集合-及其各种特征详解

集合

概念：是提供一种存储空间可变的存储模型，存储的数据容量可以发生改变。（也就是集合容量不固定）
集合关系图

绿色的代表接口，蓝色的代表接口的实现类

单列集合

Collection(接口)

概述：单列集合的顶层接口，表示一组对象，这些对象也称为Collection的元素，不提供此接口的任何直接实现。

常用方法：

方法	作用
boolean add(E e)	添加元素
boolean remove(Object obj)	从集合中移除指定的元素
void clear()	清空集合中的元素
boolean contains(Object obj)	判断集合中是否存在指定的元素
boolean isEmpty()	判断集合是否为空
int size()	集合的长度，也就是集合中元素的个数

使用方法

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
public class Test{
    // 遍历集合
    public static void show(Collection co){
        for(Object c : co){
            System.out.println(c);
        }
    }
    public static void main(String args[]){
        // 1、创建集合对象,Collection 是接口，所以创建对象只能用其子类实现类
        Collection c = new ArrayList();
        // 2、添加元素
        c.add(1);
        c.add("张三");
        c.add(true);
        // 3、遍历集合
        show(c);
        // 4、移除指定元素
        c.remove(1);
        // 5、遍历集合
        show(c);
        // 6、清空集合中元素
        c.clear();
        // 7、判断集合中是否存在指定元素
        boolean flag;
        flag = c.contains("张三");
        System.out.println(flag);
        // 8、判断集合是否为空
        flag = c.isEmpty();
        System.out.println(flag);
        // 9、得到集合元素个数
        int num = c.size();
        System.out.println(num);
    }
}

注意：我们可以看到，我们向集合中添加了整型 1 字符串张三布尔型 true ，所以集合是可以存储不同数据类型的容器，而数组是存储相同数据类型的容器

注意：接下来的集合都用泛型进行限定，如果不理解泛型，可以去参考下这篇文章：泛型-限定存储数据类型

List

概述：List 集合是一个有序集合。用户可以精确控制列表中的每个元素的插入位置，用户也可以通过整数索引访问元素，并搜索列表中的元素。列表中通常允许重复的元素。List 接口是继承其父类Collection 接口的。
List 集合特点：
- 有序：存储和取出的元素顺序一致
- 可重复：存储的元素可以重复
List 的两个实现类

ArrayList 底层结构是数组查询快，增删慢
LinkedList 底层结构是链表查询慢，增删快
集合的遍历参考这篇文章：集合的三种遍历方式

ArrayList	底层结构是数组	查询快，增删慢
LinkedList	底层结构是链表	查询慢，增删快

ArrayList

特有方法（特指其父类 Collection 没有的那些）：

方法	作用
void add(int index , E element)	在集合指定位置插入指定的元素
E remove(int index)	删除指定索引处的元素，返回被删除的元素
E set(int index , E element)	修改指定索引处的元素，返回被修改的元素
E get(int index)	返回指定索引处的元素

使用方法

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Test{
    public static void main(String[] args) {
        // 1、创建集合,使用泛型限定集合存储数据类型
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        // 2、指定位置添加元素
        list.add(0,"王五");
        list.add(1,"张三");
        // 3、返回指定索引处的元素
        String s;
        s = list.get(1);
        System.out.println("修改前：" + s);
        // 4、修改指定索引处元素
        String s1 = list.set(1, "李四");
        s = list.get(1);
        System.out.println("被修改的元素是：" + s1);
        System.out.println("修改后：" + s);
        // 5、删除指定索引元素，并返回被删除元素
        String s2 = list.remove(1);
        System.out.println("被删除的元素是：" + s2);
        // 6、集合中元素个数
        System.out.println("集合中元素个数：" + list.size());
    }
}

LinkedList

特有方法

方法	作用
void addFirst(E e)	在该列表开头插入指定的元素
void addLast(E e)	将指定元素追加到此列表的末尾
E getFirst()	返回此列表中的第一个元素
E getLast()	返回此列表中的最后一个元素
E removeFirst()	从此列表中删除并返回第一个元素
E removeLast()	从此列表中删除并返回最后一个元素

使用方法

import java.util.LinkedList;
public class Test6 {
    public static void main(String[] args) {
        // 1、创建集合,使用泛型限定集合存储数据类型
        LinkedList<String> list = new LinkedList<String>();
        // 2、在列表开头插入元素
        list.addFirst("张三");
        list.add("李四");
        list.add("王五");
        // 4、在列表尾部插入元素
        list.addLast("牛六");
        // 5、返回列表第一个元素
        System.out.println("集合第一个元素：" + list.getFirst());
        // 6、返回列表最后一个元素
        System.out.println("集合最后一个元素：" + list.getLast());
        // 7、删除并返回列表第一个元素
        System.out.println("被删除的元素是：" + list.removeFirst());
        // 8、删除并返回列表最后一个元素
        System.out.println("被删除的元素是：" + list.removeLast());
        // 9、遍历集合
        System.out.print("集合中还有的元素是：");
        for (String s : list) {
            System.out.print(s + " ");
        }
    }
}

Set

概述：不包含重复元素的集合，没有带索引的方法，所以不能使用普通 for 循环遍历
特点：
- 对集合的迭代顺序不做任何保证（无序）
Set 集合的三个实现类

HashSet 底层是哈希表
TreeSet 底层是树
LinkedHashSet 底层是哈希表和链表

HashSet	底层是哈希表
TreeSet	底层是树
LinkedHashSet	底层是哈希表和链表

HashSet

概述：底层数据结构是哈希表（数组 + 链表）

特点：

HashSet 集合存储元素，要保证元素的唯一性【需要重写 hashCode() 和 equals() 方法】

import java.util.HashSet;
import java.util.Objects;
class Pig{
    private int age;
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Pig pig = (Pig) o;
        return age == pig.age;
    }
    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(age);
    }
}
public class Test7 {
    public static void main(String[] args) {
        // 1、创建集合
        HashSet<Pig> hs = new HashSet<Pig>();
        // 2、添加元素(添加重复元素)
        Pig p1 = new Pig();
        Pig p2 = new Pig();
        hs.add(p1);
        hs.add(p1);
        hs.add(p2);

        // 3、遍历元素
        for (Pig h : hs) {
            System.out.println(h.hashCode());
        }
    }
}

可以，注销 hashCode() 和 equals() 方法，看下！

LinkedHashSet

概述：哈希表和链表实现的 Set 接口，具有可预测的迭代次序

特点：

由链表保证元素有序，也就是说元素的存储和取出顺序是一致的
由哈希表保证元素的唯一性

public class Test{
    public static void main(String[] args) {
        // 1、创建集合对象
        LinkedHashSet<String> lhs = new LinkedHashSet<String>();
        // 2、添加元素
        lhs.add("张三");
        lhs.add("王五");
        lhs.add("张三");
        lhs.add("李四");
        // 3、遍历集合
        for (String lh : lhs) {
            System.out.print(lh + " ");
        }
    }
}

最终运行结果：张三王五李四

可以看到，元素有序，并且元素唯一

TreeSet

概述：底层是树的Set集合，按照一定的规则进行排序，具体排序取决于构造方法
特点：
- 元素有序：这里的顺序不是存储和取出的顺序
- 元素唯一：Set集合重写 hashCode() 和 equals() 保持元素唯一
两种排序规则：
- 自然排序
- 比较器排序
构造方法：

方法作用
TreeSet() 根据元素的自然排序进行排序
TreeSet(Comparator comparator) 根据指定的比较器进行排序

方法	作用
TreeSet()	根据元素的自然排序进行排序
TreeSet(Comparator comparator)	根据指定的比较器进行排序

自然排序

比较对象时候，该对象类要实现 Comparable 接口
该对象类重写 compareTo(E e)方法(规则如下)
- 返回 0 ，不比较
- 返回 1(正数)，升序输出
- 返回 -1(负数)，降序输出
例子1：逆序向集合存储元素，遍历集合？

注意：String 已经实现了 Comparable 接口，重写了 compareTo() 方法

例子2：按照年龄输出，年龄相同，按照姓名字母排序（升序）？

this 代表当前类，s 代表的是已经在集合中的类

import java.util.TreeSet;

// 自然排序
class Student implements Comparable<Student>{

    private int age;
    private String name;

    public Student(int age , String name){
        this.age = age;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }

    @Override
    public int compareTo(Student s) {
        int num1 = this.age - s.age;
        // 年龄相同，按照姓名排序
        int num2 = (num1 == 0) ? this.name.compareTo(s.name) : num1;
        return num2;
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 1、创建集合对象
        TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>();
        // 2、添加元素
        ts.add(new Student(7,"xiaoHeng"));
        ts.add(new Student(6,"xiaoBai"));
        ts.add(new Student(8,"xiaoLi"));
        ts.add(new Student(7,"abc"));
        // 3、遍历元素
        for (Student t : ts) {
            System.out.println(t);
        }
    }
}

比较器排序

概述：带参构造方法，使用的是比较器排序对元素进行排序
比较器排序，就是让集合构造方法接收 Comparator 的实现类对象。重写compareTo（T s1, T s2)（匿名内部类的方式实现）
注意：
- 重写方法时，一定要注意排序规则，按照要求的主要次要条件来写（否则有的不能实现）
- 次要条件一定要满足所有要求

例子1：按照字符串的长度进行排序，从小到大？

import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 1、创建集合对象，使用比较器排序
        TreeSet<String> ts = new TreeSet<>(new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(String s1, String s2) {
                int num = s1.length() - s2.length();
                return num;
            }
        });
        // 2、添加元素
        ts.add("abc");
        ts.add("abcd");
        ts.add("ab");
        ts.add("a");
        // 3、遍历集合
        for (String t : ts) {
            System.out.print(t + " ");
        }
    }
}

运行结果：a ab abc abcd

例子2：首先按照年龄进行降序排序，再按姓名升序排序，再按照姓名长度进行升序排序？

import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;

class Pig{
    private int age;
    private String name;

    public Pig(int age, String name) {
        this.age = age;
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Pig{" +
                "age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}
public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 1、创建集合对象，使用比较器排序
        TreeSet<Pig> ts = new TreeSet<>(new Comparator<Pig>() {
            @Override
            public int compare(Pig s1, Pig s2) {
                int num1 = s2.getAge() - s1.getAge();
                int num2 = (num1 == 0) ? s1.getName().compareTo(s2.getName()) : num1;
                int num3 = (num2 == 0) ? s1.getName().length() - s2.getName().length() : num2;
                return num3;
            }
        });
        // 2、添加元素
        ts.add(new Pig(5,"abc"));
        ts.add(new Pig(6,"efg"));
        ts.add(new Pig(7,"hij"));
        ts.add(new Pig(5,"bcde"));
        ts.add(new Pig(5,"bcd"));
        // 3、遍历集合
        for (Pig t : ts) {
            System.out.println(t);
        }
    }
}

运行结果：

Pig{age=7, name=‘hij’}
Pig{age=6, name=‘efg’}
Pig{age=5, name=‘abc’}
Pig{age=5, name=‘bcd’}
Pig{age=5, name=‘bcde’}

Map

概述：Map 集合是一个 键值对 集合，将键映射到值的对象，不能包含重复的键，每个键可以映射到最多一个值
- Map<K,V> K:键的类型，V:值的类型
特点：
- 键唯一，值可重复
- 键对应唯一的值，一个值可对应多个键
- 当键第二次出现时，会将之前的值覆盖掉

常用方法

方法	作用
V put(K key , V value)	添加元素
V remove(Object key)	根据键删除键值对元素（当集合中没有此键的时候返回 null）
void clear()	移除所有的键值对元素（慎用）
boolean containsKey(Object key)	判断集合是否包含指定的键
boolean containsValue(Object value)	判断集合是否包含指定的值
boolean isEmpty()	判断集合是否为空
int size()	集合的长度，集合中键值对的个数
V get(Object key)	根据键获取值（当集合中没有此键的时候返回 null）
Set keySet()	获取所有键的集合（set无法使用普通 for 循环）
Collection values()	获取所有值的集合
Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()	获取所有键值对对象的集合

使用方法

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

public class Test3 {
    // 遍历方法一
    public static void show(Map<Integer,String> map){
        // 1、获取所有键的集合
        Set<Integer> keySet = map.keySet();
        // 2、根据键获取值
        for (Integer key : keySet) {
            // 根据键获取值
            String s = map.get(key);
            System.out.println(key + " --- " + s);
        }
    }
    // 遍历方法二
    public static void print(Map<Integer,String> map){
        // 1、获取所有键值对的集合
        Set<Map.Entry<Integer, String>> entrySet = map.entrySet();
        // 2、遍历
        for (Map.Entry<Integer, String> es : entrySet) {
            System.out.println(es.getKey() + " --- " + es.getValue());
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        // 1、创建集合对象
        Map<Integer,String> m = new HashMap<Integer, String>();
        // 2、添加元素
        m.put(1,"张三");
        m.put(2,"李四");
        m.put(3,"王五");
        show(m);
        // 3、根据键 删除 键值对，没有此键 返回 null
        m.remove(1);
        print(m);
        // 4、判断集合是否包含指定的键、值
        System.out.println(m.containsKey(1));
        System.out.println(m.containsValue("李四"));
    }
}

运行结果：

1 — 张三
2 — 李四
3 — 王五
2 — 李四
3 — 王五
false
true

HashMap 和 TreeMap

TreeMap<K,V> : 对应 TreeSet 两种排序，可参考自然排序和无参排序

哈希值

概述：是 JDK 根据对象的地址或者字符串或者数字算出来的 int 类型的数值。
Object 类中有一个方法可以获取对象的哈希值

方法作用
public int hashCode() 返回对象的哈希值
特点：
- 默认情况下，不同对象的哈希值是不相同的（Object）
- 通过方法重写，可以实现不同对象的哈希值是相同的（重写 hashCode() 方法）
- String 字符串重写了 hashCode 方法，所以不同内容的哈希值相同