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【Javase进阶1】集合进阶(Collection、List集合)不懂的看过来!!!

一、集合概述和分类

1.1 集合的分类

同学们,前面我们已经学习过了ArrayList集合,但是除了ArrayList集合,Java还提供了很多种其他的集合,如下图所示:

 

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我想你的第一感觉是这些集合好多呀!但是,我们学习时会对这些集合进行分类学习,如下图所示:一类是单列集合元素是一个一个的,另一类是双列集合元素是一对一对的。

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在今天的课程中,主要学习Collection单列集合。Collection是单列集合的根接口,Collection接口下面又有两个子接口List接口、Set接口,List和Set下面分别有不同的实现类,如下图所示:

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上图中各种集合的特点如下图所示:

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可以自己写代码验证一下,各种集合的特点

//简单确认一下Collection集合的特点
ArrayList<String> list = new ArrayList<>(); //存取顺序一致,可以重复,有索引
list.add("java1");
list.add("java2");
list.add("java1");
list.add("java2");
System.out.println(list); //[java1, java2, java1, java2] 

HashSet<String> list = new HashSet<>(); //存取顺序不一致,不重复,无索引
list.add("java1");
list.add("java2");
list.add("java1");
list.add("java2");
list.add("java3");
System.out.println(list); //[java3, java2, java1]

 

1.2 Collection集合的常用方法

接下来,我们学习一下Collection集合的一些常用方法,这些方法所有Collection实现类都可以使用。 这里我们以创建ArrayList为例,来演示

Collection<String> c = new ArrayList<>();
//1.public boolean add(E e): 添加元素到集合
c.add("java1");
c.add("java1");
c.add("java2");
c.add("java2");
c.add("java3");
System.out.println(c); //打印: [java1, java1, java2, java2, java3]

>//2.public int size(): 获取集合的大小
System.out.println(c.size()); //5

//3.public boolean contains(Object obj): 判断集合中是否包含某个元素
System.out.println(c.contains("java1")); //true
System.out.println(c.contains("Java1")); //false

//4.pubilc boolean remove(E e): 删除某个元素,如果有多个重复元素只能删除第一个
System.out.println(c.remove("java1")); //true
System.out.println(c); //打印: [java1,java2, java2, java3]

//5.public void clear(): 清空集合的元素
c.clear(); 
System.out.println(c); //打印:[]

//6.public boolean isEmpty(): 判断集合是否为空 是空返回true 反之返回false
System.out.println(c.isEmpty()); //true

//7.public Object[] toArray(): 把集合转换为数组
Object[] array = c.toArray();
System.out.println(Arrays.toString(array)); //[java1,java2, java2, java3]

//8.如果想把集合转换为指定类型的数组,可以使用下面的代码
String[] array1 = c.toArray(new String[c.size()]);
System.out.println(Arrays.toString(array1)); //[java1,java2, java2, java3]

//9.还可以把一个集合中的元素,添加到另一个集合中
Collection<String> c1 = new ArrayList<>();
c1.add("java1");
c1.add("java2");
Collection<String> c2 = new ArrayList<>();
c2.add("java3");
c2.add("java4");
c1.addAll(c2); //把c2集合中的全部元素,添加到c1集合中去
System.out.println(c1); //[java1, java2, java3, java4]</pre>

最后,我们总结一下Collection集合的常用功能有哪些,ArrayList、LinkedList、HashSet、LinkedHashSet、TreeSet集合都可以调用下面的方法。

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二、Collection遍历方式

各位同学,接下来我们学习一下Collection集合的遍历方式。有同学说:“集合的遍历之前不是学过吗?就用普通的for循环啊? “ 没错!之前是学过集合遍历,但是之前学习过的遍历方式,只能遍历List集合,不能遍历Set集合,因为以前的普通for循环遍历需要索引,只有List集合有索引,而Set集合没有索引。

所以我们需要有一种通用的遍历方式,能够遍历所有集合。

2.1 迭代器遍历集合

接下来学习的迭代器就是一种集合的通用遍历方式。

代码写法如下:

Collection<String> c = new ArrayList<>();
c.add("赵敏");
c.add("小昭");
c.add("素素");
c.add("灭绝");
System.out.println(c); //[赵敏, 小昭, 素素, 灭绝]

//第一步:先获取迭代器对象
//解释:Iterator就是迭代器对象,用于遍历集合的工具)
Iterator<String> it = c.iterator();

//第二步:用于判断当前位置是否有元素可以获取
//解释:hasNext()方法返回true,说明有元素可以获取;反之没有
while(it.hasNext()){
 //第三步:获取当前位置的元素,然后自动指向下一个元素.
 String e = it.next();
 System.out.println(s);
}

迭代器代码的原理如下:

  • 当调用iterator()方法获取迭代器时,当前指向第一个元素

  • hasNext()方法则判断这个位置是否有元素,如果有则返回true,进入循环

  • 调用next()方法获取元素,并将当月元素指向下一个位置,

  • 等下次循环时,则获取下一个元素,依此内推

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最后,我们再总结一下,使用迭代器遍历集合用到哪些方法

[

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2.2 增强for遍历集合

同学们刚才我们学习了迭代器遍历集合,但是这个代码其实还有一种更加简化的写法,叫做增强for循环。

格式如下:

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需要注意的是,增强for不光可以遍历集合,还可以遍历数组。接下来我们用代码演示一em.o下:

Collection<String> c = new ArrayList<>();
c.add("赵敏");
c.add("小昭");
c.add("素素");
c.add("灭绝");

//1.使用增强for遍历集合
for(String s: c){
 System.out.println(s); 
}

//2.再尝试使用增强for遍历数组
String[] arr = {"迪丽热巴", "古力娜扎", "稀奇哈哈"};
for(String name: arr){
 System.out.println(name);
}

 

2.3 forEach遍历集合

在JDK8版本以后还提供了一个forEach方法也可以遍历集合,如果下图所示:

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我们发现forEach方法的参数是一个Consumer接口,而Consumer是一个函数式接口,所以可以传递Lambda表达式

Collection<String> c = new ArrayList<>();
c.add("赵敏");
c.add("小昭");
c.add("素素");
c.add("灭绝");

//调用forEach方法
//由于参数是一个Consumer接口,所以可以传递匿名内部类
c.forEach(new Consumer<String>{
 @Override
 public void accept(String s){
 System.out.println(s);
 }
});


//也可以使用lambda表达式对匿名内部类进行简化
c.forEach(s->System.out.println(s)); //[赵敏, 小昭, 素素, 灭绝]

 

2.4 遍历集合案例

接下来,我们看一个案例,在集合中存储自定义的对象,并遍历。具体要求如下

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首先,我们得写一个电影类,用来描述每一步电影应该有哪些信息。

public class Movie{
 private String name; //电影名称
 private double score; //评分
 private String actor; //演员
 //无参数构造方法
 public Movie(){}
 //全参数构造方法
 public Movie(String name, double score, String actor){
 this.name=name;
 this.score=score;
 this.actor=actor;
 }
 //...get、set、toString()方法自己补上..
}

接着,再创建一个测试类,完成上面的需求

public class Test{
 public static void main(String[] args){
 Collection<Movie> movies = new ArrayList<>();
 movies.add(new MOvie("《肖申克的救赎》", 9.7, "罗宾斯"));
 movies.add(new MOvie("《霸王别姬》", 9.6, "张国荣、张丰毅"));
 movies.add(new MOvie("《阿甘正传》", 9.5, "汤姆汉克斯"));

 for(Movie movie : movies){
 System.out.println("电影名:" + movie.getName());
 System.out.println("评分:" + movie.getScore());
 System.out.println("主演:" + movie.getActor());
 }
 }
}

以上代码的内存原理如下图所示:当往集合中存对象时,实际上存储的是对象的地址值

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三、List系列集合

前面我们已经把Collection通用的功能学习完了,接下来我们学习Collection下面的一个子体系List集合。如下图所示:

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3.1 List集合的常用方法

List集合是索引的,所以多了一些有索引操作的方法,如下图所示:

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接下来,我们用代码演示一下这几个方法的效果

//1.创建一个ArrayList集合对象(有序、有索引、可以重复)
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("蜘蛛精");
list.add("至尊宝");
list.add("至尊宝");
list.add("牛夫人"); 
System.out.println(list); //[蜘蛛精, 至尊宝, 至尊宝, 牛夫人]

//2.public void add(int index, E element): 在某个索引位置插入元素
list.add(2, "紫霞仙子");
System.out.println(list); //[蜘蛛精, 至尊宝, 紫霞仙子, 至尊宝, 牛夫人]

//3.public E remove(int index): 根据索引删除元素, 返回被删除的元素
System.out.println(list.remove(2)); //紫霞仙子
System.out.println(list);//[蜘蛛精, 至尊宝, 至尊宝, 牛夫人]

//4.public E get(int index): 返回集合中指定位置的元素
System.out.println(list.get(3));

//5.public E set(int index, E e): 修改索引位置处的元素,修改后,会返回原数据
System.out.println(list.set(3,"牛魔王")); //牛夫人
System.out.println(list); //[蜘蛛精, 至尊宝, 至尊宝, 牛魔王]

 

3.2 List集合的遍历方式

List集合相比于前面的Collection多了一种可以通过索引遍历的方式,所以List集合遍历方式一共有四种:

  • 普通for循环(只因为List有索引)

  • 迭代器

  • 增强for

  • Lambda表达式

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("蜘蛛精");
list.add("至尊宝");
list.add("糖宝宝");

//1.普通for循环
for(int i = 0; i< list.size(); i++){
 //i = 0, 1, 2
 String e = list.get(i);
 System.out.println(e);
}

//2.增强for遍历
for(String s : list){
 System.out.println(s);
}

//3.迭代器遍历
Iterator<String> it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
 String s = it.next();
 System.out.println(s);
}

//4.lambda表达式遍历
list.forEach(s->System.out.println(s))

 

3.3 ArrayList底层的原理

为了让同学们更加透彻的理解ArrayList集合,接下来,学习一下ArrayList集合的底层原理。

ArrayList集合底层是基于数组结构实现的,也就是说当你往集合容器中存储元素时,底层本质上是往数组中存储元素。 特点如下:

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我们知道数组的长度是固定的,但是集合的长度是可变的,这是怎么做到的呢?原理如下:

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数组扩容,并不是在原数组上扩容(原数组是不可以扩容的),底层是创建一个新数组,然后把原数组中的元素全部复制到新数组中去。

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3.4 LinkedList底层原理

学习完ArrayList底层原理之后,接下来我们看一下LinkedList集合的底层原理。

LinkedList底层是链表结构,链表结构是由一个一个的节点组成,一个节点由数据值、下一个元素的地址组成。如下图所示

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假如,现在要在B节点和D节点中间插入一个元素,只需要把B节点指向D节点的地址断掉,重新指向新的节点地址就可以了。如下图所示:

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假如,现在想要把D节点删除,只需要让C节点指向E节点的地址,然后把D节点指向E节点的地址断掉。此时D节点就会变成垃圾,会把垃圾回收器清理掉。

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上面的链表是单向链表,它的方向是从头节点指向尾节点的,只能从左往右查找元素,这样查询效率比较慢;还有一种链表叫做双向链表,不光可以从做往右找,还可以从右往左找。如下图所示:

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LinkedList集合是基于双向链表实现了,所以相对于ArrayList新增了一些可以针对头尾进行操作的方法,如下图示所示:

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3.5 LinkedList集合的应用场景

刚才我们学习了LinkedList集合,那么LInkedList集合有什么用呢?可以用它来设计栈结构、队列结构。

  • 我们先来认识一下队列结构,队列结构你可以认为是一个上端开口,下端也开口的管子的形状。元素从上端入队列,从下端出队列。
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入队列可以调用LinkedList集合的addLast方法,出队列可以调用removeFirst()方法.

//1.创建一个队列:先进先出、后进后出
LinkedList<String> queue = new LinkedList<>();
//入对列
queue.addLast("第1号人");
queue.addLast("第2号人");
queue.addLast("第3号人");
queue.addLast("第4号人");
System.out.println(queue);

//出队列
System.out.println(queue.removeFirst());  //第4号人
System.out.println(queue.removeFirst());  //第3号人
System.out.println(queue.removeFirst());  //第2号人
System.out.println(queue.removeFirst());  //第1号人
  • 接下来,我们再用LinkedList集合来模拟一下栈结构的效果。还是先来认识一下栈结构长什么样。栈结构可以看做是一个上端开头,下端闭口的水杯的形状。

    元素永远是上端进,也从上端出,先进入的元素会压在最底下,所以栈结构的特点是先进后出,后进先出

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有没有感觉栈结构很像,手枪的子弹夹呀!!第一个压进入的子弹在最底下,最后一个才能打出来,最后一个压进入的子弹在最顶上,第一个打出来。

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接着,我们就用LinkedList来模拟下栈结构,代码如下:

//1.创建一个栈对象
LinkedList<String> stack = new ArrayList<>();
//压栈(push) 等价于 addFirst()
stack.push("第1颗子弹");
stack.push("第2颗子弹");
stack.push("第3颗子弹");
stack.push("第4颗子弹");
System.out.println(stack); //[第4颗子弹, 第3颗子弹, 第2颗子弹,第1颗子弹]

//弹栈(pop) 等价于 removeFirst()
System.out.println(statck.pop()); //第4颗子弹
System.out.println(statck.pop()); //第3颗子弹
System.out.println(statck.pop()); //第2颗子弹
System.out.println(statck.pop()); //第1颗子弹

//弹栈完了,集合中就没有元素了
System.out.println(list); //[]

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