持有对象（集合）

Posted 2023-02-06 黄飞_hf

添加一组元素

在java.util包中的Arrays和Collections类中都有很多实用方法，可以在一个Collection中添加一组元素。Arrays.asList()方法接受一个数组或是一个用逗号分隔的元素列表（使用可变参数），并将其转换为一个List集合。Collections.addAll()方法接受一个Collection对象，以及一个数组或是一个用逗号分隔的列表，将元素添加到Collection中。

package com.huangfei.thinking.holding;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collection;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class AddingGroups 

    public static void main(String[] args) 
        /**
         * Collection的构造器可以接受另一个Collection，用它来将自身初始化，因此你可以使用Arrays.asList()来为这个构造器产生输入。
         * 但是，Collection.addAll()方法运行起来要快得多，而且构建一个不包含元素的Collection，然后调用Collection.addAll()
         * 这种方式很方便，因此它是首选方式。
         */
        Collection<Integer> collection = new ArrayList<Integer>(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5));
        Integer[] moreInts = 6, 7 ,8 , 9 , 10;
        collection.addAll(Arrays.asList(moreInts));
        /**
         * Collection.addAll()成员方法只能接受另一个Collection对象作为参数，因此它不如Arrays.asList()
         * 和Collections.addAll()灵活，这两个方法使用的都是可变参数列表。
         */
        Collections.addAll(collection, 11, 12, 13, 14, 15);
        Collections.addAll(collection, moreInts);

        /**
         * 你可以直接使用Arrays.asList()的输出，将其当作List，但是这种情况下，其底层表示的是数组，因此不能调整尺寸。如果你试图用add()
         * 或delete()方法在这种列表中添加或删除元素，就有可能会引发去改变数组尺寸的尝试，因此你将在运行时获得“UnsupportedOperationException”
         * （不支持的操作）的错误。
         */
        List<Integer> list = Arrays.asList(16, 17, 18,19, 20);
        list.set(1, 99);
        //list.add(21);
    

Arrays.asList()方法的限制是它对所产生的List的类型做出了最理想的假设，而并没有注意你对它会赋予什么样的类型。有时就会引发问题：

package com.huangfei.thinkinginjava.holding;

import java.util.*;

class Snow 
class Powder extends Snow 
class Light extends Powder 
class Heavy extends Powder 
class Crusty extends Snow 
class Slush extends Snow 

public class AsListInference 
  public static void main(String[] args) 
    List<Snow> snow1 = Arrays.asList(new Crusty(), new Slush(), new Powder());

    /**
     * 当试图创建snow2时，Arrays.asList()中只有Power类型，因此它会创建List<Powder>而不是List<Snow>。
     */
    // List<Snow> snow2 = Arrays.asList(new Light(), new Heavy());

    /**
     * Collections.addAll()工作的很好，因为它从第一个参数中了解到了目标类型是什么。
     */
    List<Snow> snow3 = new ArrayList<Snow>();
    Collections.addAll(snow3, new Light(), new Heavy());

    /**
     * 可以在Arrays.asList()中间插入一条“线索”，以告诉编译器对于由Arrays.asList()产生的List类型，实际的目标类型应该是什么，这
     * 称为显示类型参数说明。
     */
    List<Snow> snow4 = Arrays.<Snow>asList(new Light(), new Heavy());
  

List

package com.huangfei.thinkinginjava.holding;

public class Pet 

    private String name;

    public Pet(String name)
        this.name = name;
    

    @Override
    public String toString() 
        return name;
    

    @Override
    public boolean equals(Object obj) 
        return super.equals(obj);
    

package com.huangfei.thinkinginjava.holding;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class ListFeatures 

    public static void main(String[] args) 
        List<Pet> pets = new ArrayList<Pet>();
        pets.addAll(Arrays.asList(new Pet("Rat"), new Pet("Manx"), new Pet("Mutt"), new Pet("Pug")));
        System.out.println("1:" + pets);

        Pet pet = new Pet("Hamster");
        pets.add(pet);
        System.out.println("2:" + pets);
        /**
         * 当确定一个元素是否属于某个List，发现某个元素的索引，以及从某个List中移除一个元素时，都会用到equals()方法（它是根类Object的一部分）。
         * 不同的类，equals()的定义可能有所不同。例如两个String只有在内容完全一样的情况下才会是等价的，因此必须意识到List的行为根据
         * equals()的行为而有所变化。
         */
        System.out.println("3:" + pets.contains(pet));
        int index = pets.indexOf(pet);
        System.out.println("4:" + pet + " " + index);
        pets.remove(pet);

        /**
         * subList()方法允许你很容易地从较大的列表中创建一个片段，而将其结果传递给这个较大的列表的containsAll()方法时，很自然的会得到
         * true。我们从6中注意到顺序并不重要，在sub上调用Collections.shuffle()方法，不会影响containsAll()结果。subList()
         * 所产生的列表的幕后是初始化列表，因此，对所返回的列表的修改都会反映到初始列表中，反之亦然（7中显示的结果很好的证明了这一点）。
         */
        List<Pet> sub = pets.subList(1, 4);
        System.out.println("sublist:" + sub);
        System.out.println("5:" + pets.containsAll(sub));
        Collections.shuffle(sub);
        System.out.println("shuffle sublist:" + sub);
        System.out.println("6:" + pets.containsAll(sub));
        System.out.println("7:" + pets);

        /**
         * retainAll()方法是一种有效的“交集”操作，在本例中，它保留了所有同时在copy和sub中的元素。请再次注意，所产生的行为依赖于equals()方法
         */
        List<Pet> copy = new ArrayList<Pet>(pets);
        sub = Arrays.asList(pets.get(0), pets.get(2));
        System.out.println("sub:" + sub);
        copy.retainAll(sub);
        System.out.println("copy:" + copy);

        /**
         * 通过toArray()方法，可以将任意的Collection转换为一个数组。这是一个重载方法，其无参数版本返回的是Object数组，但是如果你向这个重载版本
         * 传递目标类型的数据，那么它将产生指定类型的数据（假设它能通过类型检查）。如果参数数组太小，存放不下List中的所有元素（就像本例），toArray()方法
         * 将创建一个具有合适尺寸的数组。
         */
        Object[] o = pets.toArray();
        Pet[] pa = pets.toArray(new Pet[0]);

        /**
         * 方法asList()和subList()返回不可变List，因为它们是由底层数组和列表“支持”。如果您的结构修改我们在已被接受的部分中所做的备份列表，您可以得到一个并发的修改例外。
         * 因此，程序在子列表上运行支持的列表。或者，通过创建单独的副本来避免错误返回子列表并将其用作removeAll()的参数。
         */
        Pet[] petArray = new Pet[10];
        for (int i = 0; i < petArray.length; i++) 
            petArray[i] = new Pet(i + "");
        
        //List<Pet> petList = Arrays.asList(petArray);
        List<Pet> petList = new ArrayList<Pet>(Arrays.asList(petArray));
        System.out.println("petList:" + petList);
        List<Pet> subList = petList.subList(petList.size() / 4, petList.size() / 2);
        System.out.println("subList:" + subList);
        //如果支持列表在结构上修改，子列表的语义就会被取消。
        //petList.removeAll(subList);
        subList.clear();
        System.out.println("petList:" + petList);
        System.out.println("subList:" + subList);
    




//output
1:[Rat, Manx, Mutt, Pug]
2:[Rat, Manx, Mutt, Pug, Hamster]
3:true
4:Hamster 4
sublist:[Manx, Mutt, Pug]
5:true
shuffle sublist:[Mutt, Manx, Pug]
6:true
7:[Rat, Mutt, Manx, Pug]
sub:[Rat, Manx]
copy:[Rat, Manx]
petList:[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
subList:[2, 3, 4]
petList:[0, 1, 5, 6, 7, 8, 9]
subList:[]

ListIterator

package com.huangfei.thinkinginjava.holding;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.ListIterator;

public class ListIteration 

    public static void main(String[] args) 
        List<Pet> pets = new ArrayList<Pet>();
        pets.addAll(Arrays.asList(new Pet("Rat"), new Pet("Manx"), new Pet("Mutt"), new Pet("Pug")));

        /**
         * ListIterator只能用于各种List类的访问，ListIterator可以双向移动，并且可以产生相对于迭代器在列表中指向的当前位置的前一个和
         * 后一个元素的索引，并且可以使用set()替换它访问过的最后一个元素，而且还可以通过调用listIterator(n)方法创建一个一开始就指向列表
         * 索引为n的元素处的ListIterator。
         */
        ListIterator<Pet> lt = pets.listIterator();
        while(lt.hasNext())
            System.out.print(lt.next() + ", " + lt.nextIndex() + ", " + lt.previousIndex()
                    + "; ");
        
        System.out.println();

        while(lt.hasPrevious())
            System.out.print(lt.previous() + " ");
        
        System.out.println();

        System.out.println(pets);
        lt = pets.listIterator(2);
        while(lt.hasNext())
            lt.next();
            lt.set(new Pet("Hamster"));
        
        System.out.println(pets);
    


//output
Rat, 1, 0; Manx, 2, 1; Mutt, 3, 2; Pug, 4, 3; 
Pug Mutt Manx Rat 
[Rat, Manx, Mutt, Pug]
[Rat, Manx, Hamster, Hamster]

LinkedList

package com.huangfei.thinkinginjava.holding;

import java.util.Arrays;
import java.util.LinkedList;

public class LinkedListIteration 

    public static void main(String[] args) 
        LinkedList<Pet> pets = new LinkedList<Pet>();
        pets.addAll(Arrays.asList(new Pet("Rat"), new Pet("Manx"), new Pet("Mutt"), new Pet("Pug")));
        System.out.println(pets);

        /**
         * getFirst()和element()完全一样，他们都返回列表的头（第一个元素），而并不移除它，如果List为空，则抛出NoSuchElementException。
         * peek()方法与这两个方法只是稍有差异，它在列表为空的时候返回null。
         */
        System.out.println("pets.getFirst():" + pets.getFirst());
        System.out.println("pets.element():" + pets.element());
        System.out.println("pets.peek():" + pets.peek());

        /**
         * remove()与removeFirst())也完全是一样的，它们移除并返回列表的头，而在列表为空的时候抛出NoSuchElementException。
         * poll()稍有差异，它在列表为空的时候返回null。
         */
        System.out.println("pets.remove():" + pets.remove());
        System.out.println("pets.removeFirst():" + pets.removeFirst());
        System.out.println("pets.poll():" + pets.poll());

        /**
         * addFirst()将某个元素插入到列表的首端
         * offer()、add()和addLast()相同，它们都将某个元素插入到列表的尾端
         */
        System.out.println(pets);
        pets.addFirst(new Pet("Hamster"));
        System.out.println("After addFirst():" + pets);
        pets.offer(new Pet("Cymric"));
        System.out.println("After offer():" + pets);
        pets.add(new Pet("Huangfei"));
        System.out.println("After add():" + pets);
        pets.addLast(new Pet("Xiaoli"));
        System.out.println("After addLast():" + pets);

        //removeLast()移除并返回列表的最后一个元素
        System.out.println("pets.removeLast():" + pets.removeLast());
    


//output
[Rat, Manx, Mutt, Pug]
pets.getFirst():Rat
pets.element():Rat
pets.peek():Rat
pets.remove():Rat
pets.removeFirst():Manx
pets.poll():Mutt
[Pug]
After addFirst():[Hamster, Pug]
After offer():[Hamster, Pug, Cymric]
After add():[Hamster, Pug, Cymric, Huangfei]
After addLast():[Hamster, Pug, Cymric, Huangfei, Xiaoli]
pets.removeLast():Xiaoli

创建一个空的LinkedList，通过使用ListIterator，将若干个Integer插入这个List，插入时，总是将它们插入到List的中间。

package com.huangfei.thinkinginjava.holding;

import java.util.LinkedList;
import java.util.ListIterator;

public class MiddleInsertion 

    public static void main(String[] args) 
        LinkedList<Integer> list = new LinkedList<Integer>();
        ListIterator<Integer> lt = list.listIterator();
        for (int i = 1; i <= 10; i++) 
            lt.add(i);
            if(i % 2 == 0)
                lt.previous();
        
        System.out.println(list);
    


//output
[1, 3, 5, 7, 9, 10, 8, 6, 4, 2]

Stack

尽管已经有了java.util.Stack，但是由于Java设计者在创建时使用了继承的方式（继承List），使得java.util.Stack具有其他不需要的方法，所以通过LinkedList实现自定义Stack会是一种比较好的选择。

package com.huangfei.thinkinginjava.holding;

import java.util.LinkedList;
/**
 * 用LinkedList实现栈
 * @author huangfei
 *
 * @param <T>
 */
public class Stack<T> 

    private LinkedList<T> storage = new LinkedList<T>();

    public void push(T t)
        storage.addFirst(t);
    

    public T peek()
        return storage.peek();
    

    public T pop()
        return storage.removeFirst();
    

    public boolean isEmpty()
        return storage.isEmpty();
    

    public String toString()
        return storage.toString();
    

Queue

LinkedList提供了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。

PriorityQueue是所谓的优先级队列，比如构建了一个消息系统，某些消息比其他消息更重要，因而应该更快地得到处理，那么它们何时得到处理就与它们何时到达无关。

当在PriorityQueue调用offer()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，但是可以通过提供Comparator来修改这个顺序。

package com.huangfei.thinkinginjava.holding;

import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.PriorityQueue;
import java.util.Queue;
import java.util.Random;

public class PriorityQueueDemo 

    private static void printQueue(Queue queue)
        while(queue.peek() != null)
            System.out.print(queue.remove() + " ");
        System.out.println();
    

    public static void main(String[] args) 
        PriorityQueue<Integer> priorityQueue = new PriorityQueue<Integer>();
        Random rand = new Random(47);
        for (int i = 0; i < 10; i++) 
            priorityQueue.offer(rand.nextInt(i + 10));
        
        /**
         * 在PriorityQueue中，重复是允许的，最小的值拥有最高的优先级（如果是String，空格也可以算作值，并且比字母的优先级高）。
         */
        printQueue(priorityQueue);

        List<Integer> ints = Arrays.asList(25, 22, 20, 18, 14, 9, 3, 1, 1, 
                2, 3, 9, 14, 18, 21, 23, 25);
        priorityQueue = new PriorityQueue<Integer>(ints);
        printQueue(priorityQueue);

        /**
         * 通过传入Collections.reverseOrder()使得PriorityQueue产生反序的效果
         */
        priorityQueue = new PriorityQueue<Integer>(ints.size(), Collections.reverseOrder());
        priorityQueue.addAll(ints);
        printQueue(priorityQueue);


        PriorityQueue<Dummy> queue = new PriorityQueue<Dummy>();
        System.out.println("Adding 1st instance...");
        queue.offer(new Dummy());
        System.out.println("Adding 2nd instance...");
        /**
         *  会报java.lang.ClassCastException: com.huangfei.thinkinginjava.holding.Dummy 
         *                                      cannot be cast to java.lang.Comparable
         *  Integer、String已经内建了自然排序，如果想在PriorityQueue中使用自己的类，就必须包含额外的功能以产生自然排序，
         *  或者必须提供自己的Comparator。
         */
        queue.offer(new Dummy());

    



class Dummy 


//output
0 1 1 1 1 1 3 5 8 14 
1 1 2 3 3 9 9 14 14 18 18 20 21 22 23 25 25 
25 25 23 22 21 20 18 18 14 14 9 9 3 3 2 1 1 
Adding 1st instance...
Adding 2nd instance...
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: com.huangfei.thinkinginjava.holding.Dummy cannot be cast to java.lang.Comparable
    at java.util.PriorityQueue.siftUpComparable(PriorityQueue.java:633)
    at java.util.PriorityQueue.siftUp(PriorityQueue.java:629)
    at java.util.PriorityQueue.offer(PriorityQueue.java:329)
    at com.huangfei.thinkinginjava.holding.PriorityQueueDemo.main(PriorityQueueDemo.java:52)