JAVA零基础小白学习免费教程day13-Collection&数据结构

Posted 2023-01-02 teayear

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了JAVA零基础小白学习免费教程day13-Collection&数据结构相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

day13_JAVAOOP

课程目标

1. 【理解】集合的体系结构
2. 【掌握】Collection集合中常用的方法
3. 【理解】Iterator迭代器
4. 【掌握】增强for的使用
5. 【理解】List集合的特点
6. 【掌握】List集合中特有的方法
7. 【理解】LinkedList集合的特点
8. 【理解】LinkedList集合中特有的方法
9. 【理解】数据结构

集合概述

什么是集合

集合：集合是java中提供的一种容器，可以用来存储多个数据,并且可以存储任意类型的数据！

集合和数组既然都是容器，它们有啥区别呢？
- 数组的长度是固定的。集合的长度是可变的。
- 数组中存储的是同一类型的元素，可以存储基本数据类型值。
- 集合存储的都是对象。而且对象的类型可以不一致，不能存放基本数据类型

集合体系

JAVASE提供了满足各种需求的API，在使用这些API前，先了解其继承与接口操作架构，才能了解何时采用哪个类，以及类之间如何彼此合作，从而达到灵活应用。

集合按照其存储结构可以分为两大类，分别是单列集合java.util.Collection和双列集合java.util.Map，今天我们主要学习Collection集合

Collection：单列集合类的根接口，用于存储一系列符合某种规则的元素，它有两个重要的子接口，分别是java.util.List和java.util.Set。其中，List的特点是元素有序、元素可重复。Set的特点是元素无序，而且不可重复。List接口的主要实现类有java.util.ArrayList和java.util.LinkedList，Set接口的主要实现类有java.util.HashSet和java.util.LinkedHashSet。

从上面的描述可以看出JDK中提供了丰富的集合类库，为了便于初学者进行系统地学习，接下来通过一张图来描述整个集合类的继承体系。

Collection集合

Collection概述

Collection是所有单列集合的父接口，因此在Collection中定义了单列集合(List和Set)通用的一些方法，这些方法可用于操作所有的单列集合。

Collection常用方法

方法名	说明
public boolean add(E e)	把给定的对象e添加到当前集合中。E:element 元素
public boolean remove(E e)	把给定的对象在当前集合中删除e。
public boolean contains(E e)	判断当前集合中是否包含给定的对象e。
public boolean isEmpty()	判断当前集合是否为空。
public int size()	返回集合中元素的个数。
public Object[] toArray()	把集合中的元素，存储到数组中。
public void clear()	清空集合中所有的元素。

代码演示

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;

public class Demo1Collection 
    public static void main(String[] args) 
        // 创建集合对象 
        // 使用多态形式
        Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
        // 使用方法
        // 添加功能  boolean  add(String s)
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        System.out.println(coll);

        // boolean contains(E e) 判断o是否在集合中存在
        System.out.println("判断  扫地僧 是否在集合中"+coll.contains("扫地僧"));

        //boolean remove(E e) 删除在集合中的o元素
        System.out.println("删除石破天："+coll.remove("石破天"));
        System.out.println("操作之后集合中元素:"+coll);

        // size() 集合中有几个元素
        System.out.println("集合中有"+coll.size()+"个元素");

        // Object[] toArray()转换成一个Object数组
        Object[] objects = coll.toArray();
        // 遍历数组
        for (int i = 0; i < objects.length; i++) 
            System.out.println(objects[i]);
        

        // void  clear() 清空集合
        coll.clear();
        System.out.println("集合中内容为："+coll);
        
        // boolean  isEmpty()  判断是否为空
        System.out.println(coll.isEmpty());

Iterator迭代器

为什么要有Iterator

由于Collection集合，是没有索引的。如果我们遍历Collection集合，使用for循环是无法使用的。我们可以借Collection中的toArray方法转换成数组，来遍历集合！这种方式也能实现，但总觉得不太舒服，这时，JDK提供了一个Iterator接口来专门用于遍历集合。

迭代器模式的定义为：提供一种方法访问一个容器（container）对象中各个元素，而又不需暴露该对象的内部细节。迭代器模式，就是为容器而生。类似于"公交车上的售票员”、“火车上的乘务员”、“空姐”。

Iterator概述

在程序开发中，经常需要遍历集合中的所有元素。针对这种需求，JDK专门提供了一个接口java.util.Iterator。Iterator接口也是Java集合中的一员，但它与Collection、Map接口有所不同，Collection接口与Map接口主要用于存储元素，而Iterator主要用于迭代访问（即遍历）Collection中的元素，因此Iterator对象也被称为迭代器。

什么是迭代

迭代：即Collection集合元素的通用获取方式。在取元素之前先要判断集合中有没有元素，如果有，就把这个元素取出来，继续在判断，如果还有就再取出出来。一直把集合中的所有元素全部取出。这种取出方式专业术语称为迭代。

获取Iterator

想要遍历Collection集合，那么就要获取该集合迭代器完成迭代操作。在Collection集合中，专门提供了一个方法，用来获取Iterator

public Iterator iterator(): 获取集合对应的迭代器，用来遍历集合中的元素的。

Iterator接口的常用方法

方法名	说明
public E next()	返回迭代的下一个元素。
public boolean hasNext()	如果仍有元素可以迭代，则返回 true。

代码演示

public class IteratorDemo 
  	public static void main(String[] args) 
        // 使用多态方式 创建对象
        Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
        // 添加元素到集合
        coll.add("串串星人");
        coll.add("吐槽星人");
        coll.add("汪星人");
        //遍历
        //使用迭代器 遍历   每个集合对象都有自己的迭代器
        Iterator<String> it = coll.iterator();
        //  泛型指的是 迭代出 元素的数据类型
        while(it.hasNext()) //判断是否有迭代元素
            String s = it.next();//获取迭代出的元素
            System.out.println(s);

迭代器的实现原理

我们在之前案例已经完成了Iterator遍历集合的整个过程。当遍历集合时，首先通过调用t集合的iterator()方法获得迭代器对象，然后使用hashNext()方法判断集合中是否存在下一个元素，如果存在，则调用next()方法将元素取出，否则说明已到达了集合末尾，停止遍历元素。

Iterator迭代器对象在遍历集合时，内部采用指针的方式来跟踪集合中的元素，为了让初学者能更好地理解迭代器的工作原理，接下来通过一个图例来演示Iterator对象迭代元素的过程：

在调用Iterator的next方法之前，迭代器的索引位于第一个元素之前，不指向任何元素，当第一次调用迭代器的next方法后，迭代器的索引会向后移动一位，指向第一个元素并将该元素返回，当再次调用next方法时，迭代器的索引会指向第二个元素并将该元素返回，依此类推，直到hasNext方法返回false，表示到达了集合的末尾，终止对元素的遍历。

增强for

什么是增强for

增强for循环(也称for each循环)是JDK1.5以后出来的一个高级for循环，专门用来遍历数组和集合的。它的内部原理其实是个Iterator迭代器，所以在遍历的过程中，不能对集合中的元素进行增删操作。

增强for格式

for(元素的数据类型  变量 : Collection集合or数组的变量名) 
  	//写操作代码

它用于遍历Collection和数组。通常只进行遍历元素，不要在遍历的过程中对集合元素进行增删操作。

增强for遍历数组和集合

遍历数组

public class NBForDemo1 
    public static void main(String[] args) 
		int[] arr = 3,5,6,87;
       	//使用增强for遍历数组
		for(int a : arr)//a代表数组中的每个元素
			System.out.println(a);
		        
        //数组的另一种遍历方式（jdk8以上才能使用）
        Arrays.stream(str).forEach(System.out::println);

遍历集合

public class NBForDemo2 
    public static void main(String[] args)         
    	Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
    	coll.add("小河神");
    	coll.add("老河神");
    	coll.add("神婆");
    	//使用增强for遍历
    	for(String s :coll)//接收变量s代表 代表被遍历到的集合元素
    		System.out.println(s);
    	        
        //集合的另一种遍历方式（jdk8以上才能使用）
        con.forEach(System.out::println);

新for循环必须有被遍历的目标。目标只能是Collection或者是数组。新式for仅仅作为遍历操作出现。

List集合

什么是List集合

java.util.List接口继承自Collection接口，是单列集合的一个重要分支，习惯性地会将实现了List接口的对象称为List集合。

在List集合中允许出现重复的元素，所有的元素是以一种线性方式进行存储的，在程序中可以通过索引来访问集合中的指定元素。另外，List集合还有一个特点就是元素有序，即元素的存入顺序和取出顺序一致。

List集合的特点

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集合常用方法

List作为Collection集合的子接口，不但继承了Collection接口中的全部方法，而且还增加了一些根据元素索引来操作集合的特有方法

方法名	说明
public void add(int index, E element)	将指定的元素，添加到该集合中的指定位置上。
public E get(int index)	返回集合中指定位置的元素·。
public E remove(int index)	移除列表中指定位置的元素, 返回的是被移除的元素。
public E set(int index, E element)	用指定元素替换集合中指定位置的元素,返回值的更新前的元素。

public class ListDemo 
    public static void main(String[] args) 
		// 创建List集合对象
    	List<String> list = new ArrayList<String>();    	
    	// 往 尾部添加 指定元素
    	list.add("图图");
    	list.add("小美");
    	list.add("不高兴");
    	System.out.println(list);
        
    	// add(int index,String s) 往指定位置添加
    	list.add(1,"没头脑");
    	
    	System.out.println(list);
    	// String remove(int index) 删除指定位置元素  返回被删除元素
    	// 删除索引位置为2的元素 
    	System.out.println("删除索引位置为2的元素");
    	System.out.println(list.remove(2));
    	
    	System.out.println(list);
    	
    	// String set(int index,String s)
    	// 在指定位置 进行 元素替代（改） 
    	// 修改指定位置元素
    	list.set(0, "三毛");
    	System.out.println(list);    	
        //获取集合的元素个数
        int size = list.size();
        System.out.println(size);

        //根索引来获取元素 
        // String get(int index)  获取指定位置元素
        String s = list.get(0);
        System.out.println(s);    	
    	// 跟size() 方法一起用  来 遍历的 
    	for(int i = 0;i<list.size();i++)
    		System.out.println(list.get(i));
    	        
    	//还可以使用增强for
    	for (String string : list) 
			System.out.println(string);

List集合的实现类

List的实现类特点：
   		ArrayList:
   			底层数据结构是数组，查询快，增删慢
   			线程不安全，效率高
   		LinkedList:
   			底层数据结构是链表，查询慢，增删快
   			线程不安全，效率高
   		Vector:
   			底层数据结构是数组，查询快，增删慢
   			线程安全，效率低

ArrayList集合

	ArrayList:
		底层数据结构是数组，查询快，增删慢
		线程不安全，效率高

ArrayList集合中常用方法

方法名	说明
public void add(int index, E element)	将指定的元素，添加到该集合中的指定位置上。
public E get(int index)	返回集合中指定位置的元素·。
public E remove(int index)	移除列表中指定位置的元素, 返回的是被移除的元素。
public E set(int index, E element)	用指定元素替换集合中指定位置的元素,返回值的更新前的元素。
public boolean add(E e)	将指定的元素添加到此列表的尾部

/ 
   ArrayList 存储自定义对象并遍历
  /
public class ArrayListDemo2 
	public static void main(String[] args)  
        List<Student> list = new ArrayList<>();
        Student s1 = new Student();
        s1.setId(11);
        s1.setName("小包面");

        Student s2 = new Student();
        s2.setId(22);
        s2.setName("小肉丝");

        list.add(s1);
        list.add(s2);
        System.out.println(list);
        Iterator<Student> it = list.iterator();
        while (it.hasNext())
            //注意返回的类型为是Student对象
            Student stu = it.next();
            System.out.println(stu.getId());
            System.out.println(stu.getName());
        
        System.out.println("=====================");
        for (Student s : list)
            System.out.println(s.getName()+": "+s.getId());
        

        System.out.println("=====================");
        for(int x = 0; x < list.size(); x++)
            Student stu = list.get(x);
            System.out.println(stu.getId()+": "+stu.getName());

LinkedList集合

LinkedList:
	底层数据结构是链表，查询慢，增删快
	线程不安全，效率高

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。这些方法我们作为了解即可：

LinkedList集合常用方法

方法名	说明
public void addFirst(E e)	将指定元素插入此列表的开头。
public void addLast(E e)	将指定元素添加到此列表的结尾。
public E getFirst()	返回此列表的第一个元素。
public E getLast()	返回此列表的最后一个元素。
public E removeFirst()	移除并返回此列表的第一个元素。
public E removeLast()	移除并返回此列表的最后一个元素。
public E pop()	从此列表所表示的堆栈处弹出一个元素。
public void push(E e)	将元素推入此列表所表示的堆栈。
public boolean isEmpty()	如果列表不包含元素，则返回true。

LinkedList是List的子类，List中的方法LinkedList都是可以使用，这里就不做详细介绍，我们只需要了解LinkedList的特有方法即可。在开发时，LinkedList集合也可以作为堆栈，队列的结构使用。

LinkedList常用方法演示

/*
 * LinkedList的特有功能：
 * 		A:添加功能
 * 			public void addFirst(Object e)
 * 			public void addLast(Object e)
 * 		B:获取功能
 * 			public Object getFirst()
 * 			public Obejct getLast()
 * 		C:删除功能
 * 			public Object removeFirst()
 * 			public Object removeLast()
 */
public class LinkedListDemo 
    public static void main(String[] args) 
        LinkedList<String> link = new LinkedList<String>();
        // 添加元素
		link.add("hello");
		link.add("world");
		link.add("java");        
        //添加元素
        link.addFirst("abc1");
        link.addFirst("abc2");
        link.addFirst("abc3");
        System.out.println(link);        
        // 获取元素
        System.out.println(link.getFirst());
        System.out.println(link.getLast());        
        // 删除元素
        System.out.println(link.removeFirst());
        System.out.println(link.removeLast());
        while (!link.isEmpty())  //判断集合是否为空
            System.out.println(link.pop()); 
        
        System.out.println(link);

Vector集合

   		Vector:
   			底层数据结构是数组，查询快，增删慢
   			线程安全，效率低

/*
 * Vector：
   vector是list的实现类，list中所有方法vector都可以使用，这里就介绍vector特有方法
 * 1：添加功能
 * 		public void addElement(Object obj)		--	add()
 * 2：获取功能
 * 		public Object elementAt(int index)		--  get()
 * 		public Enumeration elements()			--	Iterator iterator()
 * 				boolean hasMoreElements()		--		hasNext()
 * 				Object nextElement()				--	next()
*/
public class VectorDemo 
	public static void main(String[] args) 
		// 创建集合对象
		Vector v = new Vector();
		// 添加功能
		v.addElement("hello");
		v.addElement("world");
		v.addElement("java");
		// 遍历
		for (int x = 0; x < v.size(); x++) 
			String s = (String) v.elementAt(x);
			System.out.println(s);
		
		System.out.println("------------------");
		//了解
		Enumeration en = v.elements(); // 返回的是实现类的对象
		while (en.hasMoreElements()) 
			String s = (String) en.nextElement();
			System.out.println(s);
		
	
<以上是关于JAVA零基础小白学习免费教程day13-Collection&数据结构的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章 
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课程目标

集合概述

什么是集合

集合和数组既然都是容器，它们有啥区别呢？

集合体系

Collection集合

Collection概述

Collection常用方法

Iterator迭代器

为什么要有Iterator

Iterator概述

什么是迭代

获取Iterator

Iterator接口的常用方法

代码演示

迭代器的实现原理

增强for

什么是增强for

增强for格式

增强for遍历数组和集合

遍历数组

遍历集合

List集合

什么是List集合

List集合的特点

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集合常用方法

List集合的实现类

ArrayList集合

ArrayList集合中常用方法

LinkedList集合

LinkedList集合常用方法

LinkedList常用方法演示

Vector集合