Java编程思想学习 数组和容器

Posted 2020-06-21 chaoer

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。

 1 package lkl;
 2 
 3 import java.util.Arrays;
 4 
 5 ///下面演示了数组的初始化
 6 //包括对象数组和普通数组
 7 class Base{
 8     private static long counter;
 9     private final long id = counter++;
10     public String toString(){
11         return "Base"+id;
12     }
13 }
14 
15 
16 public class ArrayOptions {
17 
18     public static void main(String[] args){
19         Base[] a; ///只声明数组而不分配空间
20         Base[] b = new Base[5]; ///分配空间,默认初始化为null
21         System.out.println("b: "+Arrays.toString(b));
22 
23         Base[] c=new Base[4];
24         for(int i=0;i<c.length;i++){
25             if(c[i]==null){
26                 c[i]=new Base();
27             }
28         }
29 
30         Base[] d={new Base(),new Base(),new Base()}; ///聚集初始化语法(隐式的使用new)
31 
32         a=new Base[]{new Base(),new Base(),new Base()}; //动态聚集初始化
33 
34         System.out.println("a.length= "+a.length);
35         System.out.println("b.length= "+b.length);
36         System.out.println("c.length= "+c.length);
37         System.out.println("d.lenght= "+d.length);
38         a=d;
39         System.out.println("a.lenght= "+a.length);
40 
41 
42         int[] e; 
43         int[] f=new int[7]; ///分配空间以后会默认初始化为0
44         System.out.println(Arrays.toString(f));
45 
46         int[] g=new int[4];
47         for(int i=0;i<g.length;i++){
48             g[i]=i*i;
49         }
50         int[] h={1,2,3,4};
51 
52         //没有初始化就引用length，编译错误
53         //System.out.println("e.lenght= "+e.length);
54 
55         System.out.println("f.length= "+f.length);
56         System.out.println("g.length= "+g.length);
57         System.out.println("h.length= "+h.length);
58 
59         e=h;
60         System.out.println("e.length= "+e.length);
61         e=new int[]{3,4,3};
62         System.out.println("e.length= "+e.length);
63    }/*Output
64         b: [null, null, null, null, null]
65         a.length= 3
66         b.length= 5
67         c.length= 4
68         d.lenght= 3
69         a.lenght= 3
70         [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
71         f.length= 7
72         g.length= 4
73         h.length= 4
74         e.length= 4
75         e.length= 3
76    */
77 }

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。

 1 package lkl;
 2 
 3 import java.util.*;
 4 
 5 ///返回一个数组
 6 ///函数可以显示的声明返回一个数组
 7 ///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
 8 //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
 9 public class ReturnArray {
10 
11     private Random rand = new Random();
12     public int[] fun(int n){ ///返回一个具有大小为n的int类型数组
13         int[] a=new int[n];
14         for(int i=0;i<n;i++)
15             a[i]=rand.nextInt(1000);
16         return a;
17     }
18 
19     public static void main(String[] args){
20 
21        ReturnArray ret = new ReturnArray();
22         for(int i=1;i<=10;i++){
23             System.out.println(Arrays.toString(ret.fun(i)));
24         }
25     }/*
26         [627]
27         [181, 296]
28         [337, 415, 233]
29         [617, 607, 956, 897]
30         [985, 847, 965, 620, 302]
31         [955, 727, 320, 328, 741, 631]
32         [298, 532, 478, 116, 448, 718, 754]
33         [722, 531, 491, 183, 560, 410, 657, 20]
34         [95, 9, 491, 277, 431, 401, 556, 101, 871]
35         [600, 311, 221, 761, 9, 689, 664, 40, 167, 636]
36     */
37 }

3).多维数组 
java中的多维数组和C++中是类似的。

 1 package lkl;
 2 
 3 import java.util.Arrays;
 4 import java.util.*;
 5 
 6 ///多维数组的创建和初始化
 7 public class Multi {
 8 
 9     public static void main(String[] args){
10         int[][] a={{1,2,3},{4,5,6}};///花括号可以分隔每维
11 
12         int[][] b=new int[2][4]; ///默认初始化为0
13         Base[][] c = new Base[2][4]; ///对于对象数组也没有什么不同
14 
15         ///deepToString()方法可以将多维数组转换成多个String
16         System.out.println(Arrays.deepToString(a));
17 
18         System.out.println(Arrays.deepToString(b));
19         System.out.println(Arrays.deepToString(c));
20 
21 
22         ///数组中构成矩阵的每个向量都可以具有任意的长度
23         Random rand = new Random(56);
24 
25         int[][][] d=new int[rand.nextInt(8)][][];
26         for(int i=0;i<d.length;i++){
27             d[i]=new int[rand.nextInt(5)][];
28             for(int j=0;j<d[i].length;j++){
29                  d[i][j]=new int[rand.nextInt(4)];
30             }
31         }
32         System.out.println(Arrays.deepToString(d));
33     }
34     /*Output
35          [[1, 2, 3], [4, 5, 6]]
36          [[0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0]]
37          [[null, null, null, null], [null, null, null, null]]
38          [[[0], [0, 0, 0], [0]], [[0], []], [[], [0]], [], [[0, 0], [0, 0, 0], [0, 0], [0, 0]]]
39       */
40 }

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。

 1 package lkl;
 2 
 3 import java.util.Arrays;
 4 
 5 public class Functiion {
 6 
 7     public static void main(String[] args){
 8 
 9         //fill()函数可以允许我们用一个固定的值来进行填充
10         ///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
11         int[] a=new int[10];
12         Arrays.fill(a, 1); 
13         System.out.println(Arrays.toString(a));
14         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
15         Arrays.fill(a, 4,10,4);
16         System.out.println(Arrays.toString(a));
17     }/*Output
18           [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1]
19           [2, 2, 2, 2, 4, 4, 4, 4, 4, 4]
20         */
21     }

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。

 1 package lkl;
 2 
 3 import java.util.Arrays;
 4 
 5 //System类提供了一个arraycopy()函数用来进行数组的复制
 6 //这种复制比for循环快的多
 7 //arraycopy须要的参数有：源数组，表示从源数组开始复制的位置，
 8 ///目的数组，复制到目的数组的位置，以及复制元素的个数
 9 ///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
10 //引用，而不是对对象进行拷贝
11 public class ArrayCopy {
12 
13     public  static void main(String[] args){
14 
15         int[] a=new int[4];
16         int[] b=new int[6];
17         Arrays.fill(a, 10);
18         Arrays.fill(b, 20);
19         System.out.println("b= "+Arrays.toString(b));
20         System.arraycopy(a, 0, b, 2, 3);
21         System.out.println("b= "+Arrays.toString(b));
22 
23         Integer[] c=new Integer[10];
24         Integer[] d=new Integer[6];
25         Arrays.fill(c, new Integer(3));
26         Arrays.fill(d, new Integer(5));
27         System.out.println("c= "+Arrays.toString(c));
28         System.arraycopy(d, 1, c, 2, 3);
29         System.out.println("c= "+Arrays.toString(c));
30     }/*Output
31        b= [20, 20, 20, 20, 20, 20]
32        b= [20, 20, 10, 10, 10, 20]
33        c= [3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3]
34        c= [3, 3, 5, 5, 5, 3, 3, 3, 3, 3]
35     */
36 }

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。

 1 package lkl;
 2 
 3 import java.util.Arrays;
 4 
 5 //用于判断数组是否相等的方法
 6 ///Arrays.equals()
 7 //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
 8 
 9 class MyClass{
10     private int i;
11     public MyClass(int i){
12         this.i=i;
13     }
14     @Override//重写equals()函数
15     public boolean equals(Object t){
16         if(t==null) return false;
17         if(t.getClass()!=MyClass.class)
18             return false;
19         return  ((MyClass)t).i==this.i;
20     }
21 }
22 
23 public class ArrayEquals {
24 
25     public static void main(String[] args){
26 
27         int[] a1=new int[10];
28         int[] a2=new int[10];
29         Arrays.fill(a1, 11);
30         Arrays.fill(a2, 11);
31         System.out.println(Arrays.equals(a1, a2));
32         a1[2]=10;
33         System.out.println(Arrays.equals(a1, a2));
34 
35         //如果是我们自己定义类型的数组就有可能出问题了
36         ///必须要自己重写equals()函数，提供相等的标准
37         MyClass[] m1=new MyClass[4];
38         MyClass[] m2=new MyClass[4];
39         Arrays.fill(m2, new MyClass(3));
40         Arrays.fill(m1, new MyClass(3));
41         System.out.println("m1==m2? "+Arrays.equals(m1,m2));
42     }/*
43         true
44         false
45         m1==m2? true
46     */
47 }

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。

 1 package lkl;
 2 import java.lang.*;
 3 import java.util.*;
 4 //有时候我们需要自定义如何比较对象
 5 //为此有两种方法可以实现，第一种就是实现java.lang.Comparable接口
 6 //另一种方法就是实习Comparator接口
 7 
 8 public class CompType implements Comparable<CompType>{
 9      int i;
10      int j;
11 
12     public CompType(int n1,int n2){
13         i=n1; j=n2;
14     }
15 
16     public String toString(){
17         return "[ i= "+i+" j= "+j+"]";
18     }
19 
20     //先按i的大小排序，i相等就按j大小排序
21     ///实现Comparable接口就必须实现CompareTo()方法
22     ///compareTo()的返回值只有三种，-1,0,1，分别表示小于，等于，大于
23     public int compareTo(CompType T){
24         if(i==T.i){
25             return (j<T.j?-1:(j==T.j?0:1));
26         }
27         return (i<T.i?-1:(i==T.i?0:1));
28     }
29 
30     public static void main(String[] args){
31         Random rand = new Random(45);
32         CompType[] ct=new CompType[4];
33         for(int i=0;i<4;i++)
34              ct[i]=new CompType(rand.nextInt(10),rand.nextInt(12));
35 
36         System.out.println("排序之前： ");
37         for(int i=0;i<4;i++){
38             System.out.println(ct[i]);
39         }
40         Arrays.sort(ct);
41 
42         System.out.println("\n排序之后：");
43         for(int i=0;i<4;i++){
44             System.out.println(ct[i]);
45         }
46     }/*
47         排序之前： 
48         [ i= 9 j= 3]
49         [ i= 1 j= 8]
50         [ i= 7 j= 3]
51         [ i= 1 j= 3]
52 
53         排序之后：
54         [ i= 1 j= 3]
55         [ i= 1 j= 8]
56         [ i= 7 j= 3]
57         [ i= 9 j= 3]
58     */
59 }

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。

 1 package lkl;
 2 
 3 import java.util.*;
 4 
 5 ///自己实现Comparator接口，定义排序标准,实现compare()函数
 6 ///排序时传入一个Comparator对象
 7 ///下面的定义表示的是处理CompType类型的比较
 8 class MyComparator implements Comparator<CompType>{
 9     public int compare(CompType t1,CompType t2){
10         if(t1.i==t2.i){
11             return (t1.j<t2.j?-1:(t1.j==t2.j?0:1));
12         }
13         return (t1.i<t2.i?-1:(t1.j==t2.j?0:1));
14     }
15 }
16 
17 public class ComapratorTest {
18 
19     public static void main(String[] args){
20         Random rand = new Random(45);
21         CompType[] ct=new CompType[4];
22         for(int i=0;i<4;i++)
23              ct[i]=new CompType(rand.nextInt(10),rand.nextInt(12));
24         System.out.println("排序之前： ");
25         for(int i=0;i<4;i++){
26             System.out.println(ct[i]);
27         }
28         Arrays.sort(ct,new MyComparator());
29         System.out.println("\n排序之后：");
30         for(int i=0;i<4;i++){
31             System.out.println(ct[i]);
32         }
33     }
34 }

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)。

 1 package lkl;
 2 import java.util.*;
 3 
 4 ///数组的排序与查找问题
 5 ///java中内置了排序算法，可以对各种类型的数组进行排序
 6 ///只要该对象实现了Comparable接口或具有相关联的Comparator
 7 ///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
 8 //“快速排序”以及针对对象设计的稳定归并排序
 9 
10 ///对排序以后的数组我们可以直接使用内置的二分查找
11 //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）
12 //在使用binarySearch()时也需要提供同样的
13 public class ArraySort {
14 
15     public static void main(String[] args){
16         Random rand= new Random(330);
17         int[] a=new int[10];
18         for(int i=0;i<10;i++)
19             a[i]=rand.nextInt(20);
20        int t=a[4];
21         System.out.println("排序前： ");
22         System.out.println(Arrays.toString(a));
23         Arrays.sort(a);
24         System.out.println("排序后：");
25         System.out.println(Arrays.toString(a));
26 
27         System.out.println("二分查找"+t+"的位置为为："+Arrays.binarySearch(a, t));
28 
29 
30         ///下面是对前面对象数组二分的演示
31         CompType[] ct=new CompType[4];
32         for(int i=0;i<4;i++)
33              ct[i]=new CompType(rand.nextInt(10),rand.nextInt(12));
34         CompType T =ct[2];
35         System.out.println("T= "+T);
36         Arrays.sort(ct,new MyComparator());
37         System.out.println("排序之后");
38         for(int i=0;i<4;i++){
39             System.out.println(ct[i]);
40         }
41         System.out.println("T的位置为"+Arrays.binarySearch(ct, T,new MyComparator()));
42     }
43 }

 

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