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Java集合（一）

2023-02-06 82
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简介： Java集合（一）

Java集合

集合的概念

在java中，集合是一个名词而不是动词，集合是一种存储数据的容器。

如果只是为了容纳数据，可以使用数组。为什么有数组了还需要集合来存储数据呢？

  • 数组使用时要确定元素个数，当使用场景中的元素个数不确定时，使用数组不太方便。

集合指的是一系列框架，在java.util中。包含了集合一系列的接口和类。

对不确定个数的有关系的数据进行相同的逻辑处理时，我们使用集合来操作更好。

根据数据的不同，java中的集合分为两种类型：

  • 单一数据体系：Collection接口定义了相关规范
  • 成对出现的数据体系：所谓的成对，是值一对数据相关联，可根据第一个数据关联到第二个数据。也称之为键值对数据("kevin",20)->(key,value)。比如Map接口就定义了这种规则。

常用接口和类

Collection接口：

常用的子接口

  • List：按照插入顺序保存数据，数据可以重复。
    • 主要的具体实现类为：ArrayList，LinkedList
  • Set：集，无序保存。数据不能重复。
    • 主要的具体实现类为：HashSet
  • Queue：队列
    • 主要的具体实现类为：ArrayBlockingQueue

Map接口：

  • 主要的具体实现类为：HashMap，HashTable

List

ArrayList

List：表示列表，清单。在清单中我们是先取出先插入的，所以list也是按照插入顺序读取，第一个插入，读取时也是第一个。并且它可以存储重复的数据。

Array：表示数组，序列。

在ArrayList这个集合类的内部就是使用数组来存储数据的。

ArrayList对象的创建：

ArrayList arrayList = new ArrayList();

其中，有三种方式创建一个ArrayList：

  • 不传参数，直接new。底层会创建一个空数组
  • 传一个int类型的参数，用于设定底层数组的长度
  • 传一个Collection集合类型的对象，用于将其他集合放置在当前集合中

我们来打印这个ArrayList对象：

ArrayList arrayList = new ArrayList();
System.out.println(arrayList);// []

返回的集合对象中的数据（当前为空）

集合对象的基本操作

增加数据

我们使用add方法向集合添加数据：

ArrayList arrayList = new ArrayList();
arrayList.add("kevin");
arrayList.add("qina");
arrayList.add("kun");
System.out.println(arrayList);// [kevin, qina, kun]

对于一个没有传参new出的对象，它底层的数组长度会被自动设置为10。

那如果我们的数据超出了底层的数组长度会怎样呢？

为了方便，我们就声明一个底层数组长度为3的集合：

ArrayList arrayList = new ArrayList(3);
arrayList.add("kevin");
arrayList.add("qina");
arrayList.add("kun");
arrayList.add("yes");
System.out.println(arrayList);// [kevin, qina, kun, yes]

我们看到，依然会进行添加数据。并且也没有报错，那这是为什么呢？

原来，在底层，遇到元素个数超出数组长度时。会创建一个更大的数组，并且将索引的内存空间指向原来的对象，然后再进行添加。这个操作叫扩容。而原来的数组就不会被使用了。

image-20230109205656166

获取数据

使用get方法获取数据，传入参数为索引。使用size()方法来获取集合的元素个数

ArrayList arrayList = new ArrayList(3);
arrayList.add("kevin");
arrayList.add("qian");
arrayList.add("kun");
arrayList.add("yes");

System.out.println(arrayList.size());// 4
System.out.println(arrayList.get(1));// qian

使用for循环来遍历集合：

for (int i = 0; i < arrayList.size(); i++) {
    System.out.println(arrayList.get(i));
}

如果不关心数据的位置，我们可以使用forin来遍历（按顺序遍历）：

  • for（类型 循环对象：集合）{}
for (Object o : arrayList) {
    System.out.println(o);
}

修改数据

使用set()方法修改数据，传入两个参数：

  • 第一个参数：下标（索引）
  • 第二个参数：修改的值

方法会返回结果，返回值为更新前的值：

ArrayList arrayList = new ArrayList(3);
arrayList.add("kevin");
arrayList.add("qian");
arrayList.add("kun");
arrayList.add("yes");

Object chage = arrayList.set(3, "no");
arrayList.set(0, 3.0);
System.out.println(chage);// yes
System.out.println(arrayList);// [3.0, qian, kun, no]

删除数据

使用remove()方法可以删除集合的数据，传入参数为数据的位置（索引）：

方法会返回结果，返回值为要删除的值

ArrayList arrayList = new ArrayList(3);
arrayList.add("kevin");
arrayList.add("qian");
arrayList.add("kun");
arrayList.add("yes");

Object o = arrayList.remove(1);
System.out.println(o);//qian
System.out.println(arrayList.size());// 3
System.out.println(arrayList);// [kevin, kun, yes]

ArrayList常用方法

当add()传入两个参数时，可以用于向集合指定位置插入数据：

  • 第一个参数：索引
  • 第二个参数：添加的数据
ArrayList arrayList = new ArrayList();
arrayList.add("kevin");
arrayList.add("qian");

arrayList.add(0, "demo");
System.out.println(arrayList);// [demo, kevin, qian]

当插入数据时，之前该位置的数据会与后面的数据一起向后移。

使用clear()方法来清空集合中的数据：

ArrayList arrayList = new ArrayList();
arrayList.add("kevin");
arrayList.add("qian");

System.out.println(arrayList.size());// 2
arrayList.clear();
System.out.println(arrayList);// []
System.out.println(arrayList.size());// 0

使用removeAll()来删除集合中的指定数据（如果移除了返回true，反之为false）：

参数类型是一个集合，可以使用Collections.singleton()来转为一个集合。

使用addAll()方法可以将一个集合的所有数据添加到该集合中（同样可以传两个参数）。

ArrayList arrayList = new ArrayList();
arrayList.add("kevin");
arrayList.add("qian");
arrayList.add("qian");
arrayList.add("qian");

ArrayList list2 = new ArrayList();
list2.add("ok");
list2.add("nice");

arrayList.addAll(list2);

arrayList.removeAll(Collections.singleton("qian"));
System.out.println(arrayList);//[kevin, ok, nice]

boolean b = arrayList.removeAll(list2);
boolean b1 = arrayList.removeAll(Collections.singleton("lll"));
System.out.println(b);//true
System.out.println(b1);//false
System.out.println(arrayList);//[kevin]

使用isEmpty()方法来判断集合是否为空：

ArrayList arrayList = new ArrayList();
arrayList.add("kevin");
arrayList.add("qian");
arrayList.add("qian");
arrayList.add("qian");

ArrayList list2 = new ArrayList();
System.out.println(arrayList.isEmpty());// false
System.out.println(list2.isEmpty());// true

使用contains()方法来判断集合中是否有这个数据：

ArrayList arrayList = new ArrayList();
arrayList.add("kevin");
arrayList.add("qian");
arrayList.add("qian");
arrayList.add("qian");

System.out.println(arrayList.contains("kevin"));// true
System.out.println(arrayList.contains("kun"));// false

使用indexOf()方法和lastIndexOf()找到第一次出现和最后一次出现该数据的位置

ArrayList arrayList = new ArrayList();
arrayList.add("kevin");
arrayList.add("qian");
arrayList.add("qian");
arrayList.add("qian");

System.out.println(arrayList.indexOf("qian"));// 1
System.out.println(arrayList.lastIndexOf("qian"));// 3

集合转数组：

ArrayList arrayList = new ArrayList();
arrayList.add("kevin");
arrayList.add("qian");
arrayList.add("qian");
arrayList.add("qian");

Object[] objects = arrayList.toArray();
System.out.println(objects[1]);//qian

复制一份集合：

ArrayList arrayList = new ArrayList();
arrayList.add("kevin");
arrayList.add("qian");
arrayList.add("qian");
arrayList.add("qian");

Object clone = arrayList.clone();
System.out.println(clone);// [kevin, qian, qian, qian]

LinkedList

LinkedList是一种链表结构

LinkedList list = new LinkedList();
list.addFirst("kevin");
System.out.println(list.getFirst());// kevin
System.out.println(list.getLast());// kevin
System.out.println(list);// [kevin]

取第一个数据和最后一个：

LinkedList list = new LinkedList();
list.addFirst("kevin");
list.addFirst("qian");

System.out.println(list.getFirst());// qian
System.out.println(list.getLast());// kevin
System.out.println(list);// [qian, kevin]

添加数据（add默认添加到最后，两个参数为插入该索引位置）：

LinkedList list = new LinkedList();
list.addFirst("kevin");
list.addFirst("qian");
list.add(1, "kun");

System.out.println(list);// [qian, kun, kevin]

get方法取数据

LinkedList list = new LinkedList();
list.addFirst("kevin");
list.addFirst("qian");
list.add(1, "kun");

System.out.println(list.get(1));// kun

使用for循环遍历

LinkedList list = new LinkedList();
list.addFirst("kevin");
list.addFirst("qian");
list.add(1, "kun");

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    System.out.println(list.get(i));
}
// qian
// kun
// kevin

使用forin遍历：

for (Object o : list) {
    System.out.println(o);
}

set方法修改数据

LinkedList list = new LinkedList();
list.addFirst("kevin");
list.addFirst("qian");
list.add(1, "kun");

list.set(0, "kkkevin");
System.out.println(list.getFirst());// kkkevin

remove方法移除集合中的传入第一个数据：

LinkedList list = new LinkedList();
list.addFirst("kevin");
list.addFirst("qian");
list.add(1, "kun");
list.addLast("kevin");

list.remove("kevin");
System.out.println(list);// [qian, kun, kevin]

LinkedList常用方法

除了上面的一些方法外，它还有一些api我们经常使用：

push()方法用于向开头添加数据，类似addFirst。

LinkedList list = new LinkedList();

list.push("kevin");
list.push("qian");
list.push("kun");
list.add("yt");

System.out.println(list);//[kun, qian, kevin, yt]

element()方法用于取第一个数据，类似getFirst。

System.out.println(list.element());//kun

pop用于弹出数据，弹出第一个数据，返回值也是弹出的数据。

LinkedList list = new LinkedList();

list.push("kevin");
list.push("qian");
list.push("kun");
list.add("yt");

System.out.println(list);//[kun, qian, kevin, yt]

System.out.println(list.pop());// kun
System.out.println(list);// [qian, kevin, yt]

泛型

由于多态性，集合在默认情况下下使用的时候非常不方便，因为数据的默认类型都是Object：

ArrayList list = new ArrayList();
list.add(new Person());
list.add(new Person());
Object o = list.get(1);
o.personName();// 无法解析 'Object' 中的方法 'personName'

Person类：

class Person {
    public void personName() {
        System.out.println("person...");
    }
}

如果要使用，就必须使用强制类型转换。非常不方便，而且可能出现类型转换错误的异常。

Person o = (Person) list.get(1);
o.personName();// person...

这时候我们可以使用泛型，我们传入的数据都是同一个类型：

ArrayList<Person> list = new ArrayList();
list.add(new Person());
Person person = list.get(0);
person.personName();// person...

类型存在多态的使用，而泛型是没有多态的。

public class JavaCollection_05 {
    public static void main(String[] args) {
        Contains<User5> contains = new Contains();
        test(contains);// 需要的类型:Contains<Object> 提供的类型:Contains<User5>
    }

    public static void test(Contains<Object> contains) {
        System.out.println(contains);
    }
}

class Contains<C> {
    public C data;
}

class User5 {
}

比较器

集合提供了sort方法来进行排序，传入的是一个实现了比较器接口的类的实例对象：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Comparator;

public class JavaCollection_06 {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add(2);
        list.add(1);
        list.add(3);
        list.add(0);

        list.sort(new NumberComparator());
        System.out.println(list);// [0, 1, 2, 3]
    }
}

class NumberComparator implements Comparator<Integer> {
    @Override
    public int compare(Integer o1, Integer o2) {
        return o1 - o2;// 升序
    }
}

其中，compare方法中：

  • 参数1>参数2，返回值为正数，表示升序
  • 参数1<参数，返回值为负，表示降序
  • 参数1==参数2，返回值为0。

官方解释：compare方法比较其两个顺序参数。返回负整数、零或正整数，因为第一个参数小于、等于或大于第二个参数。

ArrayList与LinkedList比较

添加第一条数据，LinkedList更快

image-20230110191430567

添加后面的数据，ArrayList更快

但是，当ArrayList需要扩容时，LinkedList更快。

而插入数据，LinkedList更快。

image-20230110193639330

由于LinkedList没有索引的概念（在LinkedList中叫顺序），在LinkedList中使用索引实际上还是在按着顺序找。所以使用索引查找时，ArrayList更快。

如果不使用索引查找，两个集合的查找没有本质区别。

文章标签：
Java
容器
索引
API
存储
关键词：
Java集合
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