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Java学习之路——集合

概述

集合的定义

什么是集合（Collection）？集合就是“由若干个确定的元素所构成的整体”。

从概念上来看集合和数组是十分相似的，那么为什么有了数组还要集合呢？

数组初始化后大小不可变；
数组只能按索引顺序存取；
......

正因为数组有着上述的缺点，因此在 Java 中又提供了集合来让我们使用。

集合的种类及特点

Java标准库自带的java.util包提供了集合类：Collection，它是除Map外所有其他集合类的根接口。Java 的java.util包主要提供了以下三种类型的集合：

List：一种有序列表的集合；
Set：一种保证没有重复元素的集合；
Map：一种通过键值（key-value）查找的映射表集合。

Java 集合有以下特点：

接口和实现类相分离；
二是支持泛型，我们可以限制在一个集合中只能放入同一种数据类型的元素。

Java 访问集合是通过统一的方式——迭代器（Iterator）来实现，有了它我们就可以只关心上层使用而不用关心下层的集合类型。

一、`Collection`接口常用方法

1. 添加元素

add(int index，E element)：向集合中添加一项；
index（可选参数）- 表示元素所插入处的索引值；
element - 要插入的元素；
返回值：如果成功插入元素，返回 true；

如果 index 超出范围，则该 add() 方法抛出 IndexOutOfBoundsException 异常。
addAll(int index, Collection c)：
index（可选参数）- 表示元素所插入处的索引值；
c - 要插入的集合元素；
返回值：如果成功插入元素，返回 true；

如果给定的集合为 null，则超出 NullPointerException 异常；

如果 index 超出范围，则该 add() 方法抛出 IndexOutOfBoundsException 异常。

2. 获取有效元素个数

size()：返回数组中元素的个数。
返回值：返回数组中元素的个数。

3. 清空集合

clear()：删除动态集合中的所有元素。

4. 是否为空集

isEmpty()：判断集合是否为空。
返回值：如果数组中不存在任何元素，则返回 true；

如果数组中存在元素，则返回 false。

5. 是否包含某个元素

contains(Object obj)：用于判断元素是否在集合中；
obj - 要检测的元素；
返回值：如果指定的元素存在于动态数组中，则返回 true；

如果指定的元素不存在于动态数组中，则返回 false。
containsAll(Collection c)：检测集合是否包含指定集合中的所有元素。
collection - 集合参数；
返回值：如果动态数组中包含的集合中的所有元素，则返回 true；
如果集合中存在的元素与指定 Collection 中的元素不兼容，则抛出 ClassCastException；
如果 collection 中包含 null 元素，并且集合中不允许 null值，则抛出 NullPointerException 异常。

6. 删除元素

remove(Object obj / int index)：删除集合里的单个元素；
obj - 要删除的元素，如果 obj 元素出现多次，则删除在数组中第一次出现的元素；
index - 要删除元素索引值；
返回值：如果传入元素，删除成功，则返回 true；

如果传入索引值，则返回删除的元素；

如果指定的索引超出范围，则该方法将抛出 IndexOutOfBoundsException 异常。
removeAll(Collection c)：删除存在于指定集合中的动态数组元素。
c - 动态数组列表中要删除的元素集合；
返回值：如果从集合成功删除元素返回 true；

如果集合中存在的元素类与指定 Collection 的元素类不兼容，则抛出 ClassCastException 异常；

如果集合中包含 null 元素，并且指定 Collection 不允许 null 元素，则抛出 NullPointerException 异常。

7. 求交集

retainAll(Collection c)：保留 ArrayList中在指定集合中也存在的那些元素。
collection - 集合参数；
返回值：如果集合中删除了元素则返回 true；

如果集合中存在的元素与指定 Collection 的类中元素不兼容，则抛出 ClassCastException 异常；

如果集合包含 null 元素，并且指定 Collection 不允许 null 元素，则抛出 NullPointerException。

8. 判断集合是否相等

eauqls(Collection c)：判断两个集合是否相等。
collection - 集合参数；
返回值：如果两个集合相等则返回 true。

9. 转换成数组

toArray(T[] arr)：将集合对象转换为数组。
T [] arr（可选参数）- 用于存储数组元素的数组；
返回值：如果参数 T[] arr 作为参数传入到方法，则返回 T 类型的数组；

如果未传入参数，则返回 Object 类型的数组。

10. 获取集合对象的哈希值

hashCode()：返回集合哈希值。

11. 遍历集合

iterator()：返回 Iterator 接口的实例，用于遍历集合。

二、使用 `Iterator` 接口遍历集合

在 Java 程序中，Iterator（迭代器）不是一个集合，它是一种用于访问集合的方法。

GoF 对迭代器的定义为：提供一种方法访问一个容器（container）对象中的各个元素，而又不需要暴露该对象的内部细节。

1. 迭代器常用方法

next()：返回迭代器的下一个元素，并且更新迭代器的状态；
hasNext()：用于检测集合中是否还有元素。有则 true，没有则 false；
remove()：将迭代器返回的元素删除。

2. 获取一个迭代器

想要使用迭代器对象遍历集合，那么首先就需要获取一个迭代器。可以调用集合的 iterator() 方法获取一个迭代器。

// 创建集合
Collection collection = new ArrayList();

// 添加元素
collection.add(123);
collection.add("123");
collection.add(123L);
collection.add('A');

Iterator iterator = collection.iterator();

3. 遍历集合

使用迭代器遍历集合实质上就是不断调用 next() 方法的过程。当集合中的元素都已经遍历完后，此时再调用 next() 方法就会抛出 NoSuchElementException错误。

因此推介使用如下方式进行遍历：

while (iterator.hasNext()) {
    System.out.println(iterator.next());
}

三、常用集合类

以下是我们日常开发中，使用较多的四种集合：

LinkedList：该类实现了List接口，允许有 null（空）元素。主要用于创建链表数据结构，该类没有同步方法，如果多个线程同时访问一个List，则必须自己实现访问同步，解决方法就是在创建List时候构造一个同步的List；
ArrayList：该类也是实现了List的接口，实现了可变大小的数组，随机访问和遍历元素时，提供更好的性能。该类也是非同步的，在多线程的情况下不要使用。其插入删除效率低；
HashSet：该类实现了Set接口，不允许出现重复元素，不保证集合中元素的顺序，允许包含值为null的元素，但最多只能一个；
HashMap：HashMap 是一个散列表，它存储的内容是键值对(key-value)映射。该类实现了Map接口，根据键的HashCode 值存储数据，具有很快的访问速度，最多允许一条记录的键为null，不支持线程同步。

1. `LinkedList`

示例

import java.util.LinkedList;

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> sites = new LinkedList<String>();
        sites.add("Google");
        sites.add("Runoob");
        sites.add("Taobao");
        sites.add("Weibo");
        System.out.println(sites);  // [Google, Runoob, Taobao, Weibo]
    }
}

常用方法

方法	描述
`public boolean add(E e)`	链表末尾添加元素，返回是否成功，成功为 true，失败为 false。
`public void add(int index, E element)`	向指定位置插入元素。
`public boolean addAll(Collection c)`	将一个集合的所有元素添加到链表后面，返回是否成功，成功为 true，失败为 false。
`public boolean addAll(int index, Collection c)`	将一个集合的所有元素添加到链表的指定位置后面，返回是否成功，成功为 true，失败为 false。
`public void addFirst(E e)`	元素添加到头部。
`public void addLast(E e)`	元素添加到尾部。
`public boolean offer(E e)`	向链表末尾添加元素，返回是否成功，成功为 true，失败为 false。
`public boolean offerFirst(E e)`	头部插入元素，返回是否成功，成功为 true，失败为 false。
`public boolean offerLast(E e)`	尾部插入元素，返回是否成功，成功为 true，失败为 false。
`public void clear()`	清空链表。
`public E removeFirst()`	删除并返回第一个元素。
`public E removeLast()`	删除并返回最后一个元素。
`public boolean remove(Object o)`	删除某一元素，返回是否成功，成功为 true，失败为 false。
`public E remove(int index)`	删除指定位置的元素。
`public E poll()`	删除并返回第一个元素。
`public E remove()`	删除并返回第一个元素。
`public boolean contains(Object o)`	判断是否含有某一元素。
`public E get(int index)`	返回指定位置的元素。
`public E getFirst()`	返回第一个元素。
`public E getLast()`	返回最后一个元素。
`public int indexOf(Object o)`	查找指定元素从前往后第一次出现的索引。
`public int lastIndexOf(Object o)`	查找指定元素最后一次出现的索引。
`public E peek()`	返回第一个元素。
`public E element()`	返回第一个元素。
`public E peekFirst()`	返回头部元素。
`public E peekLast()`	返回尾部元素。
`public E set(int index, E element)`	设置指定位置的元素。
`public Object clone()`	克隆该列表。
`public Iterator descendingIterator()`	返回倒序迭代器。
`public int size()`	返回链表元素个数。
`public ListIterator listIterator(int index)`	返回从指定位置开始到末尾的迭代器。
`public Object[] toArray()`	返回一个由链表元素组成的数组。
`public T[] toArray(T[] a)`	返回一个由链表元素转换类型而成的数组。

2. `ArrayList`

示例

import java.util.ArrayList;

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> sites = new ArrayList<String>();
        sites.add("Google");
        sites.add("Runoob");
        sites.add("Taobao");
        sites.add("Weibo");
        System.out.println(sites);  // [Google, Runoob, Taobao, Weibo]
    }
}

常用方法

方法	描述
`add()`	将元素插入到指定位置的 `ArrayList`中
`addAll()`	添加集合中的所有元素到 `ArrayList`中
`clear()`	删除 `ArrayList`中的所有元素
`clone()`	复制一份 `ArrayList`
`contains()`	判断元素是否在 `ArrayList`
`get()`	通过索引值获取 `ArrayList`中的元素
`indexOf()`	返回 `ArrayList`中元素的索引值
`removeAll()`	删除存在于指定集合中的 `ArrayList`里的所有元素
`remove()`	删除 `ArrayList`里的单个元素
`size()`	返回 `ArrayList`里元素数量
`isEmpty()`	判断 `ArrayList`是否为空
`subList()`	截取部分 `ArrayList`的元素
`set()`	替换 `ArrayList`中指定索引的元素
`sort()`	对 `ArrayList`元素进行排序
`toArray()`	将 `ArrayList`转换为数组
`toString()`	将 `ArrayList`转换为字符串
`ensureCapacity()`	设置指定容量大小的 `ArrayList`
`lastIndexOf()`	返回指定元素在 `ArrayList`中最后一次出现的位置
`retainAll()`	保留 `ArrayList`中在指定集合中也存在的那些元素
`containsAll()`	查看 `ArrayList`是否包含指定集合中的所有元素
`trimToSize()`	将 `ArrayList`中的容量调整为数组中的元素个数
`removeRange()`	删除 `ArrayList`中指定索引之间存在的元素
`replaceAll()`	将给定的操作内容替换掉数组中每一个元素
`removeIf()`	删除所有满足特定条件的 `ArrayList`元素
`forEach()`	遍历 `ArrayList`中每一个元素并执行特定操作

3. `HashSet`

示例

import java.util.HashSet;

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet<String> sites = new HashSet<String>();
        sites.add("Google");
        sites.add("Runoob");
        sites.add("Taobao");
        sites.add("Zhihu");
        sites.add("Runoob");     // 重复的元素不会被添加
        sites.remove("Taobao");  // 删除元素，删除成功返回 true，否则为 false
        System.out.println(sites);  // [Google, Runoob, Zhihu]
    }
}

常用方法

方法	描述
`add()`	添加元素
`remove()`	删除元素
`clear()`	删除所有元素
`contains()`	是否包含指定元素
`isEmpty()`	判断是否为空
`size()`	获取集合中元素个数

4. `HashMap`

示例

import java.util.HashMap;

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建 HashMap 对象 Sites
        HashMap<Integer, String> Sites = new HashMap<Integer, String>();
        // 添加键值对
        Sites.put(1, "Google");
        Sites.put(2, "Runoob");
        Sites.put(3, "Taobao");
        Sites.put(4, "Zhihu");
        System.out.println(Sites);  // {1=Google, 2=Runoob, 3=Taobao, 4=Zhihu}
    }
}

常用方法

方法	描述
`clear()`	删除 `HashMap` 中的所有键/值对
clone()	复制一份 `HashMap`
`isEmpty()`	判断 `HashMap`是否为空
`size()`	计算 `HashMap`中键/值对的数量
`put()`	将键/值对添加到 `HashMap`中
`putAll()`	将所有键/值对添加到 `HashMap`中
`putIfAbsent()`	如果 `HashMap`中不存在指定的键，则将指定的键/值对插入到 `HashMap`中。
`remove()`	删除 `HashMap`中指定键 key 的映射关系
`containsKey()`	检查 `HashMap`中是否存在指定的 key 对应的映射关系。
`containsValue()`	检查 `HashMap`中是否存在指定的 value 对应的映射关系。
`replace()`	替换 `HashMap`中是指定的 key 对应的 value。
`replaceAll()`	将 `HashMap`中的所有映射关系替换成给定的函数所执行的结果。
`get()`	获取指定 key 对应对 value
`getOrDefault()`	获取指定 key 对应对 value，如果找不到 key ，则返回设置的默认值
`forEach()`	对 `HashMap`中的每个映射执行指定的操作。
`entrySet()`	返回 `HashMap`中所有映射项的集合集合视图。
`keySet()`	返回 `HashMap`中所有 key 组成的集合视图。
`values()`	返回 `HashMap`中存在的所有 value 值。
`merge()`	添加键值对到 `HashMap`中
`compute()`	对 `HashMap`中指定 key 的值进行重新计算
`computeIfAbsent()`	对 `HashMap`中指定 key 的值进行重新计算，如果不存在这个 key，则添加到 `HashMap`中
`computeIfPresent()`	对 `HashMap`中指定 key 的值进行重新计算，前提是该 key 存在于 `HashMap`中。

Java学习之路——集合

概述

集合的定义

集合的种类及特点

一、Collection接口常用方法

1. 添加元素

2. 获取有效元素个数

3. 清空集合

4. 是否为空集

5. 是否包含某个元素

6. 删除元素

7. 求交集

8. 判断集合是否相等

9. 转换成数组

10. 获取集合对象的哈希值

11. 遍历集合

二、使用 Iterator 接口遍历集合

1. 迭代器常用方法

2. 获取一个迭代器

3. 遍历集合

三、常用集合类

1. LinkedList

示例

常用方法

2. ArrayList

示例

常用方法

3. HashSet

示例

常用方法

4. HashMap

示例

常用方法

评论

一、`Collection`接口常用方法

二、使用 `Iterator` 接口遍历集合

1. `LinkedList`

2. `ArrayList`

3. `HashSet`

4. `HashMap`