Java——Link接口（ArrayList，LinkList）和Set接口（HashSet）

Posted 2020-10-23 想54256

List接口

List接口是Collection接口的子接口，List接口中的抽象方法,有一部分方法和他的父接口Collection是一样，List接口的自己特有的方法, 带有索引的功能。

• 它是一个元素存取有序的集合。例如，存元素的顺序是11、22、33。那么集合中，元素的存储就是按照11、22、33的顺序完成的）。

• 它是一个带有索引的集合，通过索引就可以精确的操作集合中的元素（与数组的索引是一个道理）。

• 集合中可以有重复的元素，通过元素的equals方法，来比较是否为重复的元素。

List接口的常用子类有：

• ArrayList集合：数据存储的结构是数组结构。元素增删慢，查找快，由于日常开发中使用最多的功能为查询数据、遍历数据，所以ArrayList是最常用的集合。
• LinkedList集合：数据存储的结构是链表结构。方便元素添加、删除的集合。实际开发中对一个集合元素的添加与删除经常涉及到首尾操作，而LinkedList提供了大量首尾操作的方法。

List集合存储数据的结构

List接口下有很多个集合，它们存储元素所采用的结构方式是不同的，这样就导致了这些集合有它们各自的特点，供给我们在不同的环境下进行使用。数据存储的常用结构有：堆栈、队列、数组、链表。

堆栈，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：

• 先进后出（即，存进去的元素，要在后它后面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，子弹压进弹夹，先压进去的子弹在下面，后压进去的子弹在上面，当开枪时，先弹出上面的子弹，然后才能弹出下面的子弹。

• 栈的入口、出口的都是栈的顶端位置

• 压栈：就是存元素。即，把元素存储到栈的顶端位置，栈中已有元素依次向栈底方向移动一个位置。

• 弹栈：就是取元素。即，把栈的顶端位置元素取出，栈中已有元素依次向栈顶方向移动一个位置。

队列，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：

• 先进先出（即，存进去的元素，要在后它前面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，安检。排成一列，每个人依次检查，只有前面的人全部检查完毕后，才能排到当前的人进行检查。

• 队列的入口、出口各占一侧。例如，下图中的左侧为入口，右侧为出口。

数组，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：

• 查找元素快：通过索引，可以快速访问指定位置的元素

• 增删元素慢

• • 指定索引位置增加元素：需要创建一个新数组，将指定新元素存储在指定索引位置，再把原数组元素根据索引，复制到新数组对应索引的位置。如下图

  • 指定索引位置删除元素：需要创建一个新数组，把原数组元素根据索引，复制到新数组对应索引的位置，原数组中指定索引位置元素不复制到新数组中。如下图

链表，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：

• 多个节点之间，通过地址进行连接。例如，多个人手拉手，每个人使用自己的右手拉住下个人的左手，依次类推，这样多个人就连在一起了。

• 查找元素慢：想查找某个元素，需要通过连接的节点，依次向后查找指定元素

• 增删元素快：

• • 增加元素：操作如左图，只需要修改连接下个元素的地址即可。

  • 删除元素：操作如右图，只需要修改连接下个元素的地址即可。

一、类ArrayList的集合

1、添加元素到指定索引上

/*
 *  add(int index, E)
 *  将元素插入到列表的指定索引上
 *  带有索引的操作,防止越界问题 java.lang.IndexOutOfBoundsException
 */
public static void function(){
	List<String> list = new ArrayList<String>();
	list.add("abc1");
	list.add("abc2");
	list.add("abc3");
	list.add("abc4");
	System.out.println(list);
	
	list.add(1, "x5456");
	System.out.println(list);
}

2、移除指定索引上的元素

/*
 *  E remove(int index)
 *  移除指定索引上的元素
 *  返回被删除之前的元素
 */
public static void function_1(){
	List<Double> list = new ArrayList<Double>();
	list.add(1.1);
	list.add(1.2);
	list.add(1.3);
	list.add(1.4);

	list.remove(1.1);   // 移除指定元素，没有返回值
	Double d = list.remove(0);  // 移除指定索引的值，有返回值（就是被移除的那个值）
	System.out.println(d);
	System.out.println(list);
}

3、替换指定索引上的值

public static void function_2(){
	List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
	list.add(1);
	list.add(2);
	list.add(3);
	list.add(4);
	
	Integer i = list.set(0, 5);	//将0索引的值替换成5，返回值为之前的值
	System.out.println(i);
	System.out.println(list);
}

4、在迭代过程中不能增加集合中的元素

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

/*
 *  迭代器的并发修改异常 java.util.ConcurrentModificationException
 *  就是在遍历的过程中,使用了集合方法修改了集合的长度,不允许的
 */
public class ListDemo1 {
	public static void main(String[] args) {
		List<String> list = new ArrayList<String>();
		list.add("abc1");
		list.add("abc2");
		list.add("abc3");
		list.add("abc4");
		
		//对集合使用迭代器进行获取,获取时候判断集合中是否存在 "abc3"对象
		//如果有,添加一个元素 "ABC3"
		Iterator<String> it = list.iterator();
		while(it.hasNext()){
			String s = it.next();
			//对获取出的元素s,进行判断,是不是有"abc3"
			if(s.equals("abc3")){   // 字符串不是基本数据类型，所以不能用==来判断
				list.add("ABC3");
			}
			System.out.println(s);
		}
	}
}

二、类LinkedList的集合 

自身特点: 由链表底层实现，查询慢，增删快；因为是子类的特有功能,不能多态调用

1、添加元素到链表的开头和结尾

/*
 *  addFirst(E) 添加到链表的开头
 *  addLast(E) 添加到链表的结尾
 */
public static void function(){
	LinkedList<String> link = new LinkedList<String>();
	
	link.addLast("xinge");
	
	link.add("abc");
	link.add("bcd");
	
	link.addFirst("x5456");
	System.out.println(link);
}

2、获取开头和结尾的值

/*
 * E getFirst() 获取链表的开头
 * E getLast() 获取链表的结尾
 */
public static void function_2(){
	LinkedList<String> link = new LinkedList<String>();
	link.add("1");
	link.add("2");
	link.add("3");
	link.add("4");

	if(!link.isEmpty()){　　// 判断链表集合是否为空，等同于link.size()!=0
		String first = link.getFirst();
		String last = link.getLast();
		System.out.println(first);
		System.out.println(last);
	}
}

3、移除开头和结尾的值

/*
 *  E removeFirst() 移除并返回链表的开头
 *  E removeLast() 移除并返回链表的结尾
 */
public static void function_3(){
	LinkedList<String> link = new LinkedList<String>();
	link.add("1");
	link.add("2");
	link.add("3");
	link.add("4");
	
	String first = link.removeFirst();
	String last = link.removeLast();
	System.out.println(first);
	System.out.println(last);

	System.out.println(link.pop());　　// 弹出集合栈顶的元素
}

Set接口

Collection中可以存放重复元素，也可以不存放重复元素，那么我们知道List中是可以存放重复元素的。那么不重复元素给哪里存放呢？那就是Set接口，它里面的集合，所存储的元素就是不重复的。

一、HashSet

HashSet集合，采用哈希表结构存储数据，保证元素唯一性的方式依赖于：hashCode()与equals()方法，存储和取出都比较快，线程不安全，运行速度快。

什么是哈希表？

哈希表底层使用的也是数组机制，数组中也存放对象，而这些对象往数组中存放时的位置比较特殊，当需要把这些对象给数组中存放时，那么会根据这些对象的特有数据结合相应的算法，计算出这个对象在数组中的位置，然后把这个对象存放在数组中。而这样的数组就称为哈希数组，即就是哈希表。

当向哈希表中存放元素时，需要根据元素的特有数据结合相应的算法，这个算法其实就是Object类中的hashCode方法。由于任何对象都是Object类的子类，所以任何对象有拥有这个方法。即就是在给哈希表中存放对象时，会调用对象的hashCode方法，算出对象在表中的存放位置，这里需要注意，如果两个对象hashCode方法算出结果一样，这样现象称为哈希冲突，这时会调用对象的equals方法，比较这两个对象是不是同一个对象，如果equals方法返回的是true，那么就不会把第二个对象存放在哈希表中，如果返回的是false，就会把这个值存放在哈希表中。

总结：保证HashSet集合元素的唯一，其实就是根据对象的hashCode和equals方法来决定的。如果我们往集合中存放自定义的对象，那么保证其唯一，就必须复写hashCode和equals方法建立属于当前对象的比较方式。

示例：将Person对象中的姓名,年龄,相同数据,看作同一个对象

import java.util.HashSet;

import cn.itcast.demo3.Person;

/*
 *  HashSet集合的自身特点:
 *    底层数据结构,哈希表
 *    存储,取出都比较快
 *    线程不安全,运行速度快
 */
public class HashSetDemo1 {
	public static void main(String[] args) {
		//判断对象是否重复,依赖对象自己的方法 hashCode,equals
		HashSet<Person> setPerson = new HashSet<Person>();
		setPerson.add(new Person("a",11));
		setPerson.add(new Person("b",10));
		setPerson.add(new Person("b",10));
		setPerson.add(new Person("c",25));
		setPerson.add(new Person("d",19));
		setPerson.add(new Person("e",17));
		System.out.println(setPerson);
	}
}

Person.java

需要达到要求，就需要重写Person类的HashCode和equals方法

public class Person {
	private String name;
	private int age;

	/*
	 *  没有做重写父类,每次运行结果都是不同整数
	 *  如果子类重写父类的方法,哈希值,自定义的
	 *  存储到HashSet集合的依据
	 */
	public int hashCode(){
		return name.hashCode()+age*55;
	}
	//方法equals重写父类,保证和父类相同
	//public boolean equals(Object obj){}
	public boolean equals(Object obj){
		if(this == obj)
			return true;
		if(obj == null)
			return false;
		if(obj instanceof Person){
			Person p = (Person)obj;
			return name.equals(p.name) && age==p.age;
		}
		return false;
	}
	
	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;
	}
	public Person(String name, int age) {
		super();
		this.name = name;
		this.age = age;
	}
	public Person(){}
	
	public String toString(){
		return name+".."+age;
	}
}

二、LinkedHashSet

HashSet存储的是无序的，LinkedHashSet其中存储的是有序的

public class LinkedHashSetDemo {
	public static void main(String[] args) {
		Set<String> set = new LinkedHashSet<String>();
		set.add("bbb");
		set.add("aaa");
		set.add("abc");
		set.add("bbc");
                Iterator it = set.iterator();
		while (it.hasNext()) {
			System.out.println(it.next());
		}
	}
}        

判断集合中元素唯一

ArrayList

ArrayList的contains方法会使用调用方法时，传入的元素的equals方法依次与集合中的旧元素所比较，从而根据返回的布尔值判断是否有重复元素。此时，当ArrayList存放自定义类型时，由于自定义类型在未重写equals方法前，判断是否重复的依据是地址值，所以如果想根据内容判断是否为重复元素，需要重写元素的equals方法。

HashSet

Set集合不能存放重复元素，其添加方法在添加时会判断是否有重复元素，有重复不添加，没重复则添加。

HashSet集合由于是无序的，其判断唯一的依据是元素类型的hashCode与equals方法的返回结果。规则如下：

先判断新元素与集合内已经有的旧元素的HashCode值

• 如果不同，说明是不同元素，添加到集合。

• 如果相同，再判断equals比较结果。返回true则相同元素；返回false则不同元素，添加到集合。

所以，使用HashSet存储自定义类型，如果没有重写该类的hashCode与equals方法，则判断重复时，使用的是地址值，如果想通过内容比较元素是否相同，需要重写该元素类的hashcode与equals方法。