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1、Java集合框架,本章内容,1. Java集合框架概述 2.List接口以及实现类 3.Set接口以及实现类 4.Map接口以及实现类 5.Boxing/unBoxing 6.Iterator以及Enumeration接口 7.Collections和Arrays类,集合的概念,集合就是将若干用途相同、近似的“数据”结合成一个整体。 集合从体系上分为三种： (1) 列表(List):List集合区分元素的顺序，允许包含相同的元素。 (2) 集(Set):Set集合不区分元素的顺序，不允许包含相同的元素。 (3) 映射(Map):Map集合保存的”键”-“值”对，“键”不能重复，而且一个“键”只
2、能对应一个“值”。 Java集合中只能保存引用数据类型，也就是保存的是对象的地址，而非对象本身。集合中元素相当于引用类型的变量。,集合框架的类图关系,JDK所提供的容器API全部位于java.util包中。 容器API的类图关系如下：,Collection接口中的方法,(1) int size(); (2) boolean isEmpty(); (3) void clear(); (4) boolean contains(Object element); (5) boolean add(Object element); (6) boolean remove(Object element); (
3、7) Iterator iterator(); (8) boolean containsAll(Collection c); (9) boolean addAll(Collection c) (10) boolean removeAll(Collection c) (11) boolean retainAll(Collection c) (12) Object toArray();,List接口,List是Collection的子接口，实现List接口的容器中存放的对象是有顺序的，而且可以重复。 List容器中存放的对象都有一个整数型的序号，记录该对象在容器中的位置，可以根据序号来访问容器中的
4、元素。 JDK提供实现List接口的类有ArrayList、LinkedList、Vector等。 Object get(int index) E set(int index,E obj) void add(int index,Object obj) E remove(int index) int indexOf(Object obj) int lastIndexOf(Object obj),List接口的实现类-ArrayList,java.util.ArrayList实现了List接口，用于描述长度可变的数组列表(底层采用数组实现)。 ArrayList允许元素取值为null,提供了一些新
5、增的方法来操作列表容量的大小。 public ArrayList()(默认大小是10) public ArrayList(int initialCapacity) public void ensureCapacity(int minCapacity) 确保它至少能够容纳最小容量参数所指定的元素数 public void trimToSize() 将此 ArrayList 实例的容量调整为列表的当前大小,ArrayList举例,ArrayList list=new ArrayList(6); list.add(“hello“); list.add(new Integer(10); list.ad
6、d(new Double(10.5); System.out.println(list.size(); Object item=list.toArray(); for(int i=0;iitem.length;i+) System.out.println(itemi); list.trimToSize(); 见源文件:ArrayList/ArrayListTest.java,List接口的实现类-LinkedList,java.util.LinkedList实现了List接口，底层采用链表实现。 可以当做队列、栈等数据结构来使用。 新增方法： void addFirst(Object obj)
7、 void addLast(Object obj) Object peek() 获取但不移除列表的第一个元素 Object poll() 获取并移除列表中的第一个元素 Object set(int index, Object element) 见源文件：LinkedList/LinkedList.java,ArrayList和LinkedList的比较,1在ArrayList的中间插入或删除一个元素意味着这个列表中剩余的元素都会被移动；而在LinkedList的中间插入或删除一个元素的开销是固定的。 2LinkedList不支持高效的随机元素访问，Arraylist支持高效的随机访问。 3Ar
8、rayList的空间浪费主要体现在在list列表的结尾预留一定的容量空间，而LinkedList的空间花费则体现在它的每一个元素都需要消耗相当的空间 所以：当操作是在一列数据的后面添加数据而不是在前面或中间,并且需要随机地访问其中的元素时,使用ArrayList会提供比较好的性能；当操作是在一列数据的前面或中间添加或删除数据,并且按照顺序访问其中的元素时,应该使用LinkedList。,List接口的实现类-Vector,java.util.Vector实现了List接口，用于描述长度可变的数组向量(底层采用数组实现)。 与ArrayList的区别：Vector是线程安全的(同步),用在多线程
9、环境中，运行效率慢。ArrayList不是线程安全的，用在单线程环境中。 Vector类的新增方法： public Vector()(默认大小是10) void addElement(E obj) E elementAt(int index) boolean removeElement(Object obj) boolean removeElementAt(int index) void removeAllElements() void insertElement(Object obj,int index) Object toArray(),Stack类,java.util.Statck继承自
10、Vector类，对应”First In,Last out”的数据结构-栈。 Stack类的常用方法: public Statck() public Object push(Object obj) public Object pop() public Object peek() public boolean isEmpty() public void clear() public int search(Object obj) 见源文件:Stack/StackTest.java,Set接口,Set接口是Collection的子接口，Set接口没有提供新增的方法，但实现Set接口的容器中元素是没有顺
11、序的且不可以重复。 Set容器可以与数学中的“集合”概念相对应。 JDK中提供的实现Set接口的类有HashSet、TreeSet等。,HashSet,HashSet 底层采用 HashMap 来保存所有元素。 HashSet hs=new HashSet(); hs.add(“first“); hs.add(“second“); hs.add(“third“); hs.add(“fourth“); hs.add(“first“); hs.add(new Date(); System.out.println(“哈希表的大小:“+hs.size(); System.out.println(hs)
12、; 见源文件: HashSet/HashSetTest.java,关于Set中的重复元素,思考：Set中不能存放重复的元素，那么请问什么样的元素属于重复元素。 见源文件：HashSet/SetTest.java Set集合中不能存放这样的元素: e1.equals(e2)为true。 注意：HashSet集合在设计时，为了避免多次调用equals方法带来的效率降低问题，当新添加对象时，首先调用该对象的hashcode()方法，如果hashcode()得到的地址没有被对象占据，就将该新对象插入；如果hashcode()值已经被占用了，再调用equals()方法与占用该位置的对象比较，如果为tru
13、e，这两个对象才是认为是重复元素，新对象就不会被添加进来；如果为false，再利用散列算法放到其它地址上。 加入到HashSet集合中的对象，一定要重写equas()和hashCode()两个方法。,hashCode()方法的进一步探讨,一旦一个对象加入到HashSet集合中后，就不要再改变那些参与计算该对象hashcode值的属性的值了。否则就会改变该对象在HashSet中的位置，而造成内存泄露。 见源文件：HashSet/SetTest3.java,Set接口与集合操作相关的几个方法,Set s1=new HashSet(); Set s2=new HashSet(); s1.add(“a
14、“);s1.add(“b“);s1.add(“c“); s2.add(“b“);s2.add(“c“);s2.add(“d“); Set s3=new HashSet(s1); s3.retainAll(s2);/求交集 Set s4=new HashSet(s2); s4.addAll(s1);/求并集 Set s5=new HashSet(s1); s5.removeAll(s3);/求差 System.out.println(s3); System.out.println(s4); System.out.println(s5); 见源文件: HashSet/SetTest2.java,S
15、et接口的实现类-TreeSet,TreeSet描述的是Set的一个变体-可实现排序功能的集合。 将对象插入到TreeSet中时，会按照某种比较规则将对象插入到一个有序序列中，以保证TreeSet集合中的对象序列保持“升序”排列。 见源文件：TreeSet/TreeSetTest.java,Comparable接口,问题：TreeSet中的排序方法是根据什么确定对象之间的”大小”关系呢? 所有可排序的类都实现了java.lang.Comparable接口，该接口中只有一个抽象方法: public int compareTo(Object obj) 注意：用户在实现compareTo()方法确定
16、比较逻辑时，比较结果应该和equals()方法比较的结果一致。 见源文件:Comparable/TreeSetTest2.java,Map接口,实现Map接口的类用来存储”键-值”对。 可理解为一张二维表，这个二维表只有两列，一列是Key，一列是Value。 Map中存储的“键-值”对由键来标识，所以键不能重复。 Map接口的实现类有HashMap和TreeMap。 Map接口的常用方法： V put(K key,V value) V get(K key) V remove(K key) boolean containsKey(K key) boolean containsValue(V va
17、lue) int size() boolean isEmpty() void putAll(Map t) void clear(),Map接口的实现类-HashMap,java.util.HashMap类实现了java.util.Map接口，基于哈希表实现“键”-“值”对的映射关系。 HashMap不确定“K”-”value”对的先后顺序，允许使用null “K”和null”value”。 影响HashMap性能的两个因素： 初始容量(Initial Capacity) 加载因子(Load Factor) (小于1的数) 见源文件: HashMap/HashMapTest1.java,Map接
18、口的实现类-Hashtable,java.util.Hashtable实现了java.util.Map接口，也是采用哈希表的形式将”Key”映射到”Value”，用法与HashMap基本相同。 HashMap与Hashtable的区别： (1) Hashtable中的“key”和“value”都不允许null，而HashMap允许。 (2) Hashtable是线程安全的，适合在多用户环境中使用，效率稍低；HashMap不是线程安全的，效率稍高，适合在单线程环境下使用。,Map接口-练习,1. 结合Map接口来统计字符串数组中不同字符串的个数。(字符串数组由main()方法的参数获取) for
19、(int i=0;iargs.length;i+) if(!m1.containsKey(argsi) m1.put(argsi,1); 见源文件:HashMap/MapTest1.java 2. 结合Map接口来统计字符串数组中不同字符串的个数,输出这些不同的字符串和出现的次数。(字符串数组由main()方法的参数获取) for(int i=0;iargs.length;i+) if(!m1.containsKey(argsi) m1.put(argsi,1); else int count=m1.get(argsi); m1.put(argsi,count+1); 见源文件:HashMap
20、/MapTest2.java,Iterator接口,Iterator(称作迭代器)接口主要提供了对容器中元素进行遍历的方法。 所有实现了Collection接口的类都有一个iterator()方法来返回一个实现了Iterator接口的类的对象。 该接口中定义了如下抽象方法：,Iterator接口,boolean hasNext() /判断游标右边是否还有元素 Object next() /返回游标右边的元素并将游标移动到该元素后 void remove() /删除游标左边的元素，通常在next()方法之后执行，只执行一次。,Iterator接口举例,Collection c=new Array
21、List(); c.add(“hello world“); c.add(new Integer(100); c.add(new Float(99.9f); Iterator it=c.iterator(); while(it.hasNext() Object obj=it.next(); System.out.println(obj); it.remove(); System.out.println(c); 见源文件:Iterator/IteratorTest.java,Enumeration接口,Enumeration接口的功能与Iterator接口类似，也能够对集合中的元素进行遍历。但是E
22、numeration接口只对Vector、Hashtable类提供遍历方法，并且不支持移除操作。 boolean hasMoreElements() /判断此枚举中是否有下一个元素 Object nextElement() /返回枚举中的下一个元素 见源文件：Enumeraiton/EnumerationTest.java,List常用算法-由Collections类实现,java.util.Collections类提供了一些静态方法，实现了基于List容器的常用算法。 void sort(List list) 对容器内的元素进行升序排序 void reverse(List list) 对容器
23、内的元素进行逆序排列 void shuffle(List list) 对List容器内的元素进行随机排列 void fill(List list,Object obj) 对特定的对象来填充list void copy(List des,List src) 将src容器中的内容拷贝到des容器中 Object max(Colletion c) Object min(Collection c) void rotate(List list,int distance) 对列表中元素按distance进行移位操作 int binarySearch(List list,Object obj) 采用折半查找
24、在list中寻找obj对象，返回这个对象在容器中的位置 (注意调用此方法前必须对列表进行升序排序，否则结果不确定) 见源文件:Collections/CollectiosTest.java,Arrays类,java.util.Arrays类提供了对数组进行操作的静态方法，实现了对数组元素进行排序、查找、转换为字符串形式和列表等功能。 List asList(Object a ) Void sort(Object a ) String toString(Object a ) int binarySearch(Object a ,Object key) 见源文件:Arrays/ArraysTest
25、.java,JDK1.5增强的for循环,增强的for循环对于遍历Array和Collection的时候相当便利。 int array=1,2,3,4,5; for(int i:array) System.out.println(i); Collection c=new ArrayList(); c.add(“hello world“); c.add(new String(“oyhj“); c.add(new Float(99.9f); for(Object obj:c) System.out.println(obj);,增强的For循环,缺点： 数组：不能通过下标访问数组元素 集合：与使用Iterator相比，不能方便的删除集合中的元素。 注：除了简单的遍历读取内容外，不建议使用增强的for循环。,综合练习,定义一个类，该类能够完成商品的添加、删除(根据商品的ID号)、遍历和计算商品总价操作。 商品类包括的属性有:ID、单价、数量 见原文件:综合练习/Test.java,