集合【LinkedList、HashSet、Collection集合体系】
集合【LinkedList、HashSet、Collection集合体系】
第1章 数据结构
1.1 List集合存储数据的结构
List接口下有很多个集合,它们存储元素所采用的结构方式是不同的,这样就导致了这些集合有它们各自的特点,供给我们在不同的环境下进行使用。数据存储的常用结构有:堆栈、队列、数组、链表。我们分别来了解一下:
l 堆栈,采用该结构的集合,对元素的存取有如下的特点:
n 先进后出(即,存进去的元素,要在后它后面的元素依次取出后,才能取出该元素)。例如,子弹压进弹夹,先压进去的子弹在下面,后压进去的子弹在上面,当开枪时,先弹出上面的子弹,然后才能弹出下面的子弹。
n 栈的入口、出口的都是栈的顶端位置
n 压栈:就是存元素。即,把元素存储到栈的顶端位置,栈中已有元素依次向栈底方向移动一个位置。
n 弹栈:就是取元素。即,把栈的顶端位置元素取出,栈中已有元素依次向栈顶方向移动一个位置。
l 队列,采用该结构的集合,对元素的存取有如下的特点:
n 先进先出(即,存进去的元素,要在后它前面的元素依次取出后,才能取出该元素)。例如,安检。排成一列,每个人依次检查,只有前面的人全部检查完毕后,才能排到当前的人进行检查。
n 队列的入口、出口各占一侧。例如,下图中的左侧为入口,右侧为出口。
l 数组,采用该结构的集合,对元素的存取有如下的特点:
n 查找元素快:通过索引,可以快速访问指定位置的元素
n 增删元素慢:
u 指定索引位置增加元素:需要创建一个新数组,将指定新元素存储在指定索引位置,再把原数组元素根据索引,复制到新数组对应索引的位置。如下图
u 指定索引位置删除元素:需要创建一个新数组,把原数组元素根据索引,复制到新数组对应索引的位置,原数组中指定索引位置元素不复制到新数组中。如下图
l 链表,采用该结构的集合,对元素的存取有如下的特点:
n 多个节点之间,通过地址进行连接。例如,多个人手拉手,每个人使用自己的右手拉住下个人的左手,依次类推,这样多个人就连在一起了。
n 查找元素慢:想查找某个元素,需要通过连接的节点,依次向后查找指定元素
n 增删元素快:
u 增加元素:操作如左图,只需要修改连接下个元素的地址即可。
u 删除元素:操作如右图,只需要修改连接下个元素的地址即可。
1.2 LinkedList集合
LinkedList集合数据存储的结构是链表结构。方便元素添加、删除的集合。实际开发中对一个集合元素的添加与删除经常涉及到首尾操作,而LinkedList提供了大量首尾操作的方法。如下图
LinkedList是List的子类,List中的方法LinkedList都是可以使用,这里就不做详细介绍,我们只需要了解LinkedList的特有方法即可。在开发时,LinkedList集合也可以作为堆栈,队列的结构使用。
方法演示:
LinkedList<String>link = newLinkedList<String>();
//添加元素
link.addFirst("abc1");
link.addFirst("abc2");
link.addFirst("abc3");
//获取元素
System.out.println(link.getFirst());
System.out.println(link.getLast());
//删除元素
System.out.println(link.removeFirst());
System.out.println(link.removeLast());
while(!link.isEmpty()){//判断集合是否为空
System.out.println(link.pop());//弹出集合中的栈顶元素
}
第2章 Set接口
查阅Set集合的API介绍,通过元素的equals方法,来判断是否为重复元素,它是个不包含重复元素的集合。Set集合取出元素的方式可以采用:迭代器、增强for。
Set集合有多个子类,这里我们介绍其中的HashSet、LinkedHashSet这两个集合。
2.1 HashSet集合介绍
查阅HashSet集合的API介绍:此类实现Set接口,由哈希表支持(实际上是一个 HashMap集合)。HashSet集合不能保证的迭代顺序与元素存储顺序相同。
HashSet集合,采用哈希表结构存储数据,保证元素唯一性的方式依赖于:hashCode()与equals()方法。
2.2 HashSet集合存储数据的结构(哈希表)
什么是哈希表呢?
哈希表底层使用的也是数组机制,数组中也存放对象,而这些对象往数组中存放时的位置比较特殊,当需要把这些对象给数组中存放时,那么会根据这些对象的特有数据结合相应的算法,计算出这个对象在数组中的位置,然后把这个对象存放在数组中。而这样的数组就称为哈希数组,即就是哈希表。
当向哈希表中存放元素时,需要根据元素的特有数据结合相应的算法,这个算法其实就是Object类中的hashCode方法。由于任何对象都是Object类的子类,所以任何对象有拥有这个方法。即就是在给哈希表中存放对象时,会调用对象的hashCode方法,算出对象在表中的存放位置,这里需要注意,如果两个对象hashCode方法算出结果一样,这样现象称为哈希冲突,这时会调用对象的equals方法,比较这两个对象是不是同一个对象,如果equals方法返回的是true,那么就不会把第二个对象存放在哈希表中,如果返回的是false,就会把这个值存放在哈希表中。
总结:保证HashSet集合元素的唯一,其实就是根据对象的hashCode和equals方法来决定的。如果我们往集合中存放自定义的对象,那么保证其唯一,就必须复写hashCode和equals方法建立属于当前对象的比较方式。
2.3 HashSet存储JavaAPI中的类型元素
给HashSet中存储JavaAPI中提供的类型元素时,不需要重写元素的hashCode和equals方法,因为这两个方法,在JavaAPI的每个类中已经重写完毕,如String类、Integer类等。
l 创建HashSet集合,存储String对象。
publicclass HashSetDemo {
publicstaticvoidmain(String[] args) {
//创建HashSet对象
HashSet<String>hs = newHashSet<String>();
//给集合中添加自定义对象
hs.add("zhangsan");
hs.add("lisi");
hs.add("wangwu");
hs.add("zhangsan");
//取出集合中的每个元素
Iterator<String>it = hs.iterator();
while(it.hasNext()){
Strings = it.next();
System.out.println(s);
}
}
}
输出结果如下,说明集合中不能存储重复元素:
wangwu
lisi
zhangsan
2.4 HashSet存储自定义类型元素
给HashSet中存放自定义类型元素时,需要重写对象中的hashCode和equals方法,建立自己的比较方式,才能保证HashSet集合中的对象唯一
l 创建自定义对象Student
publicclass Student {
private String name;
privateintage;
public Student(String name, int age) {
super();
this.name= name;
this.age= age;
}
public String getName() {
returnname;
}
publicvoid setName(String name) {
this.name= name;
}
publicint getAge() {
returnage;
}
publicvoid setAge(intage) {
this.age= age;
}
@Override
public String toString() {
return"Student[name=" + name+ ", age=" + age + "]";
}
@Override
publicint hashCode() {
finalint prime = 31;
int result = 1;
result = prime * result + age;
result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
return result;
}
@Override
publicboolean equals(Object obj) {
if (this == obj)
returntrue;
if(!(obj instanceof Student)){
System.out.println("类型错误");
returnfalse;
}
Student other = (Student) obj;
returnthis.age== other.age&&this.name.equals(other.name);
}
}
l 创建HashSet集合,存储Student对象。
publicclass HashSetDemo {
publicstaticvoidmain(String[] args) {
//创建HashSet对象
HashSeths = newHashSet();
//给集合中添加自定义对象
hs.add(newStudent("zhangsan",21));
hs.add(newStudent("lisi",22));
hs.add(newStudent("wangwu",23));
hs.add(newStudent("zhangsan",21));
//取出集合中的每个元素
Iteratorit = hs.iterator();
while(it.hasNext()){
Students = (Student)it.next();
System.out.println(s);
}
}
}
输出结果如下,说明集合中不能存储重复元素:
Student[name=lisi, age=22]
Student[name=zhangsan, age=21]
Student[name=wangwu, age=23]
第3章 判断集合元素唯一的原理
3.1 ArrayList的contains方法判断元素是否重复原理
ArrayList的contains方法会使用调用方法时,传入的元素的equals方法依次与集合中的旧元素所比较,从而根据返回的布尔值判断是否有重复元素。此时,当ArrayList存放自定义类型时,由于自定义类型在未重写equals方法前,判断是否重复的依据是地址值,所以如果想根据内容判断是否为重复元素,需要重写元素的equals方法。
3.2 HashSet的add/contains等方法判断元素是否重复原理
Set集合不能存放重复元素,其添加方法在添加时会判断是否有重复元素,有重复不添加,没重复则添加。
HashSet集合由于是无序的,其判断唯一的依据是元素类型的hashCode与equals方法的返回结果。规则如下:
先判断新元素与集合内已经有的旧元素的HashCode值
l 如果不同,说明是不同元素,添加到集合。
l 如果相同,再判断equals比较结果。返回true则相同元素;返回false则不同元素,添加到集合。
所以,使用HashSet存储自定义类型,如果没有重写该类的hashCode与equals方法,则判断重复时,使用的是地址值,如果想通过内容比较元素是否相同,需要重写该元素类的hashcode与equals方法。
第4章 Collection总结
4.1 知识点总结
l Collection:
|- List 可以存储重复元素,有序的(元素存取顺序)
|- ArrayList
|- LinkedList
|- Set 不能存储重复元素,无序的(元素存取顺序)
|- HashSet
|- LinkedHashSet
l Collection方法:
n boolean add(Object e) 把给定的对象添加到当前集合中
n void clear() 清空集合中所有的元素
n boolean remove(Object o) 把给定的对象在当前集合中删除
n boolean contains(Object o) 判断当前集合中是否包含给定的对象
n boolean isEmpty() 判断当前集合是否为空
n Iterator iterator() 迭代器,用来遍历集合中的元素的
n int size() 返回集合中元素的个数
n Object[] toArray() 把集合中的元素,存储到数组中
l Iterator : 迭代器
n Object next()返回迭代的下一个元素
n boolean hasNext()如果仍有元素可以迭代,则返回 true。
l List与Set集合的区别?
List:
它是一个有序的集合(元素存与取的顺序相同)
它可以存储重复的元素
Set:
它是一个无序的集合(元素存与取的顺序可能不同)
它不能存储重复的元素
l List集合中的特有方法
n void add(int index, Object element) 将指定的元素,添加到该集合中的指定位置上
n Object get(int index)返回集合中指定位置的元素。
n Object remove(int index) 移除列表中指定位置的元素, 返回的是被移除的元素
n Object set(int index, Object element)用指定元素替换集合中指定位置的元素,返回值的更新前的元素
l ArrayList:
底层数据结构是数组,查询快,增删慢
线程不安全,效率高
l LinkedList:
底层数据结构是链表,查询慢,增删快
线程不安全,效率高
l 泛型: 用来约束数据的数据类型
n 泛型的格式:
<数据类型>
泛型可以使用在 类,接口,方法,变量上
n 泛型的好处
A:提高了程序的安全性
B:将运行期遇到的问题转移到了编译期
C:省去了类型强转的麻烦
l 增强for
简化数组和Collection集合的遍历
格式:
for(元素数据类型 变量 : 数组或者Collection集合) {
使用变量即可,该变量就是元素
}
好处:简化遍历
l HashSet:
元素唯一不能重复
底层结构是 哈希表结构
元素的存与取的顺序不能保证一致
如何保证元素的唯一的?
重写hashCode() 与 equals()方法
l LinkedHashSet:
元素唯一不能重复
底层结构是 哈希表结构 + 链表结构
元素的存与取的顺序一致
======================================================================
01.集合_回顾_Java集合体系结构
Collection(接口):单列集合
|--List(接口):1.有序的;2.可以存储重复元素
|--ArrayList(子类):数组实现
|--LinkedList(子类):链表实现
|--Set(接口):1.无序的;2.不能存储重复元素
|--HashSet(子类):哈希表实现
|--LinkedHashSet(子类--有序):链表、哈希表实现
Map(接口):双列集合
02.集合_回顾_Collection接口的常用方法
1).boolean add(E e):将元素e添加到集合中。返回值:存储成功返回true(对于List集合基本都返回true),存储失败返回false(对于Set集合如果存储重复元素返回false)
2).void clear() : 清空集合。
3).boolean contains(Object o) : 判断集合中是否包含元素o
4).boolean remove(Object o) : 在集合中移除元素o。如果有多个,只移除一个。
5).int size():获取集合大小。
6).Object[] toArray() : 将集合内的元素封装到一个Object[]数组中返回。将集合转换为数组。
7).Iterator<E> iterator():获取一个迭代器,用于遍历集合元素。
03.集合_Collection接口中contains方法判断元素重复的原理
Collection<String> strList = new ArrayList<>();
String s1 = new String("黄渤");
strList.add(s1);
String s2 = new String("黄渤");
System.out.println("集合中是否有黄渤:" + strList.contains(s2));//调用s2的equals()跟已经存储的每个元素依次比较,如果哪个返回true,说明找到。
04.集合_Collection存储自定义Person对象重写equals方法
1).定义Person类
2).在Person类中重写equals()方法
Eclipse下-->shift + alt + s --> 松手 --> h --> 代码生成后可以去掉hashCode()方法
---------------------------------------------------------------
05.集合_List集合特点_特有方法
1.特点:
1).有序的;
2).可以存储重复元素;
2.特有方法:
1).void add(int index, E element):在index位置上添加元素element。原index位置上的元素及其后续其它元素依次后移。
2).E get(int index) : 获取index位置上的元素:
Collection<String> strList = new ArrayList<>();
for(int i = 0;i < strList.size(); i++){
System.out.println(strList.get(i));//编译错误
}
3).ListIterator<E> listIterator():获取一个ListIterator迭代器;双向迭代器(Iterator--单向迭代器)
4).E remove(int index) : 移除index位置上的元素;区分Collection中的remove(Object obj)。
5).E set(int index,E element):将index位置上的元素替换为element。返回:被替换的元素。
6).List<E> subList(int fromIndex, int toIndex)返回列表中指定的 fromIndex(包括 )和 toIndex(不包括)之间的部分视图,原集合不变。
06.集合_Set集合特点
1).特点:
1).无序的;
2).不能存储重复元素
2).特有方法:
【无】全部继承自Collection
---------------------------------------------------------------
07.集合_数据结构_栈
1).特点:先进后出
08.集合_数据结构_队列
1).特点:先进先出
09.集合_数据结构_数组
1).特点:查询快(因为使用索引直接作为数组的索引)
增删慢(因为要创建新数组,复制原数组的内容)
10.集合_数据结构_链表
1).特点:
查询慢(因为从第一个节点开始找)
增删快(仅指:增删两个操作本身,只需要赋值两个引用即可,但增删也是基于查询的)
---------------------------------------------------------------
11.集合_LinkedList的基本使用
1).作为普通的List集合使用:
LinkedList<String> strList = new LinkedList<>();
strList.add("黄渤");
strList.add("孙红雷");
strList.add("王宝强");
strList.add("黄磊");
for(String s : strList){
System.out.println(s);
}
12.集合_LinkedList模拟栈结构
1).栈的特点:先进后出
2).LinkedList的特有方法:
1).addFirst():将元素添加到链表的首位。
addLast():将元素添加到链表的末尾;
2).getFirst():获取链表的第一个元素(但不删除)
getLast():获取链表的最后一个元素(但不删除)
3).removeFirst():移除链表的第一个元素
removeLast():移除链表的最后一个元素
4).pop():移除并返回此列表的第一个元素(可以实现弹栈)
5).push():压栈。将该元素插入此列表的开头
6).isEmpty():判断集合是否为空。
3).代码实现栈结构:
LinkedList<String> strList = new LinkedList<>();
strList.push("aaa");//压栈
strList.push("bbb");
strList.push("ccc");
System.out.println(strList);
while(!strList.isEmpty()){
System.out.println(strList.pop());
}
---------------------------------------------------------------
13.集合_HashSet的基本使用-存储字符串
Set<String> strSet = new HashSet<>();
strSet.add("aaa");
strSet.add("bbb");
strSet.add("ccc");
strSet.add("ddd");
strSet.add("ddd");//不存储
strSet.add("ddd");//不存储
for(String s : strSet){
System.out.println(s);//无序的
}
14.集合_HashSet存储自定义对象
Set<Student> stuSet = new HashSet<>();
stuSet.add(new Student(1.70,20));
stuSet.add(new Student(1.70,20));//重写hashCode()和equals()之后,不存储了。
System.out.println(stuSet.size());
for(Student stu : stuSet){
System.out.println(stu.height + "--" + stu.age);
}
15.集合_哈希表结构
16.集合_自定义对象重写equals方法和hashCode方法
怎样重写:Eclipse-->shift + alt + s -->松手 --> h (生成两个方法:hashCode()和equals())
17.集合_LinkedHashSet集合
1).LinkedHashSet:数据结构:链表 + 哈希表;
链表:保证元素的顺序;
哈希表:保证元素的唯一;
它是Set的特例,它是有序的Set
2).示例:
LinkedHashSet<String> set = new LinkedHashSet<>();
set.add("aaa");
set.add("bbb");
set.add("ccc");
set.add("ccc");//不存储
for(String s : set){
System.out.println(s);//aaa,bbb,ccc(有序的)
}