Java集合排序及java集合类总汇.docx
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Java集合排序及java集合类总汇
java集合排序及java集合类详解
(Collection,List,Set,Map)
摘要内容
Java里面最重要,最常用也就是集合一部分了。
能够用好集合和理
解好集合对于做Java程序的开发拥有无比的好处。
本文详细解释了关
于Java中的集合是如何实现的,以及他们的实现原理。
关键字:
Collection,List,Set,Map,集合,框架。
目录
1集合框架............................................2
1.1集合框架概述..............................2
1.1.1容器简介............................2
1.1.2容器的分类.........................4
1.2Collection.....................................................7
1.2.1常用方法...................................7
1.2.2迭代器..................................................9
1.3List..................................................11
1.3.1概述........................................11
1.3.2常用方法.............................11
1.3.3实现原理.............................................15
1.4Map......................................................18
1.4.1概述...................................................18
1.4.2常用方法..............................................19
1.4.3Comparable接口.................................23
1.4.4实现原理......................................................25
1.4.5覆写hashCode()...............................................29
1.5Set.......................................................33
1.5.1概述.................................................33
1.5.2常用方法............................................34
1.5.3实现原理.....................................38
1.6总结:
集合框架中常用类比较..............................39
2练习...................................3附录:
排序............................................................41
1集合框架
1.1集合框架概述
1.1.1容器简介
到目前为止,我们已经学习了如何创建多个不同的对象,定义了这
些对象以后,我们就可以利用它们来做一些有意义的事情。
举例来说,假设要存储许多雇员,不同的雇员的区别仅在于雇员
的身份证号。
我们可以通过身份证号来顺序存储每个雇员,但是在内存
中实现呢?
是不是要准备足够的内存来存储1000个雇员,然后再将这
些雇员逐一插入?
如果已经插入了500条记录,这时需要插入一个身份
证号较低的新雇员,该怎么办呢?
是在内存中将500条记录全部下移后,
再从开头插入新的记录?
还是创建一个映射来记住每个对象的位置?
当决定如何存储对象的集合时,必须考虑如下问题。
对于对象集合,必须执行的操作主要以下三种:
_添加新的对象
_删除对象
_查找对象
我们必须确定如何将新的对象添加到集合中。
可以将对象添加到集
合的末尾、开头或者中间的某个逻辑位置。
从集合中删除一个对象后,对象集合中现有对象会有什么影响呢?
可能必须将内存移来移去,或者就在现有对象所驻留的内存位置下一个
“洞”。
在内存中建立对象集合后,必须确定如何定位特定对象。
可建立
一种机制,利用该机制可根据某些搜索条件(例如身份证号)直接定位
到目标对象;否则,便需要遍历集合中的每个对象,直到找到要查找的
对象为止。
前面大家已经学习过了数组。
数组的作用是可以存取一组数据。
但是它却存在一些缺点,使得无法使用它来比较方便快捷的完成上述应
用场景的要求。
1.首先,在很多数情况下面,我们需要能够存储一组数据的容
器,这一点虽然数组可以实现,但是如果我们需要存储的数据
——疯狂大白菜
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的个数多少并不确定。
比如说:
我们需要在容器里面存储某个
应用系统的当前的所有的在线用户信息,而当前的在线用户信
息是时刻都可能在变化的。
也就是说,我们需要一种存储数
据的容器,它能够自动的改变这个容器的所能存放的数据数量
的大小。
这一点上,如果使用数组来存储的话,就显得十分的
笨拙。
2.我们再假设这样一种场景:
假定一个购物网站,经过一段时
间的运行,我们已经存储了一系列的购物清单了,购物清单中
有商品信息。
如果我们想要知道这段时间里面有多少种商品被
销售出去了。
那么我们就需要一个容器能够自动的过滤掉购物
清单中的关于商品的重复信息。
如果使用数组,这也是很难实
现的。
3.最后再想想,我们经常会遇到这种情况,我知道某个人的帐
号名称,希望能够进一步了解这个人的其他的一些信息。
也就
是说,我们在一个地方存放一些用户信息,我们希望能够通过
用户的帐号来查找到对应的该用户的其他的一些信息。
再举个
查字典例子:
假设我们希望使用一个容器来存放单词以及对于
这个单词的解释,而当我们想要查找某个单词的意思的时候,
能够根据提供的单词在这个容器中找到对应的单词的解释。
如
果使用数组来实现的话,就更加的困难了。
为解决这些问题,Java里面就设计了容器集合,不同的容器集合以
不同的格式保存对象。
数学背景
在常见用法中,集合(collection)和数学上直观的集(set)的概
念是相同的。
集是一个唯一项组,也就是说组中没有重复项。
实际上,
“集合框架”包含了一个Set接口和许多具体的Set类。
但正式的集
概念却比Java技术提前了一个世纪,那时英国数学家GeorgeBoo
le按逻辑正式的定义了集的概念。
大部分人在小学时通过我们熟悉的
维恩图引入的“集的交”和“集的并”学到过一些集的理论。
——疯狂大白菜
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集的基本属性如下:
_集内只包含每项的一个实例
_集可以是有限的,也可以是无限的
_可以定义抽象概念
集不仅是逻辑学、数学和计算机科学的基础,对于商业和系统的日
常应用来说,它也很实用。
“连接池”这一概念就是数据库服务器的一个
开放连接集。
Web服务器必须管理客户机和连接集。
文件描述符提供
了操作系统中另一个集的示例。
映射是一种特别的集。
它是一种对(pair)集,每个对表示一个元
素到另一元素的单向映射。
一些映射示例有:
_IP地址到域名(DNS)的映射
_关键字到数据库记录的映射
_字典(词到含义的映射)
_2进制到10进制转换的映射
就像集一样,映射背后的思想比Java编程语言早的多,甚至比计
算机科学还早。
而Java中的Map就是映射的一种表现形式。
1.1.2容器的分类
既然您已经具备了一些集的理论,您应该能够更轻松的理解“集合框
架”。
“集合框架”由一组用来操作对象的接口组成。
不同接口描述不同
类型的组。
在很大程度上,一旦您理解了接口,您就理解了框架。
虽然
您总要创建接口特定的实现,但访问实际集合的方法应该限制在接口方
法的使用上;因此,允许您更改基本的数据结构而不必改变其它代码。
框架接口层次结构如下图所示。
Java容器类类库的用途是“保存对象”,并将其划分为两个不同的
概念:
1)Collection。
一组对立的元素,通常这些元素都服从某种规则。
List必须保持元素特定的顺序,而Set不能有重复元素。
——疯狂大白菜
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2)Map。
一组成对的“键值对”对象。
初看起来这似乎应该是
一个Collection,其元素是成对的对象,但是这样的设计实现起
来太笨拙了,于是我们将Map明确的提取出来形成一个独立的概
念。
另一方面,如果使用Collection表示Map的部分内容,会便
于查看此部分内容。
因此Map一样容易扩展成多维Map,无需
增加新的概念,只要让Map中的键值对的每个“值”也是一个M
ap即可。
Collection和Map的区别在于容器中每个位置保存的元素个数。
Co
llection每个位置只能保存一个元素(对象)。
此类容器包括:
List,
它以特定的顺序保存一组元素;Set则是元素不能重复。
Map保存的是“键值对”,就像一个小型数据库。
我们可以通过“键”
找到该键对应的“值”。
_Collection–对象之间没有指定的顺序,允许重复元素。
_Set–对象之间没有指定的顺序,不允许重复元素
_List–对象之间有指定的顺序,允许重复元素,并引入位置
下标。
_Map–接口用于保存关键字(Key)和数值(Value)的集
合,集合中的每个对象加入时都提供数值和关键字。
Map接口
既不继承Set也不继承Collection。
List、Set、Map共同的实现基础是Object数组
除了四个历史集合类外,Java2框架还引入了六个集合实现,如
下表所示。
接口实现历史集合类
SetHashSet
TreeSet
ListArrayListVector
LinkedListStack
MapHashMapHashtable
TreeMapProperties
——疯狂大白菜
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这里没有Collection接口的实现,接下来我们再来看一下下面的
这张关于集合框架的大图:
这张图看起来有点吓人,熟悉之后就会发现其实只有三种容器:
Map,List和Set,它们各自有两个三个实现版本。
常用的容器用黑色
粗线框表示。
点线方框代表“接口”,虚线方框代表抽象类,而实线方框代表普
通类(即具体类,而非抽象类)。
虚线箭头指出一个特定的类实现了一
个接口(在抽象类的情况下,则是“部分”实现了那个接口)。
实线箭
头指出一个类可生成箭头指向的那个类的对象。
例如任何集合(Colle
ction)都能产生一个迭代器(Iterator),而一个List除了能生成一
个ListIterator(列表迭代器)外,还能生成一个普通迭代器,因为List
正是从集合继承来的.
——疯狂大白菜
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1.2Collection
1.2.1常用方法
Collection接口用于表示任何对象或元素组。
想要尽可能以常规方式
处理一组元素时,就使用这一接口。
Collection在前面的大图也可以看出,它是
List和Set的父类。
并且它本身也是一个接口。
它定义了作为集合所应该拥有的
一些方法。
如下:
注意:
集合必须只有对象,集合中的元素不能是基本数据类型。
Collection接口支持如添加和除去等基本操作。
设法除去一个元素时,如
果这个元素存在,除去的仅仅是集合中此元素的一个实例。
_booleanadd(Objectelement)
_booleanremove(Objectelement)
Collection接口还支持查询操作:
_intsize()
_booleanisEmpty()
_booleancontains(Objectelement)
_Iteratoriterator()
组操作:
Collection接口支持的其它操作,要么是作用于元素组的任务,
要么是同时作用于整个集合的任务。
_booleancontainsAll(Collectioncollection)
_booleanaddAll(Collectioncollection)
_voidclear()
_voidremoveAll(Collectioncollection)
_voidretainAll(Collectioncollection)
containsAll()方法允许您查找当前集合是否包含了另一个集合的所有元素,即另一个集合是
否是当前集合的子集。
其余方法是可选的,因为特定的集合可能不支持集合更改。
addAll()
方法确保另一个集合中的所有元素都被添加到当前的集合中,通常称为并。
clear()方法从
当前集合中除去所有元素。
removeAll()方法类似于clear(),但只除去了元素的一个子集。
retainAll()方法类似于removeAll()方法,不过可能感到它所做的与前面正好相反:
它从当
前集合中除去不属于另一个集合的元素,即交。
我们看一个简单的例子,来了解一下集合类的基本方法的使用:
importjava.util.*;
publicclassCollectionToArray{
——疯狂大白菜
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publicstaticvoidmain(String[]args){
Collectioncollection1=newArrayList();//创建一个集合对象
collection1.add("000");//添加对象到Collection集合中
collection1.add("111");
collection1.add("222");
System.out.println("集合collection1的大小:
"+collection1.size());
System.out.println("集合collection1的内容:
"+collection1);
collection1.remove("000");//从集合collection1中移除掉"000"这个对象
System.out.println("集合collection1移除000后的内容:
"+collection1);
System.out.println("集合collection1中是否包含000:
"+collection1.contains("000"));
System.out.println("集合collection1中是否包含111:
"+collection1.contains("111"));
Collectioncollection2=newArrayList();
collection2.addAll(collection1);//将collection1集合中的元素全部都加到collection2
中
System.out.println("集合collection2的内容:
"+collection2);
collection2.clear();//清空集合collection1中的元素
System.out.println("集合collection2是否为空:
"+collection2.isEmpty());
//将集合collection1转化为数组
Objects[]=collection1.toArray();
for(inti=0;iSystem.out.println(s[i]);
}
}
}
运行结果为:
集合collection1的大小:
3
集合collection1的内容:
[000,111,222]
集合collection1移除000后的内容:
[111,222]
集合collection1中是否包含000:
false
集合collection1中是否包含111:
true
集合collection2的内容:
[111,222]
集合collection2是否为空:
true
111
222
这里需要注意的是,Collection它仅仅只是一个接口,而我们真正
使用的时候,确是创建该接口的一个实现类。
做为集合的接口,它定义
了所有属于集合的类所都应该具有的一些方法。
而ArrayList(列表)类是集合类的一种实现方式。
这里需要一提的是,因为Collection的实现基础是数组,所以有转
换为Object数组的方法:
——疯狂大白菜
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_Object[]toArray()
_Object[]toArray(Object[]a)
其中第二个方法Object[]toArray(Object[]a)的参数a应该是集
合中所有存放的对象的类的父类。
1.2.2迭代器
任何容器类,都必须有某种方式可以将东西放进去,然后由某种方
式将东西取出来。
毕竟,存放事物是容器最基本的工作。
对于ArrayLis
t,add()是插入对象的方法,而get()是取出元素的方式之一。
ArrayL
ist很灵活,可以随时选取任意的元素,或使用不同的下标一次选取多个
元素。
如果从更高层的角度思考,会发现这里有一个缺点:
要使用容器,
必须知道其中元素的确切类型。
初看起来这没有什么不好的,但是考虑
如下情况:
如果原本是ArrayList,但是后来考虑到容器的特点,你想
换用Set,应该怎么做?
或者你打算写通用的代码,它们只是使用容器,
不知道或者说不关心容器的类型,那么如何才能不重写代码就可以应用
于不同类型的容器?
所以迭代器(Iterator)的概念,也是出于一种设计模式就是为达成
此目的而形成的。
所以Collection不提供get()方法。
如果要遍历Collec
tin中的元素,就必须用Iterator。
迭代器(Iterator)本身就是一个对象,它的工作就是遍历并选择
集合序列中的对象,而客户端的程序员不必知道或关心该序列底层的结
构。
此外,迭代器通常被称为“轻量级”对象,创建它的代价小。
但是,
它也有一些限制,例如,某些迭代器只能单向移动。
Collection接口的iterator()方法返回一个Iterator。
Iterat
or和您可能已经熟悉的Enumeration接口类似。
使用Iterator接
口方法,您可以从头至尾遍历集合,并安全的从底层Collection中
除去元素。
下面,我们看一个对于迭代器的简单使用:
importjava.util.ArrayList;
importjava.util.Collection;
importjava.util.Iterator;
——疯狂大白菜
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publicclassIteratorDemo{
publicstaticvoidmain(String[]args){
Collectioncollection=newArrayList();
collection.add("s1");
collection.add("s2");
collection.add("s3");
Iteratoriterator=collection.iterator();//得到一个
迭代器
while(iterator.hasNext()){//遍历
Objectelement=iterator.next();
System.out.println("iterator="+element);
}
if(collection.isEmpty())
System.out.println("collectionisEmpty!
");
else
System.out.println("collectionisnotEmpty!
size
="+collection.size());
Iteratoriterator2=collection.iterator();
while(iterator2.hasNext()){//移除元素
Objectelement=iterator2.next();
System.out.println("remove:
"+element);
iterator2.remove();
}
Iteratoriterator3=collection.iterator();
if(!
iterator3.hasNext()){//察看是否还有元素
System.out.println("还有元素");
}
if(collection.isEmpty())
System.out.println("collectionisEmpty!
");
//使用collection.isEmpty()方法来判断
}
}
程序的运行结果为:
iterator=s1
iterator=s2
iterator=s3
collectionisnotEmpty!
size=3
remove:
s1
remove:
s2
remove:
s3
还有元素
collectionisEmpty!
——疯狂大白菜
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可以看到,Java的Collection的Iterator能够用来,:
1)使用方法iterator()要求容器返回一个Iterator.第一次调
用