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java集合详解_java 集合

作者：秋刀鱼在做梦 | 2024-08-13 08:18:43

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java 集合

1.集合

1.1 什么集合

在java中，集合（Collection）指的是一组数据容器，它可以存储多喝对象，并且允许用户通过一些方法来访问与操作这些对象。java的复合框架提供了一系列接口和类来支持不同类型的集合。

1.2 集合框架主要由两部分组成

在这里插入图片描述

  • Collection接口：代表着一组对象的集合，所有集合类型的父接口，它有三个子接口：List、Set和Queue
  • Map接口：代表着一组键值对（key-value）的映射关系，独立于Collection接口之外的，它有一个子接口SortedMap

2. Collection单列集合

在这里插入图片描述
Collection是单列集合的根接口，下面又有两个子接口List接口、Set接口，List和Set下面分别有不同的实现类

2.1 List系列集合

在这里插入图片描述

2.1.1 常用方法

在这里插入图片描述
代码演示

//1.创建一个ArrayList集合对象（有序、有索引、可以重复）
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("蜘蛛精");
list.add("至尊宝");
list.add("至尊宝");
list.add("牛夫人"); 
System.out.println(list); //[蜘蛛精, 至尊宝, 至尊宝, 牛夫人]

//2.public void add(int index, E element): 在某个索引位置插入元素
list.add(2, "紫霞仙子");
System.out.println(list); //[蜘蛛精, 至尊宝, 紫霞仙子, 至尊宝, 牛夫人]

//3.public E remove(int index): 根据索引删除元素, 返回被删除的元素
System.out.println(list.remove(2)); //紫霞仙子
System.out.println(list);//[蜘蛛精, 至尊宝, 至尊宝, 牛夫人]

//4.public E get(int index): 返回集合中指定位置的元素
System.out.println(list.get(3));

//5.public E set(int index, E e): 修改索引位置处的元素，修改后，会返回原数据
System.out.println(list.set(3,"牛魔王")); //牛夫人
System.out.println(list); //[蜘蛛精, 至尊宝, 至尊宝, 牛魔王]

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2.1.2 List集合的遍历方式

  • 普通for循环（只因为List有索引）
  • 迭代器
  • 增强for
  • Lambda表达式

代码演示

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("蜘蛛精");
list.add("至尊宝");
list.add("糖宝宝");

//1.普通for循环
for(int i = 0; i< list.size(); i++){
    //i = 0, 1, 2
    String e = list.get(i);
    System.out.println(e);
}

//2.增强for遍历
for(String s : list){
    System.out.println(s);
}

//3.迭代器遍历
Iterator<String> it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
    String s = it.next();
    System.out.println(s);
}

//4.lambda表达式遍历
list.forEach(s->System.out.println(s));

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2.1.3 ArrayList底层的原理

  • 结构：数组结构，也就是说当你往集合容器中存储元素时，底层本质上是往数组中存储元素

在这里插入图片描述

  • 底层原理：
    ①利用无参构造器创建的集合，会在底层创建一个默认长度为0的数组

    ②添加第一个元素时，底层会创建一个新的长度为10的数组

    ③存满时，会扩容1.5倍

    ④如过一次性添加多个元素，1.5倍放不下，则新创建数组的长度以实际为准

2.1.4 LinkedList底层原理

  • 结构：双向链表结构，其由一个一个的节点组成，一个节点由数据值、下一个元素的地址组成

在这里插入图片描述

  • 底层原理：添加元素时，每个元素节点都会记录三个值：元素数据值、前元素节点地址值、后元素节点的地址值

  • 常用方法
    在这里插入图片描述
    利用这些方法，我们可以应用在以下场景：

    1.列队结构应用（列队结构的特点是先进先出，后进后出）
    在这里插入图片描述
    入队列可以调用LinkedList集合的addLast方法，出队列可以调用removeFirst()方法.

//1.创建一个队列：先进先出、后进后出
LinkedList<String> queue = new LinkedList<>();
//入对列
queue.addLast("第1号人");
queue.addLast("第2号人");
queue.addLast("第3号人");
queue.addLast("第4号人");
System.out.println(queue);

//出队列
System.out.println(queue.removeFirst());	//第4号人
System.out.println(queue.removeFirst());	//第3号人
System.out.println(queue.removeFirst());	//第2号人
System.out.println(queue.removeFirst());	//第1号人

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2.栈结构应用（栈结构的特点是先进后出，后进先出）
在这里插入图片描述
我们就用LinkedList来模拟下栈结构

//1.创建一个栈对象
LinkedList<String> stack = new ArrayList<>();
//压栈(push) 等价于 addFirst()
stack.push("第1颗子弹");
stack.push("第2颗子弹");
stack.push("第3颗子弹");
stack.push("第4颗子弹");
System.out.println(stack); //[第4颗子弹, 第3颗子弹, 第2颗子弹,第1颗子弹]

//弹栈(pop) 等价于 removeFirst()
System.out.println(statck.pop()); //第4颗子弹
System.out.println(statck.pop()); //第3颗子弹
System.out.println(statck.pop()); //第2颗子弹
System.out.println(statck.pop()); //第1颗子弹

//弹栈完了，集合中就没有元素了
System.out.println(list); //[]

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2.2 Set系列集合

在这里插入图片描述

2.2.1 HashSet集合底层原理

  • 结构：哈希表结构，哈希表根据JDK版本的不同，也是有点区别的
    • JDK8以前：哈希表 = 数组+链表
    • JDK8以后：哈希表 = 数组+链表+红黑树

在这里插入图片描述

  • 底层原理：

①创建一个默认长度16的数组，默认加载因子为0.75，数组名为table

②使用元素的哈希值对数组的长度求余计算出应存入得位置

③判断当前位置是否为null，如何长度为null直接存入

④不为null，表示有元素，则调用equals方法比较，相等，则不存，不相等，则存入数组

2.2.2 LinkedHashSet底层原理

  • 结构：哈希表结构和双向链表结构

在这里插入图片描述

  • 底层原理：保证HashSet底层原理不变的前提下，每个元素节点多维护了一个双向链表，从而保证元素有序，会消耗内存

2.2.3 TreeSet集合

  • 结构：红黑树结构

TreeSet的排序规则：

  1. 集合中存储String类型的元素，或者Integer类型的元素，它们本身就具备排序规则，所以直接就可以排序
  2. 存储自定义类型的元素，需要指定比较规则：

第一种：让元素的类实现Comparable接口，重写compareTo方法

//第一步：先让Student类，实现Comparable接口
//注意：Student类的对象是作为TreeSet集合的元素的
public class Student implements Comparable<Student>{
    private String name;
    private int age;
    private double height;
	//无参数构造方法
    public Student(){}
    //全参数构造方法
    public Student(String name, int age, double height){
        this.name=name;
        this.age=age;
        this.height=height;
    }
    //...get、set、toString()方法自己补上..
    
    //第二步：重写compareTo方法
    //按照年龄进行比较，只需要在方法中让this.age和o.age相减就可以。
    /*
    原理：
    在往TreeSet集合中添加元素时，add方法底层会调用compareTo方法，根据该方法的
    结果是正数、负数、还是零，决定元素放在后面、前面还是不存。
    */
    @Override
    public int compareTo(Student o) {
        //this：表示将要添加进去的Student对象
        //o: 表示集合中已有的Student对象
        return this.age-o.age;
    }
}

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第二种：在创建TreeSet集合时，通过构造方法传递Compartor比较器对象

//创建TreeSet集合时，传递比较器对象排序
/*
原理：当调用add方法时，底层会先用比较器，根据Comparator的compare方是正数、负数、还是零，决定谁在后，谁在前，谁不存。
*/
//下面代码中是按照学生的年龄升序排序
Set<Student> students = new TreeSet<>(new Comparator<Student>{
    @Override
    public int compare(Student o1, Student o2){
        //需求：按照学生的身高排序
        return Double.compare(o1,o2); 
    }
});

//创建4个Student对象
Student s1 = new Student("至尊宝",20, 169.6);
Student s2 = new Student("紫霞",23, 169.8);
Student s3 = new Student("蜘蛛精",23, 169.6);
Student s4 = new Student("牛魔王",48, 169.6);

//添加Studnet对象到集合
students.add(s1);
students.add(s2);
students.add(s3);
students.add(s4);
System.out.println(students); 

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3. 总结Collection集合

在这里插入图片描述

4. Map双列集合

在这里插入图片描述键不能重复，值可以重复，每一个键只能找到自己对应的值

4.1 常用方法

在这里插入图片描述
代码演示

public class MapTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 1.添加元素: 无序，不重复，无索引。
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
        map.put("手表", 100);
        map.put("手表", 220);
        map.put("手机", 2);
        map.put("Java", 2);
        map.put(null, null);
        System.out.println(map);
        // map = {null=null, 手表=220, Java=2, 手机=2}

        // 2.public int size():获取集合的大小
        System.out.println(map.size());

        // 3、public void clear():清空集合
        //map.clear();
        //System.out.println(map);

        // 4.public boolean isEmpty(): 判断集合是否为空，为空返回true ,反之！
        System.out.println(map.isEmpty());

        // 5.public V get(Object key)：根据键获取对应值
        int v1 = map.get("手表");
        System.out.println(v1);
        System.out.println(map.get("手机")); // 2
        System.out.println(map.get("张三")); // null

        // 6. public V remove(Object key)：根据键删除整个元素(删除键会返回键的值)
        System.out.println(map.remove("手表"));
        System.out.println(map);

        // 7.public  boolean containsKey(Object key): 判断是否包含某个键 ，包含返回true ,反之
        System.out.println(map.containsKey("手表")); // false
        System.out.println(map.containsKey("手机")); // true
        System.out.println(map.containsKey("java")); // false
        System.out.println(map.containsKey("Java")); // true

        // 8.public boolean containsValue(Object value): 判断是否包含某个值。
        System.out.println(map.containsValue(2)); // true
        System.out.println(map.containsValue("2")); // false

        // 9.public Set<K> keySet(): 获取Map集合的全部键。
        Set<String> keys = map.keySet();
        System.out.println(keys);

        // 10.public Collection<V> values(); 获取Map集合的全部值。
        Collection<Integer> values = map.values();
        System.out.println(values);

        // 11.把其他Map集合的数据倒入到自己集合中来。(拓展)
        Map<String, Integer> map1 = new HashMap<>();
        map1.put("java1",  10);
        map1.put("java2",  20);
        Map<String, Integer> map2 = new HashMap<>();
        map2.put("java3",  10);
        map2.put("java2",  222);
        map1.putAll(map2); // putAll：把map2集合中的元素全部倒入一份到map1集合中去。
        System.out.println(map1);
        System.out.println(map2);
    }
}

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4.2 Map集合遍历方式

  • 键找值
    在这里插入图片描述
/**
 *  目标：掌握Map集合的遍历方式1：键找值
 */
public class MapTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        // 准备一个Map集合。
        Map<String, Double> map = new HashMap<>();
        map.put("蜘蛛精", 162.5);
        map.put("蜘蛛精", 169.8);
        map.put("紫霞", 165.8);
        map.put("至尊宝", 169.5);
        map.put("牛魔王", 183.6);
        System.out.println(map);
        // map = {蜘蛛精=169.8, 牛魔王=183.6, 至尊宝=169.5, 紫霞=165.8}

        // 1、获取Map集合的全部键
        Set<String> keys = map.keySet();
        // System.out.println(keys);
        // [蜘蛛精, 牛魔王, 至尊宝, 紫霞]
        //         key
        // 2、遍历全部的键，根据键获取其对应的值
        for (String key : keys) {
            // 根据键获取对应的值
            double value = map.get(key);
            System.out.println(key + "=====>" + value);
        }
    }
}

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  • 找到所有键值对，然后每一个键值对获取对应的键和值
    在这里插入图片描述
/**
 * 目标：掌握Map集合的第二种遍历方式：键值对。
 */
public class MapTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Double> map = new HashMap<>();
        map.put("蜘蛛精", 169.8);
        map.put("紫霞", 165.8);
        map.put("至尊宝", 169.5);
        map.put("牛魔王", 183.6);
        System.out.println(map);
        // map = {蜘蛛精=169.8, 牛魔王=183.6, 至尊宝=169.5, 紫霞=165.8}
        // entries = [(蜘蛛精=169.8), (牛魔王=183.6), (至尊宝=169.5), (紫霞=165.8)]
        // entry = (蜘蛛精=169.8)
        // entry = (牛魔王=183.6)
        // ...
		
        // 1、调用Map集合提供entrySet方法，把Map集合转换成键值对类型的Set集合
        Set<Map.Entry<String, Double>> entries = map.entrySet();
        for (Map.Entry<String, Double> entry : entries) {
            String key = entry.getKey();
            double value = entry.getValue();
            System.out.println(key + "---->" + value);
        }
    }
}

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  • forEach方式
    在这里插入图片描述
/**
 * 目标：掌握Map集合的第二种遍历方式：键值对。
 */
public class MapTest3 {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Double> map = new HashMap<>();
        map.put("蜘蛛精", 169.8);
        map.put("紫霞", 165.8);
        map.put("至尊宝", 169.5);
        map.put("牛魔王", 183.6);
        System.out.println(map);
        // map = {蜘蛛精=169.8, 牛魔王=183.6, 至尊宝=169.5, 紫霞=165.8}


		//遍历map集合，传递匿名内部类
        map.forEach(new BiConsumer<String, Double>() {
            @Override
            public void accept(String k, Double v) {
                System.out.println(k + "---->" + v);
            }
        });
		//遍历map集合，传递Lambda表达式
        map.forEach(( k,  v) -> {
            System.out.println(k + "---->" + v);
        });
    }
}

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至于Map接口底下的实现类HashMap、LinkedHashMap、TreeMap其实底层原理和set接口下的实现类底层原理大概一致的，所以参考set集合即可

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