集合
我们接下来要学习的内容是Java基础中一个很重要的部分：集合
1 Collection接口
1.1 集合前言
Java语言的java.util包中提供了一些集合类,这些集合类又称之为容器
提到容器不难想到数组,集合类与数组最主要的不同之处是,数组的长度是固定的,集合的长度是可变的，而数组的访问方式比较单一,插入/删除等操作比较繁琐,而集合的访问方式比较灵活
常用的集合类有List集合,Set集合,Map集合,其中List集合与Set集合继承了Collection接口,各个接口还提供了不同的实现类.
1.2 集合概念
集合的英文名称是Collection,是用来存放对象的数据结构,而且长度可变,可以存放不同类型的对象,并且还提供了一组操作成批对象的方法.Collection接口层次结构 中的根接口,接口不能直接使用,但是该接口提供了添加元素/删除元素/管理元素的父接口公共方法.
由于List接口与Set接口都继承了Collection接口,因此这些方法对于List集合和Set集合是通用的.
1.3 集合的继承结构
Collection接口
List 接口【数据有下标，有序，可重复】ArrayList子类
LinkedList子类
Set 接口【数据无下标，无序，不可重复】HashSet子类
Map 接口【键值对的方式存数据】HashMap子类
1.4 Collection方法速查表
1.5 练习:Collection接口测试
创建包: cn.tedu.collection
创建类: TestCollection.java
package cn.tedu.collection;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
/**本类用于测试Collection接口*/
public class TestCollection {
public static void main(String[] args) {
//1.创建Collection相关的对象
//Collection c = new Collection();//报错，因为Collection是接口
//<Integer>是泛型，用来约束集合中的数据类型，不能是基本类型，必须是引用类型
Collection<Integer> c = new ArrayList<>();
//2.1测试集合中的常用方法--单个集合间的操作
c.add(100);//向集合中添加元素 Ctrl+D快速向下复制
c.add(200);//向集合中添加元素
c.add(300);//向集合中添加元素
c.add(400);//向集合中添加元素
c.add(500);//向集合中添加元素
System.out.println(c);//直接打印集合，查看集合中的元素
// c.clear();//清空当前集合中的所有元素
// System.out.println(c);
System.out.println(c.hashCode());//获取集合对象的哈希码值
System.out.println(c.toString());//打印集合的具体元素
System.out.println(c.equals(200));//false,集合对象c与值200是否相等
System.out.println(c.contains(200));//true,c集合中是否包含指定元素200
System.out.println(c.isEmpty());//false，判断集合是否为空
System.out.println(c.remove(100));//true,移除集合中的指定元素，成功返回true
System.out.println(c);//[200, 300, 400, 500]
System.out.println(c.size());//4,返回集合的元素个数
Object[] array = c.toArray();//将指定的集合转为数组Object[]
System.out.println(Arrays.toString(array));//[200, 300, 400, 500]
//2.2测试多个集合间的操作
Collection<Integer> c2 = new ArrayList<>();//创建第2个集合
c2.add(2);//向c2集合添加元素
c2.add(4);//向c2集合添加元素
c2.add(5);//向c2集合添加元素
System.out.println(c2);//查看c2集合中的元素
c.addAll(c2);//把c2集合的所有元素添加到c集合当中
System.out.println(c);//c2集合的所有元素追加到了c集合末尾
System.out.println(c2);//c2集合本身没有任何改变
//当前集合c是否包含指定集合c2中的所有元素
System.out.println(c.containsAll(c2));
System.out.println(c.contains(200));//c是否包含单个指定元素200
System.out.println(c.removeAll(c2));//删除c集合中属于c2集合的所有元素
System.out.println(c);
System.out.println(c.add(5));
System.out.println(c);
System.out.println(c.retainAll(c2));//取c集合与c2集合的交集(公共元素)
System.out.println(c);//[5]
//3.迭代集合/遍历集合
/**迭代步骤：
* 1.获取集合的迭代器 c.iterator();
* 2.判断集合中是否有下一个可迭代的元素 it.hasNext()
* 3.获取当前迭代到的元素 it.next()*/
Iterator<Integer> it = c.iterator();
while(it.hasNext()){
Integer num = it.next();
System.out.println(num);
}
}
}
为了更好的理解集合，我们需要首先引入一个概念：泛型
2 泛型
2.1 概念
我们可以观察一下，下面的代码中有什么元素是我们之前没见过的呢?
其实就是< ? >的部分,它就是泛型
泛型是（Generics）JDK1.5 的一个新特性，通常用来和集合对象一起使用
泛型概念非常重要，它是程序的增强器，它是目前主流的开发方式
2.2 作用
那泛型有什么作用呢？
我们可以把泛型理解成一个“语法糖”，本质上就是编译器为了提供更好的可读性而提供的一种小手段，小技巧，虚拟机层面是不存在所谓“泛型”的概念的。是不有点神奇，不知所云，别着急等我讲完你就清楚了。
我们可以通过泛型的语法定义<>,来约束集合中元素的类型,编译器可以在编译期根据泛型约束提供一定的类型安全检查，这样可以避免程序运行时才暴露BUG,代码的通用性也会更强
泛型可以提升程序代码的可读性,但是它只是一个“语法糖”(编译后这样的部分会被删除,不出现在最终的源码中),所以不会影响JVM后续运行时的性能.
2.3 泛型示例
示例1 : 我们创建一个ArrayList,看到eclipse发出黄线警告,这是为什么呢?
原因:ArrayList定义时使用了泛型,在声明时需要指定具体的类型 
我们把这个”<>”的方式称之为泛型,那么泛型有什么样的作用呢?就是在编译阶段检查传入的参数是否正确
有了泛型,我们可以看到要求存放的是String类型,而测试时存放的是int类型的100,所以编译器报错:
类型List的add方法要求添加的类型为String类型,int类型不匹配,不能正确存入
2.4 泛型声明
泛型可以在接口 类 方法上使用
在方法的返回值前声明了一个,表示后面出现的E是泛型,而不是普通的java变量
2.5 常用名称
2.6 练习:泛型测试
创建包: cn.tedu. generic
创建类: TestGeneric1.java
package cn.tedu.generic;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**本类用于测试泛型的优点*/
public class TestGeneric1 {
public static void main(String[] args) {
/**1.泛型是怎么来的?--想要模拟数组的数据类型检查*/
String[] a = new String[5];//创建一个用来存放String类型数据的数组,长度为5
a[2] = "泡泡";
a[4] = "涛涛";
//数组的好处:在编译时期检查数据的类型,如果不是要求的类型会在编译器就报错
//a[0] = 1;
//a[1] = 8.8;
//a[3] = 'c';
/**2.泛型通常会结合着集合一起使用*/
List list = new ArrayList();//注意导包:java.util...
//没有泛型,数据类型根本没有约束 -- 太自由!!!
list.add("江江");
list.add(1);
list.add(8.8);
list.add('a');
System.out.println(list);//通过打印查看集合中的元素
/**3.引入泛型--主要目的是想通过泛型来约束集合中元素的类型<?>*/
/**4.泛型的好处:可以把报错的时机提前,在编译期就报错,而不是运行后抛出异常
* 在向集合中添加元素时,会先检查元素的数据类型,不是要求的类型就编译失败
* */
List<String> list2 = new ArrayList<String>();//注意导包:java.util...
list2.add("雷神");//约束了类型以后,只可以传String参数
//list2.add(1);
//list2.add(8.8);
//list2.add('d');
/**5.<type>--type的值应该如何写?
* 需要查看要存放的数据类型是什么,根据类型进行定义
* 但是type必须是引用类型,不是基本类型
*/
//List<int> list3 = new ArrayList<int>();//注意导包:java.util...
List<Integer> list3 = new ArrayList<Integer>();//注意导包:java.util...
list3.add(100);
list3.add(200);
System.out.println(list3);
}
}
2.7 练习:泛型测试2
创建包: cn.tedu. generic
创建类: TestGeneric2.java
package cn.tedu.generic;
/**本类用来测试泛型的优点2*/
public class TestGeneric2 {
public static void main(String[] args) {
//需求:打印指定数组中的所有元素
Integer[] a = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
print(a);
String[] b = {"大哥","二哥","三哥","四哥","五哥","六哥","小弟"};
print(b);
Double[] c = {6.0,6.6,6.66,6.666,6.6666};
print(c);
}
/**1.泛型可以实现通用代码的编写,使用E表示元素的类型是Element类型 -- 可以理解成神似多态*/
/**2.泛型的语法要求:如果在方法上使用泛型,必须两处同时出现,一个是传入参数的类型,一个是返回值前的泛型类型,表示这是一个泛型*/
private static <E> void print(E[] e) {
for(E d :e) {
System.out.println(d);
}
}
// public static void print(Double[] c) {
// for(Double d : c) {
// System.out.println(d);
// }
// }
//
// public static void print(String[] b) {
// for(String s : b) {
// System.out.println(s);
// }
// }
//
// public static void print(Integer[] a) {
// //使用普通循环遍历数组比较复杂,引入高效for循环
// //普通循环的好处是可以控制循环的步长(怎么变化)
// for (int i = 0; i < a.length; i=i+2) {
// System.out.println(a[i]);
// }
// /**
// * 高效for/foreach循环--如果只是单纯的从头到尾的遍历,使用增强for循环
// * 好处:比普通的for循环写法简便,而且效率高
// * 坏处:没有办法按照下标来操作值,只能从头到尾依次遍历
// * 语法:for(1 2 : 3){代码块} 3是要遍历的数据 1是遍历后得到的数据的类型 2是遍历起的数据名
// */
// for(Integer i : a) {
// System.out.print(i);
// }
// }
}
3 List接口
3.1 概述
有序的colletion(也称为序列).此接口的用户可以对列表中的每个元素的插入位置进行精确的控制,用户可以根据元素的整数索引(在列表中的位置)来访问元素,并搜索列表中的元素.
3.2 特点
- 元素都有下标
- 数据是有序的
- 允许存放重复的元素
3.3 List方法速查表
3.4 练习:List接口测试
创建包: cn.tedu.collection
创建类: TestList.java
package cn.tedu.collection;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
/**本类用于测试List接口*/
public class TestList {
public static void main(String[] args) {
//1.创建List的多态对象，注意List是接口，不可实例化
List<String> list = new ArrayList<String>();
//2.测试继承自Collection中的方法
list.add("大力娃");//向list集合中存入数据
list.add("千顺娃");
list.add("头铁娃");
list.add("喷火娃");
list.add("喷水娃");
list.add("隐身娃");
list.add("小紫娃");
System.out.println(list);//查看集合中的元素
// list.clear();//清空集合
// System.out.println(list);
System.out.println(list.contains("喷火娃"));//true,判断集合是否包含指定元素
System.out.println(list.equals("喷水娃"));//false,集合对象与String数据不等
System.out.println(list.isEmpty());//false,判断集合是否为空
System.out.println(list.remove("小紫娃"));//移除集合中指定的元素
System.out.println(list.size());//6，获取集合中元素的个数
System.out.println(Arrays.toString(list.toArray()));//将集合转成数组
//3.测试List接口自己的方法--List有序，可以根据索引来操作集合中的元素
list.add("小蝴蝶");//追加在最后
list.add(1,"蛇精");//在指定的索引处添加元素
list.add(3,"小蝴蝶");//在指定的索引处添加元素
System.out.println(list);
System.out.println(list.indexOf("小蝴蝶"));//3,获取指定元素第一次出现的索引
System.out.println(list.lastIndexOf("小蝴蝶"));//8，获取指定元素最后一次出现的索引
System.out.println(list);
//根据索引删除元素，并将被删除的元素返回
System.out.println(list.remove(5));
System.out.println(list);
System.out.println(list.get(3));//获取指定索引处的元素
System.out.println(list.set(7,"蝎子精"));//修改指定索引处元素的值为蝎子精
System.out.println(list);
//4.测试集合间的操作
List<String> list2 = new ArrayList<>();//创建第2个集合
list2.add("1");//向集合2中添加元素
list2.add("2");
list2.add("3");
list2.add("4");
System.out.println(list2);//查看集合中的元素
//将2集合的所有元素添加到list集合中
System.out.println(list.addAll(list2));
//将2集合的所有元素添加到list集合的指定位置
System.out.println(list.addAll(1,list2));
System.out.println(list);
//判断list集合中是否包含list2集合中的所有元素
System.out.println(list.containsAll(list2));
//移除list集合中属于list2集合中的所有元素
System.out.println(list.removeAll(list2));
System.out.println(list);
}
}
3.5 练习:List接口测试2
创建包: cn.tedu.collection
创建类: TestList2.java
package cn.tedu.collection;
import java.lang.reflect.Array;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
import java.util.ListIterator;
/**本类用于进一步测试List接口*/
public class TestList2 {
public static void main(String[] args) {
//1.创建List接口的多态对象
List<String> list = new ArrayList<>();
//2.向创建好list集合添加元素
list.add("喜羊羊");
list.add("美羊羊");
list.add("懒羊羊");
list.add("沸羊羊");
list.add("小肥羊");
list.add("肥羊卷");
System.out.println(list);
//3.测试集合的迭代
/**集合的迭代方式：
* 1.for循环
* 2.高效for循环
* 3.iterator
* 4.listIterator
* */
//方式一：因为List集合是有序的，元素有下标的，所以可以根据下标进行遍历
//从哪开始：0 到哪结束：list.size()-1 如何变化++
for(int i = 0;i<list.size();i++){
//根据本轮循环遍历到的索引值获取对应的集合元素
System.out.println(list.get(i));
}
System.out.println("************方式一*************");
//方式二：因为普通for循环遍历效率低，语法复杂，所以使用高效for来遍历
//格式for(本轮遍历到的元素类型 元素名 ：要遍历的内容名){循环体}
for( String s : list){
System.out.println(s);
}
System.out.println("************方式二*************");
//方式三：从父接口中继承过来的迭代器iterator
//1.获取对应的迭代器对象
Iterator<String> it = list.iterator();
//2.通过刚刚获取到的迭代器循环迭代集合中的所有元素
while(it.hasNext()){//判断是否仍有下一个元素可以迭代
System.out.println(it.next());//打印当前获取到的元素
}
System.out.println("************方式三*************");
/**方式四：listIterator属于List接口特有的迭代器
* Iterator<E>--父接口--hasNext() next()
* ListIterator<E>--子接口--除了父接口的功能以外
* 还有自己的特有功能，比如逆序遍历，添加元素等等，但是不常用
* public interface ListIterator<E>extends Iterator<E>
* */
ListIterator<String> it2 = list.listIterator();
while(it2.hasNext()){
System.out.println(it2.next());
}
System.out.println(list);
System.out.println("listIterator的逆序遍历：");
ListIterator<String> it3 = list.listIterator();
while(it3.hasNext()){//判断是否有下一个元素可迭代
System.out.println(it3.next());//打印当前迭代到的元素
if(!it3.hasNext()){//直到迭代器没有下一个元素可迭代--到最后了
System.out.println("开始逆序迭代：");
while (it3.hasPrevious()){//判断是否有上一个元素可迭代
System.out.println(it3.previous());//打印获取到的上一个元素
}
break;//终止循环，不然会一直从头到尾，再从尾到头迭代
}
}
}
}
4 ArrayList
4.1 概述
- 存在java.util包中
- 内部是用数组结构存放数据,封装数组的操作,每个对象都有下标
- 内部数组默认的初始容量是10,如果不够会以1.5倍的容量增长
- 查询快,增删数据效率会低
4.2 创建对象
4.3 练习:ArrayList测试
创建包: cn.tedu.collection
创建类: TestArrayList.java
package cn.tedu.list;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.ListIterator;
/**本类用于ArrayList相关测试*/
public class TestArrayList {
public static void main(String[] args) {
//1.创建对应的集合对象
/**底层会自动帮我们创建数组来存放对象，并且数组的初始容量是10*/
ArrayList<Integer> list = new ArrayList();
//2.向集合中添加元素，用于测试
list.add(100);
list.add(200);
list.add(300);
list.add(400);
list.add(400);
list.add(300);
System.out.println(list);
//3.测试常用方法
//list.clear();//清空集合
//System.out.println(list);//[]
//false,是否包含指定元素“100”，这是String不是Integer,不包含
System.out.println(list.contains("100"));
System.out.println(list.get(0));//100,根据下标获取元素
System.out.println(list.indexOf(400));//3，判断指定元素第一次出现的位置
System.out.println(list.lastIndexOf(400));//4，判断指定元素最后一次出现的位置
System.out.println(list.remove(1));//200,移除指定位置处的元素
//System.out.println(list.remove(300));
/**上面的代码会报错：数组下标越界：index:300 size:5
* 主要是因为List中有两个重载的remove(),如果传入的是300
* 会认为是int类型的index索引，所以如果想指定元素删除数据
* 需要把int类型的300手动装箱成Integer类型*/
System.out.println(list.remove(Integer.valueOf(300)));
System.out.println(list.set(2,777));//修改指定索引处的元素的值为777
System.out.println(list.size());//获取列表中元素的个数
//4.进行集合的迭代
//方式1：for循环
System.out.println("方式一：for循环迭代");
for(int i = 0;i <= list.size()-1 ; i++){
System.out.println(list.get(i));
}
//方式2：高效for循环
System.out.println("方式二：高效for循环迭代");
//for(本轮遍历到元素的类型 元素名 ： 要遍历的集合名){循环体}
for(Integer t : list){
System.out.println(t);
}
//方式3：iterator迭代器
System.out.println("方式三：iterator迭代器：");
//获取迭代器对象
Iterator<Integer> it = list.iterator();
//循环迭代集合中的所有元素
while(it.hasNext()){//判断是否有下一个元素可迭代，如果有，继续循环
System.out.println(it.next());//打印本轮迭代到的元素
}
//方式4：listIterator
System.out.println("方式四：list独有的迭代器listIterator");
//获取迭代器对象
ListIterator<Integer> it2 = list.listIterator();
//循环迭代集合中的所有元素
while(it2.hasNext()){//判断是否有下个元素可迭代
System.out.println(it2.next());//打印本轮迭代到的元素
}
}
}
5 LinkedList
5.1 概述
链表,两端效率高,底层就是链表实现的
5.2 创建对象
LinkedList() 构造一个空列表
5.3 常用方法
void addFirst(E e) 添加首元素
void addLast(E e) 添加尾元素
E getFirst() 获取首元素
E getLast() 获取尾元素
E element() 获取首元素
E removeFirst() 删除首元素
E removeLast() 删除尾元素
boolean offer(E e) 添加尾元素
boolean offerFirst(E e) 添加首元素
boolean offerLast(E e) 添加尾元素
E peek() 获取首元素
E peekFirst() 获取首元素
E peekLast() 获取尾元素
E poll() 返回并移除头元素
E pollFirst() 返回并移除头元素
E pollLast() 返回并移除尾元素
5.4练习:LinkedList测试
创建包: cn.tedu.collection
创建类: TestLinkedList.java
package cn.tedu.colletion;
import java.util.LinkedList;
/**本类用于测试LinkedList的相关测试*/
public class TestLinkedList {
public static void main(String[] args) {
//1.创建对象
LinkedList<String> list = new LinkedList();
//2.添加数据
list.add("孙悟空");
list.add("猪八戒");
list.add("唐三藏");
list.add("沙师弟");
list.add("白龙马");
System.out.println(list);
//3.1自行测试从collection继承过来的共性方法测试
//3.2 LinkedList特有方法测试
list.addFirst("蜘蛛精");//添加首元素
list.addLast("玉兔精");//添加尾元素
System.out.println(list);
System.out.println(list.getFirst());//获取首元素
System.out.println(list.getLast());//获取尾元素
System.out.println(list.removeFirst());//移除首元素,成功移除会返回移除的数据
System.out.println(list);
System.out.println(list.removeLast());//移除尾元素,成功移除会返回移除的数据
System.out.println(list);
//4.其他测试
//4.1创建对象
LinkedList<String> list2 = new LinkedList();
//4.2添加数据
list2.add("水浒传");
list2.add("三国演义");
list2.add("西游记");
list2.add("红楼梦");
System.out.println(list2);
System.out.println(list2.element());//获取但不移除此列表的首元素(第一个元素)
/**别名:查询系列*/
System.out.println(list2.peek());//获取但不移除此列表的首元素(第一个元素)
System.out.println(list2.peekFirst());//获取但不移除此列表的首元素(第一个元素)
System.out.println(list2.peekLast());//获取但不移除此列表的尾元素(最后一个元素)
/**别名:新增系列*/
System.out.println(list2.offer("遮天"));//将指定元素添加到列表末尾
System.out.println(list2.offerFirst("斗罗大陆"));//将指定元素插入列表开头
System.out.println(list2.offerLast("斗破苍穹"));//将指定元素插入列表末尾
System.out.println(list2);
/**别名:移除系列*/
System.out.println(list2.poll());//获取并且移除此列表的首元素(第一个元素),成功移除,返回移除元素
System.out.println(list2.pollFirst());//获取并且移除此列表的首元素(第一个元素),成功移除,返回移除元素,如果此列表为空,则返回null
System.out.println(list2.pollLast());//获取并且移除此列表的尾元素(最后一个元素),成功移除,返回移除元素,如果此列表为空,则返回null
System.out.println(list2);
}
}
6 扩展: ArrayList扩容
ArrayList相当于在没指定initialCapacity时就是会使用延迟分配对象数组空间，当第一次插入元素时才分配10（默认）个对象空间。假如有20个数据需要添加，那么会分别在第一次的时候，将ArrayList的容量变为10；之后扩容会按照1.5倍增长。也就是当添加第11个数据的时候，Arraylist继续扩容变为10*1.5=15；当添加第16个数据时，继续扩容变为15 * 1.5 =22个
ArrayList没有对外暴露其容量个数，查看源码我们可以知道，实际其值存放在elementData对象数组中，那我们只需拿到这个数组的长度，观察其值变化了几次就知道其扩容了多少次。怎么获取呢？只能用反射技术了。
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