java 集合框架

2022-09-27 07:42:40

什么是集合？

记得在高中《数学》课本中的定义是：一般地，我们把研究对象统称为元素；把一些元素组成的总体叫做集合，也简称集。

在java中，把数据以某种特定的排列方式放到一起构成集合，这种数据的结构在JAVA中被体现为集合。在JAVA的集合中有对应的结构算法，JAVA中集合中使用的数据结构有，链表，散列存储，映射，树等等。

什么是集合框架？

集合框架是为表示和操作集合而规定的一种统一的标准的体系结构。

为什么要使用集合框架？

数组相信大家也不会陌生。那么我们为什么要是用数组呢？当我们需要保持一组一样(类型相同)的元素的时候，我们应该使用一个容器来保存，数组就是这样一个容器。但是，数据有一个不足，那就是定义数组时一定要确定数组的长度。然而，在开发中我们经常需要动态的来保存我们的数据，因此数组肯定是不行了。那么怎么办呢？数据结构！使用数据结构的知识可以达到以上要求，但是对于一般开发者来讲数据结构的实现相对繁琐，因此产生了java中的集合（它就是对一些实现好了的数据结构的包装，使用方便，最重要的是解决了类集框架本身不受对象数组长度的限制）。

集合框架简介：

三大特性：

  1. 这种框架是高性能的，对基本类集（动态数组、链表、树、离散表）的实现是高效率的。所以很少需要人工对这些“数据引擎”编写代码。
  2. 框架必须允许不同类型的类集以相同的方式和高度（解释：方式是指对于对象的操作形式，如add()；高度是指类集中的元素类型都是统一的）互操作方式工作。
  3. 类集必须是容易扩展和修改的。因此，类集框架被设计成包含了一组标准接口。

常用接口及其继承关系：

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（以上两张图片均来自于网络）

从图看可能有点乱，来个简单的：

Collection
├List
│├LinkedList
│├ArrayList
│└Vector
│　└Stack
└Set
Map
├Hashtable
├HashMap
└WeakHashMap

 

有序否

允许元素重复否

Collection

否

是

List

是

是

Set

AbstractSet

否

否

HashSet

TreeSet

是（用二叉树排序）

Map

AbstractMap

否

使用key-value来映射和存储数据，Key必须惟一，value可以重复

HashMap

TreeMap

是（用二叉树排序）

 集合框架的简单使用：

List接口：

ArrayList的使用：

public class test {

    public static void main(String[] args) {
        List<String> list_test=null;
        Collection<String> coll_test=null;
        list_test=new ArrayList<String>();
        coll_test=new ArrayList<String>();
        System.out.println("add remove 操作：");
        list_test.add("add");//添加元素
        coll_test.add("coll");
        list_test.add(0, "first");//在指定位置添加元素
        list_test.addAll(coll_test);//添加添加一组元素
        list_test.addAll(0, coll_test);//在指定位置添加一组元素
        System.out.println(list_test);
        list_test.add("remove first and add");
        list_test.remove(1);//删除指定位置的元素
        list_test.remove("add");//删除指定内容的元素
        System.out.println(list_test);
        System.out.println("输出list内容：");
        for(int i=0;i<list_test.size();i++){
            System.out.print(list_test.get(i)+"  ");
        }
        System.out.println("\n"+"将集合变为对象数组：");
        String str[]=list_test.toArray(new String[] {});
        for(int i=0;i<str.length;i++){
            System.out.print(str[i]+"、");
        }
        Object obj[]=list_test.toArray();
        for(int i=0;i<obj.length;i++){
            String temp=(String)obj[i];
            System.out.print(temp+"、");
        }
        System.out.println("\n"+"集合操作前是否为空？"+list_test.isEmpty());
        System.out.println("判断元素是否存在：");
        System.out.println(list_test.contains("coll")?"\"coll\"字符串存在！":"\"coll\"字符串不存在!");
        List<String> strlist=list_test.subList(1, 3);
        System.out.println("截取集合为：");
        for(int i=0;i<strlist.size();i++){
            System.out.print(strlist.get(i)+"、");
        }
        System.out.println("\n"+"查找coll字符串的位置："+list_test.indexOf("remove first and add"));
    }
}

运行结果：

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Vector类的使用：

如果直接使用的是List接口进行操作，则几乎和ArrayList没有任何区别。但因为出现较早，有些List接口中没有的方法，如：addElement（E o）方法，是最早的想集合中添加元素的操作，但在JDK1.2之后此方法功能与List中的add()方法是一致的。

是用旧方法：

public class test {

    public static void main(String[] args) {
        Vector<String> list=new Vector<String>();
        list.addElement("001");
        list.addElement("002");
        for(int i=0;i<list.size();i++){
            System.out.print(list.get(i)+"、");
        }
    }
}

运行结果：
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Vector与ArrayList的区别请参考另一篇文章：http://www.cnblogs.com/scetopcsa/articles/3703571.html

LinkedList的使用：

LinkedList表示的是一个链表的操作类，此类实现了List和Queue两个接口。Queue接口是Collection的子接口。

public class test {

    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> link=new LinkedList<String>();
        link.add("001");
        link.add("002");
        link.add("003");
        link.add("004");
        System.out.println("初始化链表："+link);
        link.addFirst("000");
        link.addLast("00n");
        System.out.println("增加头尾后："+link);
        System.out.println("element方法找到表头:"+link.element());
        System.out.println("链表内容："+link);
        System.out.println("peek方法找到表头(不删除表头):"+link.peek());
        System.out.println("链表内容："+link);
        System.out.println("poll方法找到表头（删除表头）:"+link.poll());
        System.out.println("链表内容："+link);
        System.out.println("以FIFO的方式输出：");
        int t=link.size();
        for(int i=0;i<t;i++){
            System.out.print(link.poll()+"、");
        }
        System.out.println("\n操作最后"+link);
    }
}

运行结果：

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Set接口：

Set接口也是Conllection接口的子接口，与List接口的定义没有太大的区别，但是与Collection或是List接口不同的是，Set接口中不能加入重复的元素。
Set接口常用的子类：
散列的存放：HashSet（不能存放重复的元素，采用散列的存储方式，所以没有顺序）
有序的存放：TreeSet（有序排放）（TreeSet对于对象的排序，以后再详谈）
SortedSet接口：TreeSet中实现了SortedSet接口，此接口主要是用于排序操作，即实现此接口的子类都是属于排序的子类。
下面是常用方法的例子：

public class test {

    public static void main(String[] args) {
        Set<String> allset=new HashSet<String>();
        allset.add("C");
        allset.add("A");
        allset.add("Z");
        allset.add("A");
        allset.add("O");
        System.out.println(allset);
        Set<String> treeset=new TreeSet<String>();
        treeset.add("A");
        treeset.add("A");
        treeset.add("D");
        treeset.add("Z");
        treeset.add("Q");
        System.out.println(treeset);
        SortedSet<String> sortset=new TreeSet<String>();
        sortset.add("A");
        sortset.add("A");
        sortset.add("D");
        sortset.add("B");
        sortset.add("Z");
        sortset.add("S");
        sortset.add("P");
        System.out.println(sortset);
        System.out.println("第一个元素："+sortset.first());//返回集合中的第一个元素
        System.out.println("最后一个元素："+sortset.last());//返回最后一个元素
        System.out.println("headSet元素："+sortset.headSet("D"));//返回从开始到指定元素的集合
        System.out.println("tailSet元素："+sortset.tailSet("S"));//从指定元素到最后
        System.out.println("subSet元素："+sortset.subSet("B", "P"));//返回指定对象间的元素
    }
}

运行结果如下：

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集合的输出：

如果要输出Collection、Set集合中的内容，可以将其转换成对象数组输出，而使用List则可以直接通过get()方式输出，但是这些都不是标准的集合输出方式。
在类集中提供了的常见输出方式有迭代输出、foreach等

迭代输出：

Iterator是专门的迭代输出接口，所谓的迭代输出就是将元素一个个进行判断，判断是否有内容，如果有内容则把内容取走。

Iterator有三个常用方法，均已注释出。

public class test {

    public static void main(String[] args) {
        List<String> all = new ArrayList<String>();
        all.add("nihao");
        all.add(":");
        all.add("你好");
        Iterator<String> iter = all.iterator();
        while (iter.hasNext()) {// iter.hasNext()判断是否有下一个值
             System.out.print(iter.next() + " ");// iter.next()取出当前值

        }

    }
}

运行结果：

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删除方法：

public class test {

    public static void main(String[] args) {
        List<String> all = new ArrayList<String>();
        all.add("nihao");
        all.add(":");
        all.add("你好");
        Iterator<String> iter = all.iterator();
        while (iter.hasNext()) {// iter.hasNext()判断是否有下一个值
            String str = iter.next();
            if (str.equals(":")) {
                iter.remove();// 删除当前元素
            }
        }
        System.out.println("删除后的集合：" + all);
    }
}

运行结果：

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需要注意的是：不要把集合自带的remove()删除方法和Iterator的remove()方法弄混了。

Iterator的子接口ListIterator可实现双向输出，而Iterator为单向输出。另外，ListIterator的add()、set()方法分别可以实现增加和替换集合中的元素。

 

foreach输出的简单用法：

foreach除了可以完成数组的输出，对于集合也同样支持。

public class test {

    public static void main(String[] args) {
        List<String> all = new ArrayList<String>();
        all.add("nihao");
        all.add(":");
        all.add("你好");
        for(String str:all){
            System.out.print(str+" ");
        }
    }
}

运行结果：

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Map接口：

 子类HashMap的简单使用：

public class test {

    public static void main(String[] args) {
        Map<String, String> map = null;
        map = new HashMap<String, String>();
        map.put("sctop", "www.scetop.com");
        map.put("top", "www.scetop.com");// 增加内容
        System.out.println("取出内容：" + map.get("top"));// 输出内容
        if (map.containsKey("top")) {// 查找指定的key是否存在
            System.out.println("Key值top存在");
        } else {
            System.out.println("Key值top不存在");
        }
        if (map.containsValue("www.scetop.com")) {// 查找指定的value是否存在
            System.out.println("搜索Value值存在");
        } else {
            System.out.println("搜索Value值不存在");
        }
        Set<String> keys = map.keySet();// 得到全部的KEY
        // 迭代输出
        Iterator<String> iter = keys.iterator();
        System.out.print("输出全部的key值：");
        while (iter.hasNext()) {
            String str = iter.next();
            System.out.print(str + "、");
        }
        Collection<String> values = map.values();// 得到全部的values
        Iterator<String> iter1 = values.iterator();
        System.out.print("\n" + "输出全部的value：");
        while (iter1.hasNext()) {
            String str = iter1.next();
            System.out.print(str + "、");
        }

    }

}

运行如下：

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map的旧子类中有一个hashtable，但在使用上与hashmap没有太大的不同。

Hashtable和HashMap的区别：

 

序号　　 比较点　　 HashMap Hashtable
1 推出时间 JDK1.2之后推出的，属于新的操作类　　 JDK1.0时推出，属于旧类
2 性能 采用异步处理方式，性能更高　　 采用同步处理方式，性能较低
3 线程安全 属于非线程安全的操作类 属于线程安全的操作类
4 空键 允许将KEY设置为null 不允许将KEY设置为null，会出现null pointer exception

另外，子类TreeMap的使用也与上面的使用方法并无大异，值得注意的是：TreeMap的主要特点是可以按照KEY排序，而前者不能。

 

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