傳智黑馬java基礎學習——day19（集合list、Set）

 

第19天 集合

1. List介面

我們掌握了Collection介面的使用後，再來看看Collection介面中的子類，他們都具備那些特性呢？

接下來，我們一起學習Collection中的常用幾個子類（List集合、Set集合）。

1. 1. List介面介紹

查閱API，看List的介紹。有序的 collection（也稱為序列）。此介面的使用者可以對列表中每個元素的插入位置進行精確地控制。使用者可以根據元素的整數索引（在列表中的位置）訪問元素，並搜尋列表中的元素。與 set 不同，列表通常允許重複的元素。

看完API，我們總結一下：

List介面：

1. 它是一個元素存取有序的集合。例如，存元素的順序是11、22、33。那麼集合中，元素的儲存就是按照11、22、33的順序完成的）。
2. 它是一個帶有索引的集合，通過索引就可以精確的操作集合中的元素（與陣列的索引是一個道理）。
3. 集合中可以有重複的元素，通過元素的equals方法，來比較是否為重複的元素。

 

List介面的常用子類有：

1. ArrayList集合
2. LinkedList集合
   1. List介面中常用的方法

1. 增加元素方法
2. add(Object e)：向集合末尾處，新增指定的元素
3. add(int index, Object e)：向集合指定索引處，新增指定的元素，原有元素依次後移
4. 刪除元素刪除
5. remove(Object e)：將指定元素物件，從集合中刪除，返回值為被刪除的元素
6. remove(int index)：將指定索引處的元素，從集合中刪除，返回值為被刪除的元素
7. 替換元素方法
8. set(int index, Object e)：將指定索引處的元素，替換成指定的元素，返回值為替換前的元素
9. 查詢元素方法
10. get(int index)：獲取指定索引處的元素，並返回該元素

 

方法演示：

List<String> list = new ArrayList<String>();

//1,新增元素。

list.add("小紅");

list.add("小梅");

list.add("小強");

//2,插入元素。插入元素前的集合["小紅","小梅","小強"]

list.add(1, "老王"); //插入元素後的集合["小紅","老王","小梅","小強"]

//3,刪除元素。

list.remove(2);// 刪除元素後的集合["小紅","老王","小強"]

//4,修改元素。

list.set(1, "隔壁老王");// 修改元素後的集合["小紅","隔壁老王","小強"]

 

Iterator<String> it = list.iterator();

while (it.hasNext()) {

String str = it.next();

System.out.println(str);

}

由於List集合擁有索引，因此List集合迭代方式除了使用迭代器之外，還可以使用索引進行迭代。

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {

String str = list.get(i);

System.out.println(str);

}

 

1. 1. 1. Iterator的併發修改異常

在list集合迭代元素中，對元素進行判斷，一旦條件滿足就新增一個新元素。程式碼如下

public class IteratorDemo {

//在list集合迭代元素中，對元素進行判斷，一旦條件滿足就新增一個新元素

public static void main(String[] args) {

//建立List集合

List<String> list = new ArrayList<String>();

//給集合中新增元素

list.add("abc1");

list.add("abc2");

list.add("abc3");

list.add("abc4");

//迭代集合，當有元素為"abc2"時，集合加入新元素"itcast"

Iterator<String> it = list.iterator();

while(it.hasNext()){

String str = it.next();

//判斷取出的元素是否是"abc2"，是就新增一個新元素

if("abc2".equals(str)){

list.add("itcast");// 該操作會導致程式出錯

}

}

//列印容器中的元素

System.out.println(list);

}

}

執行上述程式碼發生了錯誤 java.util.ConcurrentModificationException這是什麼原因呢？

在迭代過程中，使用了集合的方法對元素進行操作。導致迭代器並不知道集合中的變化，容易引發資料的不確定性。

併發修改異常解決辦法：在迭代時，不要使用集合的方法操作元素。

那麼想要在迭代時對元素操作咋辦？通過ListIterator迭代器操作元素是可以的，ListIterator的出現，解決了使用Iterator迭代過程中可能會發生的錯誤情況。

 

1. 1. List集合儲存資料的結構

List介面下有很多個集合，它們儲存元素所採用的結構方式是不同的，這樣就導致了這些集合有它們各自的特點，供給我們在不同的環境下進行使用。資料儲存的常用結構有：堆疊、佇列、陣列、連結串列。我們分別來了解一下：

1. 堆疊，採用該結構的集合，對元素的存取有如下的特點：
2. 先進後出（即，存進去的元素，要在後它後面的元素依次取出後，才能取出該元素）。例如，子彈壓進彈夾，先壓進去的子彈在下面，後壓進去的子彈在上面，當開槍時，先彈出上面的子彈，然後才能彈出下面的子彈。
3. 棧的入口、出口的都是棧的頂端位置
4. 壓棧：就是存元素。即，把元素儲存到棧的頂端位置，棧中已有元素依次向棧底方向移動一個位置。
5. 彈棧：就是取元素。即，把棧的頂端位置元素取出，棧中已有元素依次向棧頂方向移動一個位置。

 

1. 佇列，採用該結構的集合，對元素的存取有如下的特點：
2. 先進先出（即，存進去的元素，要在後它前面的元素依次取出後，才能取出該元素）。例如，安檢。排成一列，每個人依次檢查，只有前面的人全部檢查完畢後，才能排到當前的人進行檢查。
3. 佇列的入口、出口各佔一側。例如，下圖中的左側為入口，右側為出口。

 

1. 陣列，採用該結構的集合，對元素的存取有如下的特點：
2. 查詢元素快：通過索引，可以快速訪問指定位置的元素
3. 增刪元素慢：
4. 指定索引位置增加元素：需要建立一個新陣列，將指定新元素儲存在指定索引位置，再把原陣列元素根據索引，複製到新陣列對應索引的位置。如下圖
5. 指定索引位置刪除元素：需要建立一個新陣列，把原陣列元素根據索引，複製到新陣列對應索引的位置，原陣列中指定索引位置元素不復制到新陣列中。如下圖

 

1. 連結串列，採用該結構的集合，對元素的存取有如下的特點：
2. 多個節點之間，通過地址進行連線。例如，多個人手拉手，每個人使用自己的右手拉住下個人的左手，依次類推，這樣多個人就連在一起了。
3. 查詢元素慢：想查詢某個元素，需要通過連線的節點，依次向後查詢指定元素
4. 增刪元素快：
5. 增加元素：操作如左圖，只需要修改連線下個元素的地址即可。
6. 刪除元素：操作如右圖，只需要修改連線下個元素的地址即可。

 

1. 1. ArrayList集合

ArrayList集合資料儲存的結構是陣列結構。元素增刪慢，查詢快，由於日常開發中使用最多的功能為查詢資料、遍歷資料，所以ArrayList是最常用的集合。

許多程式設計師開發時非常隨意地使用ArrayList完成任何需求，並不嚴謹，這種用法是不提倡的。

1. 1. LinkedList集合

LinkedList集合資料儲存的結構是連結串列結構。方便元素新增、刪除的集合。實際開發中對一個集合元素的新增與刪除經常涉及到首尾操作，而LinkedList提供了大量首尾操作的方法。如下圖

 

LinkedList是List的子類，List中的方法LinkedList都是可以使用，這裡就不做詳細介紹，我們只需要瞭解LinkedList的特有方法即可。在開發時，LinkedList集合也可以作為堆疊，佇列的結構使用。

方法演示：

LinkedList<String> link = new LinkedList<String>();

//新增元素

link.addFirst("abc1");

link.addFirst("abc2");

link.addFirst("abc3");

//獲取元素

System.out.println(link.getFirst());

System.out.println(link.getLast());

//刪除元素

System.out.println(link.removeFirst());

System.out.println(link.removeLast());

 

while(!link.isEmpty()){ //判斷集合是否為空

System.out.println(link.pop()); //彈出集合中的棧頂元素

       }

 

1. 1. Vector集合

Vector集合資料儲存的結構是陣列結構，為JDK中最早提供的集合。Vector中提供了一個獨特的取出方式，就是列舉Enumeration，它其實就是早期的迭代器。此介面Enumeration的功能與 Iterator 介面的功能是類似的。Vector集合已被ArrayList替代。列舉Enumeration已被迭代器Iterator替代。

1. Vector常見的方法：

1. Enumeration列舉常見的方法：

1. Vector集合對ArrayList集合使用的對比

1. Set介面

學習Collection介面時，記得Collection中可以存放重複元素，也可以不存放重複元素，那麼我們知道List中是可以存放重複元素的。那麼不重複元素給哪裡存放呢？那就是Set介面，它裡面的集合，所儲存的元素就是不重複的。

1. 1. Set介面介紹

查閱Set集合的API介紹，通過元素的equals方法，來判斷是否為重複元素，

1. 1. HashSet集合介紹

查閱HashSet集合的API介紹：此類實現Set介面，由雜湊表支援（實際上是一個 HashMap集合）。HashSet集合不能保證的迭代順序與元素儲存順序相同。

HashSet集合，採用雜湊表結構儲存資料，保證元素唯一性的方式依賴於：hashCode()與equals()方法。

1. 1. HashSet集合儲存資料的結構（雜湊表）

什麼是雜湊表呢？

雜湊表底層使用的也是陣列機制，陣列中也存放物件，而這些物件往陣列中存放時的位置比較特殊，當需要把這些物件給陣列中存放時，那麼會根據這些物件的特有資料結合相應的演算法，計算出這個物件在陣列中的位置，然後把這個物件存放在陣列中。而這樣的陣列就稱為雜湊陣列，即就是雜湊表。

當向雜湊表中存放元素時，需要根據元素的特有資料結合相應的演算法，這個演算法其實就是Object類中的hashCode方法。由於任何物件都是Object類的子類，所以任何物件有擁有這個方法。即就是在給雜湊表中存放物件時，會呼叫物件的hashCode方法，算出物件在表中的存放位置，這裡需要注意，如果兩個物件hashCode方法算出結果一樣，這樣現象稱為雜湊衝突，這時會呼叫物件的equals方法，比較這兩個物件是不是同一個物件，如果equals方法返回的是true，那麼就不會把第二個物件存放在雜湊表中，如果返回的是false，就會把這個值存放在雜湊表中。

總結：保證HashSet集合元素的唯一，其實就是根據物件的hashCode和equals方法來決定的。如果我們往集合中存放自定義的物件，那麼保證其唯一，就必須複寫hashCode和equals方法建立屬於當前物件的比較方式。

1. 1. HashSet儲存JavaAPI中的型別元素

給HashSet中儲存JavaAPI中提供的型別元素時，不需要重寫元素的hashCode和equals方法，因為這兩個方法，在JavaAPI的每個類中已經重寫完畢，如String類、Integer類等。

1. 建立HashSet集合，儲存String物件。

public class HashSetDemo {

public static void main(String[] args) {

//建立HashSet物件

HashSet<String> hs = new HashSet<String>();

//給集合中新增自定義物件

hs.add("zhangsan");

hs.add("lisi");

hs.add("wangwu");

hs.add("zhangsan");

//取出集合中的每個元素

Iterator<String> it = hs.iterator();

while(it.hasNext()){

String s = it.next();

System.out.println(s);

}

}

}

輸出結果如下，說明集合中不能儲存重複元素：

wangwu

lisi

zhangsan

1. 1. HashSet儲存自定義型別元素

給HashSet中存放自定義型別元素時，需要重寫物件中的hashCode和equals方法，建立自己的比較方式，才能保證HashSet集合中的物件唯一

1. 建立自定義物件Student

public class Student {

private String name;

private int age;

public Student(String name, int age) {

super();

this.name = name;

this.age = age;

}

public String getName() {

return name;

}

public void setName(String name) {

this.name = name;

}

public int getAge() {

return age;

}

public void setAge(int age) {

this.age = age;

}

@Override

public String toString() {

return "Student [name=" + name + ", age=" + age + "]";

}

@Override

public int hashCode() {

final int prime = 31;

int result = 1;

result = prime * result + age;

result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());

return result;

}

@Override

public boolean equals(Object obj) {

if (this == obj)

return true;

if(!(obj instanceof Student)){

System.out.println("型別錯誤");

return false;

}

Student other = (Student) obj;

return this.age ==  other.age && this.name.equals(other.name);

}

}

 

1. 建立HashSet集合，儲存Student物件。

public class HashSetDemo {

public static void main(String[] args) {

//建立HashSet物件

HashSet hs = new HashSet();

//給集合中新增自定義物件

hs.add(new Student("zhangsan",21));

hs.add(new Student("lisi",22));

hs.add(new Student("wangwu",23));

hs.add(new Student("zhangsan",21));

//取出集合中的每個元素

Iterator it = hs.iterator();

while(it.hasNext()){

Student s = (Student)it.next();

System.out.println(s);

}

}

}

輸出結果如下，說明集合中不能儲存重複元素：

Student [name=lisi, age=22]

Student [name=zhangsan, age=21]

Student [name=wangwu, age=23]

1. 1. LinkedHashSet介紹

我們知道HashSet保證元素唯一，可是元素存放進去是沒有順序的，那麼我們要保證有序，怎麼辦呢？

在HashSet下面有一個子類LinkedHashSet，它是連結串列和雜湊表組合的一個資料儲存結構。

演示程式碼如下：

public class LinkedHashSetDemo {

public static void main(String[] args) {

Set<String> set = new LinkedHashSet<String>();

set.add("bbb");

set.add("aaa");

set.add("abc");

set.add("bbc");

Iterator it = set.iterator();

while (it.hasNext()) {

System.out.println(it.next());

}

}

}

輸出結果如下，LinkedHashSet集合保證元素的存入和取出的順序：

bbb

aaa

abc

bbc

 

1. 判斷集合元素唯一的原理
   1. ArrayList的contains方法判斷元素是否重複原理

ArrayList的contains方法會使用呼叫方法時，傳入的元素的equals方法依次與集合中的舊元素所比較，從而根據返回的布林值判斷是否有重複元素。此時，當ArrayList存放自定義型別時，由於自定義型別在未重寫equals方法前，判斷是否重複的依據是地址值，所以如果想根據內容判斷是否為重複元素，需要重寫元素的equals方法。

1. 1. HashSet的add/contains等方法判斷元素是否重複原理

Set集合不能存放重複元素，其新增方法在新增時會判斷是否有重複元素，有重複不新增，沒重複則新增。

HashSet集合由於是無序的，其判斷唯一的依據是元素型別的hashCode與equals方法的返回結果。規則如下：

先判斷新元素與集合內已經有的舊元素的HashCode值

1. 如果不同，說明是不同元素，新增到集合。
2. 如果相同，再判斷equals比較結果。返回true則相同元素；返回false則不同元素，新增到集合。

所以，使用HashSet儲存自定義型別，如果沒有重寫該類的hashCode與equals方法，則判斷重複時，使用的是地址值，如果想通過內容比較元素是否相同，需要重寫該元素類的hashcode與equals方法。

1. 總結
   1. 知識點總結

1. List與Set集合的區別？

List:

  它是一個有序的集合(元素存與取的順序相同)

  它可以儲存重複的元素

  Set:

  它是一個無序的集合(元素存與取的順序可能不同)

  它不能儲存重複的元素

1. List集合中的特有方法
2. void add(int index, Object element) 將指定的元素，新增到該集合中的指定位置上
3. Object get(int index)返回集合中指定位置的元素。
4. Object remove(int index) 移除列表中指定位置的元素, 返回的是被移除的元素
5. Object set(int index, Object element)用指定元素替換集合中指定位置的元素,返回值的更新前的元素
6. ArrayList:

底層資料結構是陣列，查詢快，增刪慢

1. LinkedList:

底層資料結構是連結串列，查詢慢，增刪快

1. HashSet:

元素唯一，不能重複

底層結構是 雜湊表結構

元素的存與取的順序不能保證一致

如何保證元素的唯一的？

重寫hashCode() 與 equals()方法

1. LinkedHashSet:

元素唯一不能重複

底層結構是 雜湊表結構 + 連結串列結構

元素的存與取的順序一致