元素必须实现comparable接口
linkedhashset 具有hashset的查询速度，且内部使用链表维护元素的顺序（插入的次序）。于是在使用迭代器遍历set时，结果会按元素插入的次序显示。元素也必须定义hashcode()开发方法

map(interface) 一组成对的“键值对”对象，允许你使用键来查找值。
hashmap* map基于数列表的实现（它取代了hasbtable）。插入和查询“键值对”的开销是固定的。可以通过构造器设置容量和负载因子，以调整容器的性能
llnkedhashmap 类似于hashmap．但是迭代遍历它时，取得“键值对”的顺序是其插入次序，或者是最近最少使用(lru)的次序。只比hashmap慢一点．而在迭代访问时反而更快，因为它使用链表维护内部次序
treemap 基于红黑树的实现。查看“键”或“键值对”时，它们会被排序（次序由comparable或comparator决定）．treemap的特点在于，所得到的结果是经过排序的。treemap是唯一的带有submap()开发方法 的map．它可以返回一个子树
weakhashmap 弱键(wcak key)映射，允许释放映射所指向的对象。这是为解决某类特殊问题而设计的。如果映射之外没有引用指向某个“键”，则此。键一可以被垃圾收集器回收
concurrenthashmap 一种线程安全的map，它不涉及同步加锁。
ldentityhashmap 使用==代替equals()对“键”进行比较的散列映射。

转载：http://blog.csdn.net/acm_lkl/article/details/46753265