Thinking in Java——集合(Collection)

Posted 2020-07-08 技术丶从积累开始

一、ArrayList的使用（略）

二、容器的基本概念

(一)、Collection是集合类的基本接口

主要方法：

public interface Collection<E>{
  boolean add(E element);//向集合中添加元素，E代表泛型
  Iterator<E> iterator();//返回实现了Iterator接口的对象
}

关于：Iterator之后讲解。

(二)、实现了Collection的子类:

List：按照顺序插入保存元素。                  Set:该容器内不能有重复的元素                     Queue：按照队列的规则决定对象的顺序

(三)、Map接口

定义：一组成对的“键值对”对象，使用key查找value

注：Map这是单独的接口，不属于Collection，所以以map结尾的类都不属于Collection

(四)、根据上诉分析使用容器

1、ArrayList向上转型为Collection，并通过Collection添加处理数据。(运用到的技术：父类引用指向子类对象，调用子类的方法)

public class UpToCollection {
    public static void main(String [] args){
        ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList();
        for(int i=0; i<5; ++i){
            arrayList.add(i);
        }
        Collection<Integer> collection = arrayList;
        collection.add(5);
        //这里使用了foreach循环，只要实现了Iterator接口就能够使用foreach
        //Collection没有List的get方法，需要用Iterator来进行遍历
        for(Integer i: collection){
            System.out.println(i);
        }
    }
}

View Code

2、添加一组元素

public class AddElementToCollection {
    public static void main(String[]args){
        
        Collection<Integer> collection = new ArrayList<Integer>(Arrays.asList(1,2,3,4,5,6));
        //知识点1：利用Arrays这个静态类，将数组，或者一列数字转换为List
        //知识点2：ArrayList可以嵌套List创建
        /*知识点3：为什么不可以Collection<Integer> collection = 
         * Arrays.asList(1,2,3,4,5,6);,发现创建并没有问题，但是到下文的时候使用
         * collection.addAll(Arrays.asList(datas));是会报错的
         * 原因：因为Arrays.asList(1,2,3,4,5,6)创建的List是固定长度的List
         * 所以是无法执行add()方法的。
         */
        Integer [] datas = {7,8,9,10};
        /*知识点4：必须使用Integer作为类，不能使用int,否则会报错
         *因为之前Collection<Integer> collection，已经将泛型定为Integer
         *所以不能使用引用类型，得到输入的泛型是什么，就需要建立什么类的数组
        */
        collection.addAll(Arrays.asList(datas));
        for(Integer i: collection){
            System.out.println(i);
        }
        //上文为通过Collection往List中添加一组数据（数组，或者自定义的数据）,下文介绍另一种方法
        
        Collections.addAll(collection, 11,12,13,14,15,16);
        Collections.addAll(collection, datas);
        //注：这是Collections类不是Collection类
    }
}

AddElementToCollection

Collection添加元素的方法  优点：方法运行效率快。  缺点：但是需要创建一个Collection类，来作为对象

Collections添加元素的方法 优点：方便，不需要创建Collection类。

3、Collection类型的作用：统一类型添加，删除。。。（统一遍历是由Iterator确定的）

public class CollectionEffect {
    //统一各种容器，只需要一种方法就能添加,删除
    public static void main(String[] args){
        print(fill(new ArrayList<String>()));
        print(fill(new HashSet<String>()));
        print(fill(new HashMap<String,String>()));
    }
    //Collection接口的集合
    public static Collection<String> fill(Collection<String> c){
        c.add("dog");
        c.add("cat");
        c.add("pig");
        return c;
    }
    //重载fill方法，提供Map接口
    public static Map<String,String> fill(Map<String,String> map){
        map.put("dog", "pig");
        map.put("cat","small");
    
        return map;
    }
    
    public static void print(Collection<String> c){
        
    }
    
    public static void print(Map<String,String> map){
        
    }
}

CollectionEffect

三、迭代器(Iterator)

作用：统一遍历各种容器

接口方法：

public interface Iterator<E>{
  E next();//获取下一个元素
  boolean hasNext();//查看是否存在下一个元素
  void remove();//移除元素
}

Iterator

 注意：1.在使用next()方法前需要使用hasNext();

         2.next()和remove()是成对存在的。

使用：

public class UseIterator {
    public static void main(String[]args){
        ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList();
        for(int i=0; i<5; ++i){
            arrayList.add(i);
        }
        //获取Iterator，该方法是从Collection接口继承下来的
        Iterator<Integer> iterator = arrayList.iterator();
        //使用
        while(iterator.hasNext()){
            Integer x = iterator.next();
            System.out.println(x);
            iterator.remove();
        }
    }
}

UseIterator

统一遍历：修改CollectionEffect.java中的print方法，

//...接上文
public static void print(Iterator<String> iterator){
    while(iterator.hasNext()){
        System.out.println(iterator.next());
    }
}
    

CollectionEffect

四、具体的集合

①、ArrayList：可动态增长和缩减的数组，便于搜索，不利于插入和删除。   详解：略。

②、LinkedList：由链表组成的序列，便于插入，和删除，不利于查找。LinkedList还提供了使用其做栈和队列或双端队列的方法。导致LinkedList的Iterator与其他集合不同，所以等会会统一介绍。

让LinkedList实现Stack(已经有了Stack这个类，但是LinkedList可以产生更好的Stack)：

public class LinkedListStack<T> {
    private LinkedList<T> mLinkedList;
    public LinkedListStack(){
        mLinkedList = new LinkedList<T>();
    }
    //入栈
    public void push(T view){
        mLinkedList.add(view);
    }
    //获取栈顶元素
    public T peek(){
        return mLinkedList.getFirst();
    }
    //移除栈顶元素
    public T pop(){
        return mLinkedList.removeFirst();
    }
    
    public boolean isEmpty(){
        return mLinkedList.isEmpty();
    }
    public String toString(){
         return mLinkedList.toString();
    }
}

LinkedListStack

其他暂不实现。

LinkedList的迭代器ListIterator

1、只能用于各种List类的方法。

2、作用：Iterator只能向前移动，ListIterator可以双向移动。

public class UseListIterator {
    public static void main(String[] args){
        LinkedList<Integer> linkedList = new LinkedList<Integer>();
        for(int i=0; i<10; ++i){
            linkedList.add(i);
        }
        //获取ListIterator
        ListIterator<Integer> listIterator = linkedList.listIterator();
        //linkedList.listIterator(3); 让Iterator从第三这个位置开始遍历
        while(listIterator.hasNext()){
            int i = listIterator.next();
            System.out.println(i);
            //新特性 1:能够修改当前位置的数据
            listIterator.set(5);
            //特性2：能够向前移动，并获取数据
            listIterator.hasPrevious();
            listIterator.previous();
        }
    }
}

UseListIterator

③、Set：不保存重复的元素。

散列集(Hasing)：读取数据不按照存储数据时候的排序（随机排序），能够快速查找到所需要的对象。

原理：散列表为每个对象计算一个整数，称为散列码。散列码是由对象实例域产生的整数（具体产生的算法不管）、

注：如果是自定义类，就要负责实现这个类的hashCode，自己实现的hashCode方法要与equals方法兼容（就是如果有一个返回true则全都应该返回true）

在JAVA中散列表由链表数组实现（就是有一串数组，每个数组存放的是一个链表），这串数组中的每个位置叫做“桶”。

桶的作用：解决散列码相同的情况、当散列码相同的时候就将该数据放入桶的链表中。之后查询到该桶的时候遍历该桶的链表。

小知识：当插入的数据太多，有可能导致桶被沾满的情况，所以当桶被占用超过75%的时候，就会进行再散列（创建新的表增加桶的数量，将旧表的数据移到新表）。

树集(Tree):是一个有序集合，可以用任何顺序将元素插入到集合中，但遍历取出的时候，每个值自动按照排序后的顺序实现。(每将一个元素添加到树中，都被放置到正确的位置)

问：Tree如何知道希望每个元素怎样排列？

重写Comparator接口，并传入到TreeSet<E>中。

public class UseTreeSet {
    public static void main(String[]args){
        //为TreeSet添加比较的逻辑
        Comparator<Integer> compatator = new Comparator(){

            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                // TODO Auto-generated method stub
                //这里写逻辑
                return 0;
            }
            
        };
        TreeSet<Integer> treeSet = new TreeSet(compatator);
    }
}

UseTreeSet

 所以说：要使用TreeSet的步骤是①、创建类并实重写equal()和hashCode()②、创建Comparator接口，并重写coparator()方法 ③、将Comparator对象传入TreeSet中

队列（Queen）：ArrayDeque和LinkedList实现。且这两个类都实现了双端队列（就是在链表的头尾都可进行添加和删除），LinkedList实现了Queue接口ArrayDeque实现了Deque接口。同时还有一个特殊的队列“优先级队列（Priority queue）”，任意插入，按照优先级的排列进行读取。（优先级是跟Tree一样，通过重写Coparator接口来进行排序的，如果没有重写Coparator则进行自然排序——调用对象equal()方法）。

映射表(Map)：通过自己设置的键(key)查找对应的值(value)。因为Map不属于Collection那么，如何遍历Map的key,或Map的value，还有key与value同时遍历

1、遍历键的信息

HashMap<String,String> map = new HashMap();
        map.put("123","asda");
        map.put("234","zxczxc");
        map.put("asd", "zxcdd");
        //遍历Map中的所有键
        Set<String> set = map.keySet();//通过获取Set映射表中的所有的键
        //注：该Set不是HashSet也不是TreeSet，只是实现了Set接口的类
        for (String str : set){
            System.out.println(str);
        }

遍历键的信息

2、遍历值的信息

//接上
        //遍历所有值
        Collection<String> collection = map.values();//获取Collection获取值
        for (String str : collection){
            System.out.println(str);
        }

遍历值

3、全部遍历

        //全部遍历
        for (Map.Entry<String,String> mapData : map.entrySet()){
            String key = mapData.getKey();
            String value = mapData.getValue();
        }

View Code

五、自定义Collection和Iterator

1、通过继承Collection接口实现方法   缺点：Collection需要重写的方法太多了，需要耗费大量的精力

2、所以JAVA提供了AbstactCollection方法，完成了大部分Collection方法   缺点：当一个类已经继承其他类的时候，必须重写Collection。

3、直接重写Iterator接口。