集合（List、Set）

時間 2019-11-13

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第19天集合java

第1章 List接口

咱們掌握了Collection接口的使用後，再來看看Collection接口中的子類，他們都具有那些特性呢？程序員

接下來，咱們一塊兒學習Collection中的經常使用幾個子類（List集合、Set集合）。算法

1.1 List接口介紹

查閱API，看List的介紹。有序的 collection（也稱爲序列）。此接口的用戶能夠對列表中每一個元素的插入位置進行精確地控制。用戶能夠根據元素的整數索引（在列表中的位置）訪問元素，並搜索列表中的元素。與 set 不一樣，列表一般容許重複的元素。數組

看完API，咱們總結一下：數據結構

List接口：併發

l 它是一個元素存取有序的集合。例如，存元素的順序是十一、2二、33。那麼集合中，元素的存儲就是按照十一、2二、33的順序完成的）。ide

l 它是一個帶有索引的集合，經過索引就能夠精確的操做集合中的元素（與數組的索引是一個道理）。學習

l 集合中能夠有重複的元素，經過元素的equals方法，來比較是否爲重複的元素。this

List接口的經常使用子類有：spa

l ArrayList集合

l LinkedList集合

1.2 List接口中經常使用的方法

l 增長元素方法

l add(Object e)：向集合末尾處，添加指定的元素

l add(int index, Object e)：向集合指定索引處，添加指定的元素，原有元素依次後移

l 刪除元素刪除

l remove(Object e)：將指定元素對象，從集合中刪除，返回值爲被刪除的元素

l remove(int index)：將指定索引處的元素，從集合中刪除，返回值爲被刪除的元素

l 替換元素方法

l set(int index, Object e)：將指定索引處的元素，替換成指定的元素，返回值爲替換前的元素

l 查詢元素方法

l get(int index)：獲取指定索引處的元素，並返回該元素

方法演示：

List<String> list = new ArrayList<String>();

//1,添加元素。

list.add("小紅");

list.add("小梅");

list.add("小強");

//2,插入元素。插入元素前的集合["小紅","小梅","小強"]

list.add(1, "老王"); //插入元素後的集合["小紅","老王","小梅","小強"]

//3,刪除元素。

list.remove(2);// 刪除元素後的集合["小紅","老王","小強"]

//4,修改元素。

list.set(1, "隔壁老王");// 修改元素後的集合["小紅","隔壁老王","小強"]

Iterator<String> it = list.iterator();

while (it.hasNext()) {

String str = it.next();

System.out.println(str);

}

因爲List集合擁有索引，所以List集合迭代方式除了使用迭代器以外，還可使用索引進行迭代。

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {

String str = list.get(i);

System.out.println(str);

}

1.2.1 Iterator的併發修改異常

在list集合迭代元素中，對元素進行判斷，一旦條件知足就添加一個新元素。代碼以下

public class IteratorDemo {

//在list集合迭代元素中，對元素進行判斷，一旦條件知足就添加一個新元素

public static void main(String[] args) {

//建立List集合

List<String> list = new ArrayList<String>();

//給集合中添加元素

list.add("abc1");

list.add("abc2");

list.add("abc3");

list.add("abc4");

//迭代集合，當有元素爲"abc2"時，集合加入新元素"itcast"

Iterator<String> it = list.iterator();

while(it.hasNext()){

String str = it.next();

//判斷取出的元素是不是"abc2"，是就添加一個新元素

if("abc2".equals(str)){

list.add("itcast");// 該操做會致使程序出錯

}

//打印容器中的元素

System.out.println(list);

}

運行上述代碼發生了錯誤 java.util.ConcurrentModificationException這是什麼緣由呢？

在迭代過程當中，使用了集合的方法對元素進行操做。致使迭代器並不知道集合中的變化，容易引起數據的不肯定性。

併發修改異常解決辦法：在迭代時，不要使用集合的方法操做元素。

那麼想要在迭代時對元素操做咋辦？經過ListIterator迭代器操做元素是能夠的，ListIterator的出現，解決了使用Iterator迭代過程當中可能會發生的錯誤狀況。

1.3 List集合存儲數據的結構

List接口下有不少個集合，它們存儲元素所採用的結構方式是不一樣的，這樣就致使了這些集合有它們各自的特色，供給咱們在不一樣的環境下進行使用。數據存儲的經常使用結構有：堆棧、隊列、數組、鏈表。咱們分別來了解一下：

l 堆棧，採用該結構的集合，對元素的存取有以下的特色：

l 先進後出（即，存進去的元素，要在後它後面的元素依次取出後，才能取出該元素）。例如，子彈壓進彈夾，先壓進去的子彈在下面，後壓進去的子彈在上面，當開槍時，先彈出上面的子彈，而後才能彈出下面的子彈。

l 棧的入口、出口的都是棧的頂端位置

l 壓棧：就是存元素。即，把元素存儲到棧的頂端位置，棧中已有元素依次向棧底方向移動一個位置。

l 彈棧：就是取元素。即，把棧的頂端位置元素取出，棧中已有元素依次向棧頂方向移動一個位置。

l 隊列，採用該結構的集合，對元素的存取有以下的特色：

l 先進先出（即，存進去的元素，要在後它前面的元素依次取出後，才能取出該元素）。例如，安檢。排成一列，每一個人依次檢查，只有前面的人所有檢查完畢後，才能排到當前的人進行檢查。

l 隊列的入口、出口各佔一側。例如，下圖中的左側爲入口，右側爲出口。

l 數組，採用該結構的集合，對元素的存取有以下的特色：

l 查找元素快：經過索引，能夠快速訪問指定位置的元素

l 增刪元素慢：

l 指定索引位置增長元素：須要建立一個新數組，將指定新元素存儲在指定索引位置，再把原數組元素根據索引，複製到新數組對應索引的位置。以下圖

l 指定索引位置刪除元素：須要建立一個新數組，把原數組元素根據索引，複製到新數組對應索引的位置，原數組中指定索引位置元素不復制到新數組中。以下圖

l 鏈表，採用該結構的集合，對元素的存取有以下的特色：

l 多個節點之間，經過地址進行鏈接。例如，多我的手拉手，每一個人使用本身的右手拉住下我的的左手，依次類推，這樣多我的就連在一塊兒了。

l 查找元素慢：想查找某個元素，須要經過鏈接的節點，依次向後查找指定元素

l 增刪元素快：

l 增長元素：操做如左圖，只須要修改鏈接下個元素的地址便可。

l 刪除元素：操做如右圖，只須要修改鏈接下個元素的地址便可。

1.4 ArrayList集合

ArrayList集合數據存儲的結構是數組結構。元素增刪慢，查找快，因爲平常開發中使用最多的功能爲查詢數據、遍歷數據，因此ArrayList是最經常使用的集合。

許多程序員開發時很是隨意地使用ArrayList完成任何需求，並不嚴謹，這種用法是不提倡的。

1.5 LinkedList集合

LinkedList集合數據存儲的結構是鏈表結構。方便元素添加、刪除的集合。實際開發中對一個集合元素的添加與刪除常常涉及到首尾操做，而LinkedList提供了大量首尾操做的方法。以下圖

LinkedList是List的子類，List中的方法LinkedList都是可使用，這裏就不作詳細介紹，咱們只須要了解LinkedList的特有方法便可。在開發時，LinkedList集合也能夠做爲堆棧，隊列的結構使用。

方法演示：

LinkedList<String> link = new LinkedList<String>();

//添加元素

link.addFirst("abc1");

link.addFirst("abc2");

link.addFirst("abc3");

//獲取元素

System.out.println(link.getFirst());

System.out.println(link.getLast());

//刪除元素

System.out.println(link.removeFirst());

System.out.println(link.removeLast());

while(!link.isEmpty()){ //判斷集合是否爲空

System.out.println(link.pop()); //彈出集合中的棧頂元素

}

1.6 Vector集合

Vector集合數據存儲的結構是數組結構，爲JDK中最先提供的集合。Vector中提供了一個獨特的取出方式，就是枚舉Enumeration，它其實就是早期的迭代器。此接口Enumeration的功能與 Iterator 接口的功能是相似的。Vector集合已被ArrayList替代。枚舉Enumeration已被迭代器Iterator替代。

l Vector常見的方法：

l Enumeration枚舉常見的方法：

l Vector集合對ArrayList集合使用的對比

第2章 Set接口

學習Collection接口時，記得Collection中能夠存放重複元素，也能夠不存放重複元素，那麼咱們知道List中是能夠存放重複元素的。那麼不重複元素給哪裏存放呢？那就是Set接口，它裏面的集合，所存儲的元素就是不重複的。

2.1 Set接口介紹

查閱Set集合的API介紹，經過元素的equals方法，來判斷是否爲重複元素，

2.2 HashSet集合介紹

查閱HashSet集合的API介紹：此類實現Set接口，由哈希表支持（其實是一個 HashMap集合）。HashSet集合不能保證的迭代順序與元素存儲順序相同。

HashSet集合，採用哈希表結構存儲數據，保證元素惟一性的方式依賴於：hashCode()與equals()方法。

2.3 HashSet集合存儲數據的結構（哈希表）

什麼是哈希表呢？

哈希表底層使用的也是數組機制，數組中也存放對象，而這些對象往數組中存放時的位置比較特殊，當須要把這些對象給數組中存放時，那麼會根據這些對象的特有數據結合相應的算法，計算出這個對象在數組中的位置，而後把這個對象存放在數組中。而這樣的數組就稱爲哈希數組，即就是哈希表。

當向哈希表中存放元素時，須要根據元素的特有數據結合相應的算法，這個算法其實就是Object類中的hashCode方法。因爲任何對象都是Object類的子類，因此任何對象有擁有這個方法。即就是在給哈希表中存放對象時，會調用對象的hashCode方法，算出對象在表中的存放位置，這裏須要注意，若是兩個對象hashCode方法算出結果同樣，這樣現象稱爲哈希衝突，這時會調用對象的equals方法，比較這兩個對象是否是同一個對象，若是equals方法返回的是true，那麼就不會把第二個對象存放在哈希表中，若是返回的是false，就會把這個值存放在哈希表中。

總結：保證HashSet集合元素的惟一，其實就是根據對象的hashCode和equals方法來決定的。若是咱們往集合中存放自定義的對象，那麼保證其惟一，就必須複寫hashCode和equals方法創建屬於當前對象的比較方式。

2.4 HashSet存儲JavaAPI中的類型元素

給HashSet中存儲JavaAPI中提供的類型元素時，不須要重寫元素的hashCode和equals方法，由於這兩個方法，在JavaAPI的每一個類中已經重寫完畢，如String類、Integer類等。

l 建立HashSet集合，存儲String對象。

public class HashSetDemo {

public static void main(String[] args) {

//建立HashSet對象

HashSet<String> hs = new HashSet<String>();

//給集合中添加自定義對象

hs.add("zhangsan");

hs.add("lisi");

hs.add("wangwu");

hs.add("zhangsan");

//取出集合中的每一個元素

Iterator<String> it = hs.iterator();

while(it.hasNext()){

String s = it.next();

System.out.println(s);

}

輸出結果以下，說明集合中不能存儲重複元素：

wangwu

lisi

zhangsan

2.5 HashSet存儲自定義類型元素

給HashSet中存放自定義類型元素時，須要重寫對象中的hashCode和equals方法，創建本身的比較方式，才能保證HashSet集合中的對象惟一

l 建立自定義對象Student

public class Student {

private String name;

private int age;

public Student(String name, int age) {

super();

this.name = name;

this.age = age;

}

public String getName() {

return name;

}

public void setName(String name) {

this.name = name;

}

public int getAge() {

return age;

}

public void setAge(int age) {

this.age = age;

}

@Override

public String toString() {

return "Student [name=" + name + ", age=" + age + "]";

}

@Override

public int hashCode() {

final int prime = 31;

int result = 1;

result = prime * result + age;

result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());

return result;

}

@Override

public boolean equals(Object obj) {

if (this == obj)

return true;

if(!(obj instanceof Student)){

System.out.println("類型錯誤");

return false;

}

Student other = (Student) obj;

return this.age == other.age && this.name.equals(other.name);

}

l 建立HashSet集合，存儲Student對象。

public class HashSetDemo {

public static void main(String[] args) {

//建立HashSet對象

HashSet hs = new HashSet();

//給集合中添加自定義對象

hs.add(new Student("zhangsan",21));

hs.add(new Student("lisi",22));

hs.add(new Student("wangwu",23));

hs.add(new Student("zhangsan",21));

//取出集合中的每一個元素

Iterator it = hs.iterator();

while(it.hasNext()){

Student s = (Student)it.next();

System.out.println(s);

}

輸出結果以下，說明集合中不能存儲重複元素：

Student [name=lisi, age=22]

Student [name=zhangsan, age=21]

Student [name=wangwu, age=23]

2.6 LinkedHashSet介紹

咱們知道HashSet保證元素惟一，但是元素存放進去是沒有順序的，那麼咱們要保證有序，怎麼辦呢？

在HashSet下面有一個子類LinkedHashSet，它是鏈表和哈希表組合的一個數據存儲結構。

演示代碼以下：

public class LinkedHashSetDemo {

public static void main(String[] args) {

Set<String> set = new LinkedHashSet<String>();

set.add("bbb");

set.add("aaa");

set.add("abc");

set.add("bbc");

Iterator it = set.iterator();

while (it.hasNext()) {

System.out.println(it.next());

}

輸出結果以下，LinkedHashSet集合保證元素的存入和取出的順序：

bbb

aaa

abc

bbc

第3章判斷集合元素惟一的原理

3.1 ArrayList的contains方法判斷元素是否重複原理

ArrayList的contains方法會使用調用方法時，傳入的元素的equals方法依次與集合中的舊元素所比較，從而根據返回的布爾值判斷是否有重複元素。此時，當ArrayList存放自定義類型時，因爲自定義類型在未重寫equals方法前，判斷是否重複的依據是地址值，因此若是想根據內容判斷是否爲重複元素，須要重寫元素的equals方法。