JavaSE基礎知識分享(七)

ikestu小猪發表於2024-08-15
Java

寫在前面

前面講的是物件導向中的常用類部分，下面讓我們來看看java中集合這部分的內容！在本文的最後給大家發一個題目，便於複習Java物件導向部分的知識！

集合

資料結構

  • 棧和佇列

  • 陣列和連結串列

  • 樹

  • 雜湊表

  • 圖
    本部分知識太多，就不一一列舉了。
    瞭解更多

泛型

  • 泛型類
    格式：public class 類名<泛型型別1,…>
    注意：泛型型別必須是引用型別。

  • 泛型方法
    格式：public <泛型型別> 返回型別 方法名(泛型型別 引數)

  • 泛型介面
    格式：public interface 介面名<泛型型別1,…>

  • 泛型萬用字元 <?>

    • <?> 任意型別，若沒有明確，就是 Object 及任意 Java 類。
    • <? extends E> 向下限定，E 及其子類。
    • <? super E> 向上限定，E 及其父類。

兩大繼承體系

Collection 介面

  • 成員方法

  • boolean add(E e)

    • 作用：將指定的元素 e 新增到集合中。如果集合中尚不存在該元素，成功新增返回 true；如果集合中已經存在該元素，則返回 false。
    • 返回值：true 如果元素成功新增，false 如果元素已存在。

  • boolean remove(Object o)

    • 作用：從集合中移除指定的元素 o。如果集合中存在該元素，移除成功返回 true；如果集合中不存在該元素，則返回 false。
    • 返回值：true 如果元素成功移除，false 如果元素不存在。

  • void clear()

    • 作用：移除集合中的所有元素，使集合變為空。
    • 返回值：無返回值。

  • boolean contains(Object o)

    • 作用：檢查集合是否包含指定的元素 o。如果集合中存在該元素，則返回 true；否則返回 false。
    • 返回值：true 如果集合包含指定的元素；false 如果集合不包含該元素。

  • boolean isEmpty()

    • 作用：檢查集合是否為空。如果集合中沒有任何元素，則返回 true；否則返回 false。
    • 返回值：true 如果集合為空；false 如果集合包含元素。

  • int size()

    • 作用：返回集合中元素的數量。
    • 返回值：集合中元素的數量（一個整數）。

  • Object[] toArray()

    • 作用：返回包含集合中所有元素的陣列。陣列的型別為 Object[]。
    • 返回值：包含集合中所有元素的陣列。

  • <T> T[] toArray(T[] a)

    • 作用：返回包含集合中所有元素的陣列。如果提供的陣列 a 足夠大，元素將被儲存在該陣列中；否則，建立一個新的陣列來儲存元素。
    • 返回值：包含集合中所有元素的陣列。如果提供的陣列 a 足夠大，則返回 a；否則返回新建立的陣列。

  • Iterator<E> iterator()

    • 作用：返回集合中元素的迭代器，可以透過迭代器遍歷集合中的元素。
    • 返回值：集合中元素的 Iterator。

  • boolean containsAll(Collection<?> c)

    • 作用：檢查集合是否包含指定集合 c 中的所有元素。如果集合中包含 c 中的所有元素，則返回 true；否則返回 false。
    • 返回值：true 如果集合包含所有 c 中的元素；false 如果不包含。

  • boolean addAll(Collection<? extends E> c)

    • 作用：將指定集合 c 中的所有元素新增到當前集合中。如果當前集合由於新增而發生了變化，則返回 true；否則返回 false。
    • 返回值：true 如果集合發生變化；false 如果集合未發生變化。

  • boolean removeAll(Collection<?> c)

    • 作用：從當前集合中移除指定集合 c 中的所有元素。如果當前集合由於移除而發生了變化，則返回 true；否則返回 false。
    • 返回值：true 如果集合發生變化；false 如果集合未發生變化。

  • boolean retainAll(Collection<?> c)

    • 作用：保留當前集合中與指定集合 c 中的元素相同的元素，移除所有其他元素。如果當前集合由於移除而發生了變化，則返回 true；否則返回 false。
    • 返回值：true 如果集合發生變化；false 如果集合未發生變化。

  • 子介面

    • List 介面

      • 特點：元素有序且可以重複，有索引下標。
      • 子類

        • ArrayList

          • 底層資料結構：陣列
          • 優點：查詢快
          • 缺點：增刪慢，執行緒不安全
          • 執行緒安全實現：使用泛型和 synchronized 關鍵字修飾類。

        • Vector

          • 底層資料結構：陣列
          • 優點：執行緒安全
          • 缺點：效率低

        • LinkedList

          • 底層資料結構：雙連結串列
          • 優點：增刪快
          • 缺點：查詢慢，執行緒不安全

    • Set 介面

      • 特點：元素唯一且無序。
      • 子類

        • HashSet

          • 底層資料結構：雜湊表
          • 元素唯一性：透過 hashCode() 和 equals() 實現。

        • LinkedHashSet

          • 底層資料結構：雜湊表和雙連結串列
          • 優點：雜湊表保證元素唯一性，雙連結串列保證元素有序。

        • TreeSet

          • 底層資料結構：紅黑樹
          • 排序方式：
            • 自然排序：元素類實現 Comparable<元素類> 介面並重寫 compareTo 方法。
            • 比較器排序：使用實現了 Comparator 介面且重寫 compare 方法的物件進行排序。

  • 遍歷方式

    • 方式一：使用迭代器，利用 hasNext() 和 next() 方法。
    • 方式二：使用 for 迴圈，利用集合的 size() 方法和 get(索引值)。
    • 方式三：將集合轉成陣列，透過陣列的 length 屬性進行遍歷。

Map 介面

  • 成員方法

  • V put(K key, V value)

    • 作用：將指定的鍵 key 和對應的值 value 存入對映中。如果對映中已經存在該鍵，則用新值替換舊值，並返回舊值；如果對映中沒有該鍵，則新增新鍵值對並返回 null。
    • 返回值：舊值（如果鍵已存在），否則 null。

  • V remove(Object key)

    • 作用：從對映中移除指定的鍵 key 及其對應的值。如果鍵存在，則將其對應的值移除並返回；如果鍵不存在，則返回 null。
    • 返回值：被移除的值（如果鍵存在），否則 null。

  • void clear()

    • 作用：移除對映中的所有鍵值對，使對映變為空。
    • 返回值：無返回值。

  • boolean containsKey(Object key)

    • 作用：檢查對映是否包含指定的鍵 key。如果對映中存在該鍵，則返回 true；否則返回 false。
    • 返回值：true 如果對映包含指定的鍵；false 如果對映不包含該鍵。

  • boolean containsValue(Object value)

    • 作用：檢查對映是否包含指定的值 value。如果對映中存在該值，則返回 true；否則返回 false。
    • 返回值：true 如果對映包含指定的值；false 如果對映不包含該值。

  • boolean isEmpty()

    • 作用：檢查對映是否為空。如果對映中沒有任何鍵值對，則返回 true；否則返回 false。
    • 返回值：true 如果對映為空；false 如果對映包含鍵值對。

  • int size()

    • 作用：返回對映中鍵值對的數量。
    • 返回值：對映中鍵值對的數量（一個整數）。

  • V get(Object key)

    • 作用：獲取指定鍵 key 對應的值。如果對映中存在該鍵，則返回其對應的值；如果鍵不存在，則返回 null。
    • 返回值：指定鍵對應的值（如果鍵存在），否則 null。

  • Set<K> keySet()

    • 作用：返回對映中所有鍵的集合（Set）。可以透過這個集合遍歷所有的鍵。
    • 返回值：包含對映中所有鍵的 Set。

  • Collection<V> values()

    • 作用：返回對映中所有值的集合（Collection）。可以透過這個集合遍歷所有的值。
    • 返回值：包含對映中所有值的 Collection。

  • Set<Map.Entry<K, V>> entrySet()

    • 作用：返回對映中所有鍵值對的集合（Set）。每個鍵值對都表示為 Map.Entry 物件，方便進行遍歷和操作。
    • 返回值：包含對映中所有鍵值對的 Set。每個鍵值對是 Map.Entry<K, V> 物件。

  • 遍歷方式

    • 方式一：獲取所有鍵的集合，遍歷鍵集合，根據鍵獲取值。
    • 方式二：獲取所有鍵值對物件的集合，遍歷集合，根據鍵值對物件獲取鍵和值。

  • 子類

    • HashMap

      • 底層資料結構：雜湊表

    • LinkedHashMap

      • 底層資料結構：雜湊表和連結串列

    • TreeMap

      • 底層資料結構：紅黑樹

物件導向的複習題：

1.一個類的4.0寫法：

建立一個`Person`類，包含`name`、`age`和`gender`三個私有欄位。編寫一個構造方法，用於初始化這些欄位，外界要能讀寫每個欄位，並提供一個公共的`toString`方法，用於列印`Person`物件的詳細資訊。

2.封裝與訪問控制：

修改`Person`類，使其`age`欄位只能被增加，不能被減少。為此，你需要提供一個公共的`increaseAge`方法，並在該方法中增加`age`欄位的值。在`Person`類中新增一個私有方法，用於驗證`age`欄位的值是否合法（例如，年齡不能為負數）。在構造方法和`increaseAge`方法中呼叫該方法以確保物件狀態的有效性。

3.繼承:

建立一個`Student`類，繼承自`Person`類。在`Student`類中新增一個`studentId`欄位和一個`getStudentId`方法。在`Student`類中重寫`toString`方法，使其同時列印`Person`類的欄位和`studentId`欄位。

4.多型:

在`Person`類中新增一個名為`speak`的抽象方法，該方法返回一個字串，表示人物的說話內容。建立`Teacher`和`Student`兩個類，分別繼承自`Person`類，並實現`speak`方法。在`Teacher`類中，`speak`方法返回一條教育性的訊息；在`Student`類中，`speak`方法返回一條學習的訊息。編寫一個`School`類，其中包含一個`Person`型別的陣列。在`School`類中新增一個方法，該方法接收一個索引值，並呼叫陣列中對應索引位置物件的`speak`方法，列印出說話內容。在`Person`類中寫一個方法，表示該老師在備課。

5.介面：

實現一個抽菸介面，給`Teacher`類加一個抽菸功能，寫一個`smoking`方法內容是xxx正在吸菸，無返回值，並在4的基礎上實現該介面來呼叫該方法。

效果展示：



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