java:集合总结

「爱情、让人受尽委屈。」 2022-08-02 14:36 180阅读 0赞

集合的特点：只用于存储对象，集合长度可变，可以存储不同类型的对象

Java中常用的两个主要集合体系：

Collection接口

|----List接口

|----Vector类

|----ArrayList类

|----LinkedList类

|----Set接口

|----HashSet类

|----TreeSet类

Map接口

|----HashMap类

|----TreeMap类

|----HashTable类

|----Properties类

下面简要介绍各类的主要特点和使用方法。

（一）Collection体系

（1）List集合：有序（元素的存入和取出顺序一致），可以重复

（a）Vector类特点：内部是数组数据结构，是同步的。枚举是Vector特有的取出

（b）ArrayList类特点：内部是数组数据结构，不同步。替代的Vector。

（c）LinkedList类特点：内部是链表数据结构，不同步，删除、添加元素速度很快。

以ArrayListt集合为例，说明该集合的一些操作：

//导包
    import java.util.*;
    
    //学生类，作为集合的元素
    class Student
    {
    	private String name;
    	private int age;
    	
    	//get方法
    	public String getName()
    	{
    		return name;
    	}
    	public int getAge()
    	{
    		return age;
    	}
    	
    	//构造函数
    	public Student(String name, int age)
    	{
    		this.name = name;
    		this.age = age;
    	}
    		
    	//调用集合的contains方法时，需要覆写元素对象的equals方法	
    	public boolean equals(Object obj)
    	{
    		Student s = (Student)obj;
    		
    		if(this.name == s.name && this.age == s.age)
    			return true;
    		else
    			return false;	
    	}
    	
    	//toString方法
    	public String toString()
    	{
    		return name +":"+age;
    	}
    }
    
    class TestList
    {
    	public static void main(String[] args)
    	{
    		//1.创建ArrayList集合
    		ArrayList<Student> al = new ArrayList<Student>();
    		
    		//2.向集合中添加元素
    		al.add(new Student("lisi01", 12));
    		al.add(new Student("lisi11", 15));
    		al.add(new Student("lisi02", 22));
    		al.add(new Student("lisi01", 12));
    
    		//3.打印集合
    		System.out.println(al); 
    		//结果是：[lisi01:12, lisi11:15, lisi02:22, lisi01:12]
    
    		//4.获取集合的长度
    		System.out.println(al.size());//结果是：4
    
    		//4.删除元素
    		//al.remove("lisi00");
    		//System.out.println(al);  
    		//结果是：[lisi30, lisi01, lisi20, lisi00]
    		
    		//5.清空集合
    		//al.clear();
    		//System.out.println(al);  //结果是：[]
    			
    		//6.判断集合中是否包含元素
    		Student stu = new Student("lisi02", 22);
    		System.out.println(al.contains(stu));  //结果是：true 
    		//实现contains方法，必须覆写元素equals方法
    		
    		//7.判断结合是否为空
    		System.out.println(al.isEmpty());  //结果是：false
    		
    		//8.取出list集合中的元素，运用迭代器Iterator	
    		Iterator<Student> it = al.iterator();
    		while(it.hasNext())
    		{
    			Student s = it.next();
    			System.out.print(s +" ");	
    		}
    		System.out.println();
    		//打印结果是：lisi01:12 lisi11:15 lisi02:22 lisi01:12
    		
    		//9.用高级for循环取出List中的元素
    		for(Student s : al)
    		{
    			System.out.print(s +" ");			
    		}
    		System.out.println();
    		//打印结果是：lisi01:12 lisi11:15 lisi02:22 lisi01:12
    
    		//10.用Lis集合特有的迭代器ListIterator取出元素，可以在遍历中增加元素
    		ListIterator<Student> lit = al.listIterator();
    		while(lit.hasNext())
    		{
    			Student s = lit.next();
    			if(s.equals((Object)new Student("lisi11", 15)))
    				lit.add(new Student("lisi12", 25)); 
    		}
    		System.out.println(al);  
    		//结果是：[lisi01:12, lisi11:15, lisi12:25, lisi02:22, lisi01:12]
    		
    		//11.通过脚标获取元素
    		for(int i = 0; i < al.size(); i++)
    		{
    			System.out.print(al.get(i) +" ");
    		}
    		System.out.println();  
    		//结果是：lisi01:12 lisi11:15 lisi12:25 lisi02:22 lisi01:12
    		
    		//12.集合中的元素进行排序，按指定比较器排序
    		Collections.sort(al, new myCpmpare());
    		System.out.println(al); 
    		//结果是：[lisi01:12, lisi01:12, lisi02:22, lisi11:15, lisi12:25]
    		
    		ArrayList<Student> a = new ArrayList<Student>();		
    		a.add(new Student("lisi01", 12));
    		a.add(new Student("lisi11", 12));
    		a.add(new Student("lisi02", 22));
    		
    		System.out.println(a);  
    		//结果是：[lisi01:12, lisi11:12, lisi02:22]
    		
    		//13.取集合a1,a交集,al中保留和a相同的元素
    		al.retainAll(a);
    		System.out.println(al);  
    		//结果是：[lisi01:12, lisi01:12, lisi02:22]
    		
    		//14.取差集，al中保留和a不同的元素
    		al.removeAll(a);
    		System.out.println(al); 
    		//结果是：[]		
    	}
    }
    
    //自定义比较器
    class myCpmpare implements Comparator<Student>
    {
    	//覆写compare方法
    	public int compare(Student s1, Student s2)
    	{
    		//先按姓名排序
    		int flag = s1.getName().compareTo(s2.getName());
    		if(flag > 0)
    			return 1;
    		else if(flag < 0)
    			return -1;
    		else
    			return s1.getAge() - s2.getAge(); 
    	}
    }

LinkedList集合的一些特有方法：

//导包
    import java.util.*;
    
    class TestLinkedList
    {
    	public static void main(String[] args)
    	{
    		//创建LinkList的容器
    		LinkedList<String> ld = new LinkedList<String>();
    		
    		//向容器中添加元素
    		ld.add("zhangsan00");
    		ld.add("zhangsan30");
    		ld.add("zhangsan02");
    		ld.add("zhangsan01");
    		
    		//打印容器
    		System.out.println(ld);  //结果是：[zhuangsan00, zhuangsan30, zhuangsan02, zhuangsan01]
    		
    		//删除头元素
    		ld.removeFirst();
    		System.out.println(ld);  //结果是：[zhuangsan30, zhuangsan02, zhuangsan01]
    		
    		//删除尾元素
    		ld.removeLast();
    		System.out.println(ld);  //结果是：[zhuangsan30, zhuangsan02]
    		
    		//向头添加元素
    		ld.addFirst("zhangsan10");
    		System.out.println(ld);  //结果是：[zhangsan10, zhangsan30, zhangsan02]
    	
    		//向尾添加元素
    		ld.addLast("zhangsan08");
    		System.out.println(ld);  //结果是：[zhangsan10, zhangsan30, zhangsan02, zhangsan08]
    		
    		//在指定位置插入元素
    		ld.add(3,"zhangsan03");
    		System.out.println(ld);  //结果是：[zhangsan10, zhangsan30, zhangsan02, zhangsan03, zhangsan08]
    	}
    }

（2）Set集合：无序（元素的存入和取出顺序不一致），不可重复

（a）HashSet类特点：底层是哈希表数据结构，不同步。通过元素覆写hashCode()和equals()方法，而保证元素的唯一性。

（b）TreeSet类特点：底层数据结构是二叉树，不同步。元素必须实现comparable接口并覆写compareTo()方法或把实现comparator接口并覆写compare()方法的比较器传入TreeSet集合，才能把元素添加到集合，同时保证元素的唯一性；如果两者都存在，以集合的比较器为主

HashSet的例子：

//导包
    import java.util.*;
    
    //学生类，作为集合的元素
    class Student
    {
    	private String name;
    	private int age;
    	
    	//构造函数
    	public Student(String name, int age)
    	{
    		this.name = name;
    		this.age = age;
    	}
    	
    	public int hashCode()
    	{
    		return name.hashCode() + age;   
    	}
    	
    	public boolean equals(Object obj)
    	{
    		Student s = (Student)obj;
    		
    		if(this.name == s.name && this.age == s.age)
    			return true;
    		else
    			return false;	
    	}
    	
    	//toString方法
    	public String toString()
    	{
    		return name +":"+age;
    	}
    }
    
    
    class TestHashSet
    {
    	public static void main(String[] args)
    	{
    		//创建集合
    		HashSet<Student> hs = new HashSet<Student>();
    		
    		//向集合中添加元素
    		hs.add(new Student("lisi01", 12));
    		hs.add(new Student("lisi11", 15));
    		hs.add(new Student("lisi02", 22));
    		hs.add(new Student("lisi01", 12));
    		
    		//打印集合
    		System.out.println(hs); 
    		   //覆写元素的HashCode方法和equals方法前，结果是：[lisi01:12, lisi11:15, lisi02:22, lisi01:12]	
    		/*元素出现了重复。HashSet中的对象以哈希表的结构存储，HashCode表示对象的地址值。
    		不同的对象，HashCode就不一样，所以上面内容相同的两个对象都存储在了集合中。
    		为了保证集合中元素的唯一性，必须覆写元素的HashCode方法和equals方法
    			覆写元素的HashCode方法和equals方法后，结果是：[lisi02:22, lisi01:12, lisi11:15]
    		*/
    		
    		//用迭代器取出集合中的元素
    		Iterator<Student> it = hs.iterator();
    		while(it.hasNext())
    		{
    			System.out.print(it.next() +" ");
    		}
    		System.out.println();
    		//打印结果是：lisi02:22 lisi01:12 lisi11:15
    		
    		//用高级for循环取出集合中的元素
    		for(Student stu : hs)
    		{
    			System.out.print(stu +" ");
    		}
    		//打印结果是：lisi02:22 lisi01:12 lisi11:15
    	}
    }

TreeSet的例子：

import java.util.*;
    
    //学生类，作为集合的元素，实现Comparable接口的compareTo方法，使其具有比较性
    class Student implements Comparable
    {
    	private String name;
    	private int age;
    	
    	//构造函数
    	public Student(String name, int age)
    	{
    		this.name = name;
    		this.age = age;
    	}
    	
    	//get方法
    	public String getName()
    	{
    		return name;
    	}
    	public int getAge()
    	{
    		return age;
    	}
    	
    	public int compareTo(Object obj)
    	{
    		Student s = (Student)obj;
    		int com = this.name.compareTo(s.name);
    		if(com > 0)
    			return 1;
    		else if(com < 0)
    			return -1;
    		else
    			return this.age - s.age;
    	} 
    
    	//toString方法
    	public String toString()
    	{
    		return name +":"+age;
    	}
    }
    
    
    class TestTreeSet
    {
    	public static void main(String[] args)
    	{
    		TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>(new MyCompare());
    		
    		//向集合中添加元素
    		ts.add(new Student("lisi11", 15));
    		ts.add(new Student("lisi02", 22));
    		ts.add(new Student("lisi01", 12));
    		ts.add(new Student("lisi01", 12));
    		
    		//打印集合
    		System.out.println(ts);
    		//结果是：[lisi01:12, lisi11:15, lisi02:22]	
    	}	
    }
    
    //自定义比较器
    class MyCompare implements Comparator<Student>
    {
    	public int compare(Student s1, Student s2)
    	{
    		int com = s1.getAge() - (s2.getAge());
    		if(com > 0)
    			return 1;
    		else if(com < 0)
    			return -1;
    		else
    			return s1.getName().compareTo(s2.getName());
    	}
    }

（二）Map体系，以键值对的形式存储，并保证键的唯一性

（1）HashMap集合：底层是哈希表数据结构，允许null键null值，不同步。和HashSet很像，通过覆写键值类的hashCode()和equals()方法，而保证键值的唯一性。

（2）TreeMap集合：底层是二叉树数据结构，线程同步。和TreeSet很像，键值对象必须实现comparable接口并覆写compareTo()方法或把实现comparator接口并覆写compare()方法的比较器传入TreeMap集合，才能把元素添加到集合，同时保证元素的唯一性，并对键值进行排序。

（3）Hashtable集合：底层是哈希表数据结构，不可以存入null键和null值，线程同步。

下面以TreeMap为例，说明Map集合的主要操作：

</pre><pre name="code" class="java">//导包
    import java.util.*;
    
    //学生类，作为集合的元素
    class Student implements Comparable
    {
    	private String name;
    	private int age;
    	
    	//构造函数
    	public Student(String name, int age)
    	{
    		this.name = name;
    		this.age = age;
    	}
    	
    	//get方法
    	public String getName()
    	{
    		return name;
    	}
    	public int getAge()
    	{
    		return age;
    	}
    	
    	//覆写compareTo方法
    	public int compareTo(Object obj)
    	{
    		Student s = (Student)obj;
    		int com = this.name.compareTo(s.name);
    		if(com > 0)
    			return 1;
    		else if(com < 0)
    			return -1;
    		else
    			return this.age - s.age;
    	}  
     		
    	//toString方法
    	public String toString()
    	{
    		return name +":"+age;
    	}
    }
    
    class TestTreeMap
    {
    	public static void  main(String[] args)
    	{
    		//创建TreeMap集合
    		TreeMap<Student, Integer> tm = new TreeMap<Student, Integer>(new MyCompare()); //
    		
    		//向集合中添加元素
    		//向集合中添加元素
    		tm.put(new Student("zhangsan11", 18), new Integer(1));
    		tm.put(new Student("zhangsan03", 38), new Integer(3));
    		tm.put(new Student("zhangsan32", 28), new Integer(2));
    		tm.put(new Student("zhangsan03", 38), new Integer(3));
    		tm.put(new Student("zhangsan23", 38), new Integer(2));
    		
    		System.out.println(tm);
    		//打印结果：{zhangsan11:18=1, zhangsan32:28=2, zhangsan03:38=3, zhangsan23:38=2}
    		/*当键值对象实现了comparable接口并覆写compareTo()方法时具有了比较性，同时集合又自定义了比较器，
    		键值的排序将以集合的比较器为主*/
    		
    		//取出Map集合中的元素
    		//1.根据Mpa集合keySet()方法把键值对象保存在set集合中，再根据集合的get方法，取出对应键的值
    		Set<Student> keys = tm.keySet();
    		
    		Iterator<Student> it = keys.iterator();
    		while(it.hasNext())
    		{
    			Student stu = it.next();
    			System.out.println(stu +":"+tm.get(stu));
    		}
    		/*打印结果：zhangsan11:18:1
    					zhangsan32:28:2
    					zhangsan03:38:3
    					zhangsan23:38:2
    		*/
    		
    		//2.将Map集合的映射关系存到集合中，这个关系的数据类型是Map.Entry,再 根据该类型的getKey()和gatValue()方法
    		Set<Map.Entry<Student, Integer>> entrySet = tm.entrySet();
    		Iterator<Map.Entry<Student, Integer>> ite = entrySet.iterator();
    		while(ite.hasNext())
    		{
    			Map.Entry<Student, Integer> me = ite.next();
    			Student key = me.getKey();
    			Integer value = me.getValue();
    			System.out.println(key +":" +value);
    		}
    		/*打印结果：zhangsan11:18:1
    					zhangsan32:28:2
    					zhangsan03:38:3
    					zhangsan23:38:2		
    		*/
    		
    		if(tm.containsKey(new Student("zhangsan23", 38)))
    		{
    			tm.remove(new Student("zhangsan23", 38));
    		}
    		System.out.println(tm);
    		//打印结果：{zhangsan11:18=1, zhangsan32:28=2, zhangsan03:38=3}
    		
    		
    		System.out.println(tm.get(new Student("zhangsan11", 18)));
    		//打印结果：1
    	}
    }
    
    //自定义比较器
    class MyCompare implements Comparator<Student>
    {
    	public int compare(Student s1, Student s2)
    	{
    		int com = s1.getAge() - (s2.getAge());
    		if(com > 0)
    			return 1;
    		else if(com < 0)
    			return -1;
    		else
    			return s1.getName().compareTo(s2.getName());
    	}
    }

结构分析：

// 数组数据结构，Object[] elementData, 不同步
            List list = new ArrayList();
    
            // 数组数据结构，Object[] elementData, 同步
            Vector vector = new Vector();
    
            /*
                链表结构，不同步
                private static class Node<E> {
                    E item;
                    Node<E> next;
                    Node<E> prev;
    
                    Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
                        this.item = element;
                        this.next = next;
                        this.prev = prev;
                    }
                }
            */
            LinkedList<Object> linkedList = new LinkedList<>();
    
            // 不同步， 底层为 HashMap, HashMap 的 key 为存入set的元素，value 为 静态的 new Object()
            Set set = new HashSet();
    
            // 不同步，底层是 LinkedHashMap
            LinkedHashSet<Object> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>();
    
            // 不同步，底层为 TreeMap, TreeMap 的 key 为存入set的元素，value为 静态的 new Object()
            TreeSet<Object> treeSet = new TreeSet<>();
    
            /*
                不同步, 底层是Hash表数据结构， 允许 null key null value
    
                Node<K,V>[] table
    
                Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
                    this.hash = hash;
                    this.key = key;
                    this.value = value;
                    this.next = next;
                }
    
            */
            Map map = new HashMap();
    
            /*
                同步，底层是Hash表数据结构，不允许 null key null value
                Entry<?,?>[] table;
    
                protected Entry(int hash, K key, V value, Entry<K,V> next) {
                    this.hash = hash;
                    this.key =  key;
                    this.value = value;
                    this.next = next;
                }
    
            */
            Hashtable<Object, Object> hashtable = new Hashtable<>();
    
            /*
    
                底层是二叉树结构， 不同步
                static final class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
                    K key;
                    V value;
                    Entry<K,V> left;
                    Entry<K,V> right;
                    Entry<K,V> parent;
                    boolean color = BLACK;
                }
            */
            TreeMap<Object, Object> treeMap = new TreeMap<>();
    
            /*
                双向链表结构
                static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
                    Entry<K,V> before, after;
                    Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
                       super(hash, key, value, next);
                    }
                }
    
            */
            LinkedHashMap<Object, Object> linkedHashMap = new LinkedHashMap<>();