Collection集合类（Java）

发表于 2023-3-2 14:06:18

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Collection集合体系

1，Collection集合分为两大类List集合和Set集合

List系列集合特点: 有序，可重复，有索引
　　ArrayList：有序，可重复，有索引。
　　LinkedList：有序，可重复，有索引。
（1）List集合

　　List集合因为支持索引，所以多了很多与索引相关的方法，当然，Collection的功能List也都继承了

List集合的基本操作：

package com.itheima.yaoyao;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.ListIterator;
public class ListDemo1 {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<>();
arrayList.add("张小花");
arrayList.add("牛爱花");
arrayList.add("李大花");
//list的remove方法·根据索引下标来删除元素
arrayList.remove(0);
System.out.println("===============");
//set方法修改(同样根据索引下标)；
arrayList.set(0,"王小花");
System.out.println("===============");
//get方法获取指定索引下标元素
arrayList.get(0);
System.out.println("===============");
//遍历List集合中的元素
//1,for循环遍历
for (int i = 0; i < arrayList.size(); i++) {
String s = arrayList.get(i);
System.out.println(s);
}
System.out.println("===============");
//2，增强for
for (String s : arrayList) {
System.out.println(s);
}
System.out.println("===============");
//3,迭代器
Iterator<String> iterator = arrayList.iterator();
while (iterator.hasNext()){
String next = iterator.next();
System.out.println(next);
}
System.out.println("===============");
//4,迭代器【List列表版list特有】
ListIterator<String> stringListIterator = arrayList.listIterator();
while (stringListIterator.hasNext()){
String next = stringListIterator.next();
System.out.println(next);
}
//5，lambda(forEach)表达式循环
arrayList.forEach(System.out::println);
}
}

复制代码

1，ArrayList集合的底层原理

基于数组实现的

（1）ArrayList的特点
　　查询速度快（注意：是根据索引查询数据快）:查询数据通过地址值和索引定位，查询任意数据耗时相同。
　　删除效率低：可能需要把后面很多的数据进行前移。
　　添加效率极低：可能需要把后面很多的数据后移，再添加元素；或者也可能需要进行数组的扩容。
（2）底层原理
　　①利用无参构造器创建的集合，会在底层创建一个默认长度为0的数组
　　②添加第一个元素时，底层会创建一个新的长度为10的数组
　　③存满时，会扩容1.5倍
　　④如果一次添加多个元素，1.5倍还放不下，则新创建数组的长度以实际为准
（3）适用场景

ArrayList适合：根据索引查询数据，比如根据随机索引取数据（高效）！或者数据量不是很大时！
ArrayList不适合：数据量大的同时又要频繁的经行增删操作

2，LinkedList集合的底层原理

基于双链表实现的

（1）LinkedList新增了很多首位操作的特有方法

（2）适用场景
　　LinkedList集合适合需要频繁操作首尾元素的场景，比如栈和队列
（2）Set集合

　　set系列的集合特点：不重复，无索引；

HashSet：无序，不重复，无索引。
LinkedHashSet：有序，不重复，无索引。
TreeSet：可排序，不重复，无索引。

1，HashSet集合

注意：在正式了解HashSet集合的底层原理前，我们需要先搞清楚一个前置知识：哈希值！

就是一个int类型的数值，Java中每个对象都有一个哈希值。
Java中的所有对象，都可以调用Obejct类提供的hashCode方法，返回该对象自己的哈希值。

对象哈希值的特点

同一个对象多次调用hashCode()方法返回的哈希值是相同的。
不同的对象，它们的哈希值一般不相同，但也有可能会相同(哈希碰撞)。

HashSet集合的底层原理

基于哈希表实现。
哈希表是一种增删改查数据，性能都较好的数据结构

哈希表

lJDK8之前，哈希表 = 数组+链表
lJDK8开始，哈希表 = *数组+链表+红黑树

哈希表扩容问题
JDK8开始，当链表长度超过8，且数组长度>=64时，自动将链表转成红黑树

红黑树

HashSet集合去重
HashSet集合默认不能对内容一样的两个不同对象去重复
如果希望Set集合认为2个内容相同的对象是重复的应该怎么办？
重写对象的**hashCode和equals方法。**
2，LinkedHashSet集合

LinkedHashSet集合的特点和原理是怎么样的？

有序，不重复，无索引。
底层基于哈希表，使用双链表记录添加数据。

3，TreeSet集合

TreeSet集合的特点：

可排序，不重复，无索引
底层基于红黑树实现排序，增删改查性能较好

TreeSet集合对自定义的对象的排序：

类实现Comparable接口，重写比较规则。
集合构造器中定义Comparator比较器对象，重写比较规则

任务
请为TreeSet提供一个比较器，使得TreeSet的元素能够按照如下规则进行排序。

优先按照对象的年龄age进行排序（由小到大）。
如果年龄相同，则按照对象的分数score进行排序（由大到小）。
创建一个Student对象类

Set<Student> students = new TreeSet<>(new Comparator<Student>() {
@Override
public int compare(Student t0, Student t1) {
int result = t0.getAge() - t1.getAge();
int result1 = ((int) (t1.getScore() - t0.getScore()));
if (result == 0 ) {
if (result1 == 0) {
result1 = t0.equals(t1)?0:1;
}
return result1;
}
return result;
}
});
students.add(new Student("张三", 18, 80));
students.add(new Student("李四", 20, 90));
students.add(new Student("王五", 20, 100));
students.add(new Student("王五", 20, 100));
students.add(new Student("赵六", 22, 70));
students.add(new Student("孙七", 22, 60));
students.forEach(System.out::println);

复制代码

集合条目的删除

边循环边删除集合中的元素，会导致循环出错ConcurrentModificationException。我们可以通过迭代器或是倒序循环的方式来解决这个问题。
任务

请在removeByIterator使用迭代器方式删除集合中包含key的元素。
请在removeByReverseFor使用倒序for循环删除集合中包含key的元素

public static void main(String[] args) {
List<String> names = new ArrayList<>();
names.add("张顺");
names.add("公孙胜");
names.add("张清");
names.add("张横");
names.add("阮小二");
names.add("阮小七");
names.add("卢俊义");
names.add("阮小五");
names.add("宋江");
names.add("宋万");
removeByIterator(names, "张");
System.out.println(names);
removeByReverseFor(names, "阮");
System.out.println(names);
// Collection还提供了removeIf方法，可以使用Lambda表达式来删除元素
// 内部使用了Iterator实现
names.removeIf(name -> name.contains("宋"));
System.out.println(names);
}
// 通过迭代器删除集合中包含key的元素
public static void removeByIterator(List<String> names, String key) {
Iterator <String>iterator = names.iterator();
while (iterator.hasNext()){
if (iterator.next().contains(key)){
iterator.remove();
}
}
}
// 通过倒序for循环删除集合中包含key的元素
public static void removeByReverseFor(List<String> names, String key) {
for (int i = names.size() - 1; i >= 0; i--) {
if (names.contains(key)) {
names.remove(i);
}
}
}

复制代码

Collection集合体系的总结

如果希望记住元素的添加顺序，需要存储重复的元素，又要频繁的根据索引查询数据？
用ArrayList集合（有序、可重复、有索引），底层基于数组的。（常用）
如果希望记住元素的添加顺序，且增删首尾数据的情况较多？
用LinkedList集合（有序、可重复、有索引），底层基于双链表实现的。
如果不在意元素顺序，也没有重复元素需要存储，只希望增删改查都快？
用HashSet集合（无序，不重复，无索引），底层基于哈希表实现的。（常用）
如果希望记住元素的添加顺序，也没有重复元素需要存储，且希望增删改查都快？
用LinkedHashSet集合（有序，不重复，无索引），底层基于哈希表和双链表。
如果要对元素进行排序，也没有重复元素需要存储？且希望增删改查都快？用TreeSet集合，基于红黑树实现。

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