1、集合框架

Java 集合框架Java Collection Framework ，又被称为容器container ，是定义在 java.util 包下的一组接口interfaces
和其实现类classes 。
其主要表现为将多个元素element 置于一个单元中，用于对这些元素进行快速、便捷的存储store 、检索retrieve 、
管理manipulate ，即平时我们俗称的增删查改CRUD 。

2、数据结构以及算法

数据结构

数据结构(Data Structure)是计算机存储、组织数据的方式，指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的
集合。

容器背后对应的数据结构

Collection：是一个接口，包含了大部分容器常用的一些方法
List：是一个接口，规范了ArrayList 和 LinkedList中要实现的方法
ArrayList：实现了List接口，底层为动态类型顺序表
LinkedList：实现了List接口，底层为双向链表
Stack：底层是栈，栈是一种特殊的顺序表
Queue：底层是队列，队列是一种特殊的顺序表
Deque：是一个接口
Set：集合，是一个接口，里面放置的是K模型
HashSet：底层为哈希桶，查询的时间复杂度为O(1)
TreeSet：底层为红黑树，查询的时间复杂度为O( ),关于key有序的
Map：映射，里面存储的是K-V模型的键值对
HashMap：底层为哈希桶，查询时间复杂度为O(1)
TreeMap：底层为红黑树，查询的时间复杂度为O(log2N )，关于key有序

算法效率

算法效率分析分为两种：第一种是时间效率，第二种是空间效率。
时间效率被称为时间复杂度，而空间效率被称作空间复杂度。

时间复杂度的定义：算法的时间复杂度是一个数学函数，算法中的基本操作的执行次数。
空间复杂度是对一个算法在运行过程中临时占用存储空间大小的量度。

补充：递归的时间复杂度为==递归的次数*每次递归后代码执行的次数

 计算阶乘递归factorial的时间复杂度？
long factorial(int N) {
    return N < 2 ? N : factorial(N-1) * N;
}
//通过计算分析发现基本操作递归了N次，时间复杂度为O(N)。
 计算斐波那契递归fibonacci的时间复杂度？
int fibonacci(int N) {
    return N < 2 ? N : fibonacci(N-1)+fibonacci(N-2);
}

在这里插入图片描述

 计算阶乘递归Factorial的空间复杂度？
long factorial(int N) {
    return N < 2 ? N : factorial(N-1)*N;
}
递归调用了N次，开辟了N个栈帧，每个栈帧使用了常数个空间。空间复杂度为O(N)

3、包装类

在Java中，由于基本类型不是继承自Object，为了在泛型代码中可以支持基本类型，Java给每个基本类型都对应了
一个包装类型。

基本数据类型和对应的包装类

除了 Integer 和 Character，其余基本类型的包装类都是首字母大写。

在这里插入图片描述

装箱和拆箱

int i = 10;
 
// 装箱操作，新建一个 Integer 类型对象，将 i 的值放入对象的某个属性中
Integer ii = Integer.valueOf(i);
Integer ij = new Integer(i);
 
// 拆箱操作，将 Integer 对象中的值取出，放到一个基本数据类型中
int j = ii.intValue();

自动装箱和自动拆箱

可以看到在使用过程中，装箱和拆箱带来不少的代码量，所以为了减少开发者的负担，java 提供了自动机制。
int i = 10;
 
Integer ii = i;             // 自动装箱
Integer ij = (Integer)i;     // 自动装箱
 
int j = ii;                 // 自动拆箱
int k = (int)ii;            // 自动拆箱

4、什么是泛型

一般的类和方法，只能使用具体的类型: 要么是基本类型，要么是自定义的类。如果要编写可以应用于多种类型的
代码，这种刻板的限制对代码的束缚就会很大。----- 来源《Java编程思想》对泛型的介绍。
泛型是在JDK1.5引入的新的语法，通俗讲，泛型：就是适用于许多许多类型。从代码上讲，就是对类型实现了参数
化。

引出泛型

实现一个类，类中包含一个数组成员，使得数组中可以存放任何类型的数据，也可以根据成员方法返回数组中某个
下标的值？

我们以前学过的数组，只能存放指定类型的元素，例如：int[] array = new int[10]; String[] strs = new
String[10];
所有类的父类，默认为Object类。数组是否可以创建为Object?

class MyArray {
    public Object[] array = new Object[10];
    
    public Object getPos(int pos) {
        return this.array[pos];
    }
    public void setVal(int pos,Object val) {
        this.array[pos] = val;
    }
}
 
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyArray myArray = new MyArray();
        myArray.setVal(0,10);
        myArray.setVal(1,"hello");//字符串也可以存放
        String ret = myArray.getPos(1);//编译报错
        System.out.println(ret);
    }
}

在这里插入图片描述
此时会发现：我们的数组由于类型 是 Object 的类，说明什么类型都可以往数组里放。因此，我们 set 方法，接收的数据类型为 Object 类型，返回值也是Object 类型。
因为你不知道下一个返回的数据是什么类型的数据。因此，导致了一个问题的出现，哪怕我们知道下一个数据类型，用相应的数据类型去接收也是不可以的，只能使用 Object 去接收。
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

所以，泛型的主要目的：就是指定当前的容器，要持有什么类型的对象。让编译器去做检查。
此时，就需要把类型，作为参数传递。需要什么类型，就传入什么类型。

语法

class 泛型类名称<类型形参列表> { ...// 这里可以使用类型参数 }
例如：class ClassName<T1, T2, ..., Tn> { ... }
class 泛型类名称<类型形参列表> extends 继承类/* 这里可以使用类型参数 */ {...}
例如：class ClassName<T1, T2, ..., Tn> extends ParentClass<T1> {...}

上述代码进行改写如下：

class MyArray<T> {
    public T[] array = (T[])new Object[10];//1
 // T[] ts = new T[5];//是不对的
    public T getPos(int pos) {
        return this.array[pos];
    }
    public void setVal(int pos,T val) {
        this.array[pos] = val;
    }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyArray<Integer> myArray = new MyArray<>();//2
        myArray.setVal(0,10);
        myArray.setVal(1,12);
        int ret = myArray.getPos(1);//3
        System.out.println(ret);
        myArray.setVal(2,"bit");//4
    }
}

代码解释：

类名后的代表占位符，表示当前类是一个泛型类
了解：【规范】类型形参一般使用一个大写字母表示，常用的名称有：

E 表示 Element
K 表示 Key
V 表示 Value
N 表示 Number
T 表示 Type
S, U, V 等等 - 第二、第三、第四个类型

注释1处，不能new泛型类型的数组
注释2处，类型后加入指定当前类型
注释3处，不需要进行强制类型转换
注释4处，代码编译报错，此时因为在注释2处指定类当前的类型，此时在注释4处，编译器会在存放元素的时
候帮助我们进行类型检查

结论：

泛型目前为止的优点：数据类型参数化，编译时自动进行检查和转换
1、类名后的< > 代表占位符，表示当前类时一个泛型类。
2、泛型类型的数组，不能new/实例化。
3、基本数据类型，不能作为泛型类型的参数。要封装类。
4、类型后加入<数据类类型>，该类型只能处理规定的数据类型。
5、编译的时候，自动进行类型的检查。
6、取出数据的时候，不需要类型转换。

泛型的使用

泛型类<类型实参> 变量名; // 定义一个泛型类引用
new 泛型类<类型实参>(构造方法实参); // 实例化一个泛型类对象

MyArray<Integer> list = new MyArray<Integer>();
MyArray<Integer> list = new MyArray<>(); // 可以推导出实例化需要的类型实参为 Integer
MyArray list = new MyArray();//裸类型(Raw Type)

泛型是如何编译的？

通过命令：javap -c 查看字节码文件，所有的T都是Object。
在编译的过程当中，将所有的T替换为Object这种机制，我们称为：擦除机制。
Java的泛型机制是在编译级别实现的。编译器生成的字节码在运行期间并不包含泛型的类型信息。
在这里插入图片描述

提出问题：
1、那为什么，T[] ts = new T[5]; 是不对的，编译的时候，替换为Object，不是相当于：Object[] ts = new Object[5]吗？
2、类型擦除，一定是把T变成Object吗？

答：
有的人可能会有疑问：不是说泛型在编译期间，会检查数据类型吗？为什么一开始不报错？其实很简单：类型检查嘛，你指定类型参数是String，它就认为 getArray 返回的数组类型就是String[] 类型，所以它不会报错。还有一个因素：因为 public T[] objects = new T[10]；能成立的话，根据擦除机制：T = Object，那么就是说：这个数组它可以存储任何类型的元素。故：getArray 返回的数组元素类型可以五花八门的，我们凭什么认为String[] 能接收？答案是不能的！
其实我们的这种写法： public T[] objects = (T[])new Object[10]；也是不安全的！存在的问题也是一样的，数组的元素也有可能存储不同类型的元素。
有的人可能就会说：那搞了半天，这泛型不跟没有一样？
答案：不是的！它起着一定提示作用，指定我们输入某种类型的数据，能够程度上避免我们犯错。
当然，并不说泛型就这点作用，这是因为此时使用泛型的方法，不是正确的。

正确的写法：
在这里插入图片描述

5、泛型的上界

在定义泛型类时，有时需要对传入的类型变量做一定的约束，可以通过类型边界来约束。
泛型只有上界，没有下界。另外，当泛型类没有指定边界时（class 泛型类名），默认是Object。

class 泛型类名称<类型形参 extends 类型边界> { ... }

例如：public class MyArray<E extends Number> { ... }
只接受 Number 的子类型作为 E 的类型实参：
MyArray<Integer> l1; // 正常，因为 Integer 是 Number 的子类型
MyArray<String> l2; // 编译错误，因为 String 不是 Number 的子类型

实例

写一个泛型类，找出数组中的最大值
在这里插入图片描述
所以，此时我们需要实现 Comparator 或者 Comparable 接口，来比较大小。
通过 compareTo 方法来比较。

但是，你会发现没有与 Comparable 和 Comparator 相关的功能。
这是因为你怎么确定类型参数 T 它实现了 Comparable 或者 Comparator接口的方法？
解决：
在这里插入图片描述

完整代码：


class Alg<E extends Comparable<E>> {
    public E findMax(E[] array) {
        E max = array[0];
        for(int i = 1; i < array.length;i++) {
            if(max.compareTo(array[i]) < 0 ) {
                max = array[i];
            }
        }
        return max;
    }
}
public class Test {
 public static void main1(String[] args) {
        Alg<Integer> alg = new Alg<>();
        Integer[] array = {1,4,2,10,9,8,17,5};
        Integer val = alg.findMax(array);
        System.out.println(val);
    }
}