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java集合

 
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集合提供给我们的是许多实用的数据结构。

如果熟悉C++的STL,就会更容易接触java的集合类,C++的STL的缺点是复杂而且比较低效。


对象的引用强度分为四个级别:在java.lang.ref中

1.强引用:当内存不足时,这些对象也绝对不会被回收。

2.软引用:当内存不足时,会回收对象内存,用来实现内存敏感的告诉缓存。

3.弱引用:无论内存是否紧张,只要被垃圾回收器发现,则立即回收。

4.虚引用:与没有引用一样。


错误种类:

1.编译器错误:在javac阶段出现的错误,必须解决。

2.运行时错误:在java时抛出运行时异常。

jdk升级目标:将运行时异常转变成编译时错误。


接口与实现分离的思想:

如果要实现一个集合,则可以预先设定一个接口,规定方法的名称,这样可以使得给予用户所见的只有方法的名称,而实现的方法可以自己变动。


迭代器:用于遍历一个容器的接口。

Iterator主要用于集合的输出,因此只要看到输出,就最好使用iterator接口。

Iterator在遍历集合时,不能用另一个线程去修改集合,不然会抛出java.util.ConcurrentModificationException,因为Iterator运用了快速失败机制,因此一旦检测到集合被修改,立即抛出异常。

Iterator和Enumeration接口的比较

一般Enumeration通常用在vector输出,因为Vector中有element()方法返回Enumeration接口。


共同点是都能够遍历一个容器的每个元素。

遍历方式1:


遍历方式2:for each:



for each遍历形式的适用条件:实现Iterable接口。



移除元素:在调用remove之前,必须要调用next。

Collection<T>接口:

  • Iterator<T> iterator();Iterator<T> iter=c.iterator();
  • int size();
  • boolean isEmpty();
  • boolean contains(Object obj);
  • boolean add(Object elem);插入elem,如果集合发生变化,则返回true
  • boolean remove(Object elem);移除elem,如果成功,返回true
  • clear();清除
  • toString();把集合中的所有元素打印出来。
  • toArray(T[] t)将集合变成数组

代码示例:将链表集合变成数组。



特别要注意:remove方法移除依赖于迭代器的状态。所以一般很少使用!因为List接口存在remove(Object obj)方法。

在iterator迭代中使用List的remove方法会出现一个问题:一旦执行了remove方法,就直接跳出循环。

因此在iterator迭代输出时,不能使用List的remove方法。

代码实例:


AbstractCollection<T>是一个抽象类,实现了Collection的部分方法。


链表LinkedList:双向链表有序集合

由于ArrayList是由数组实现的,因此添加和删除的效率很低。因此引入了链表

当数据量大,并且有很多的插入删除操作,则使用链表。

专有迭代器:ListIterator<T>,增加了以下几种方法:

  • void add(T elem);把elem添加到迭代器所指位置的前面
  • void set(T elem);把elem替代最近一次next或previous访问的那个元素。
  • E previous();返回前一个对象,并把迭代器前移一位。
  • boolean hasPrevious();是否还有前继。
  • int nextIndex(); //获得调用next后的索引
  • int previousIndex();//获得调用previous后的索引

迭代器默认是在最前面的。

因此当创建了一个ListIterator后,直接进行由后向前遍历,是不行的!!

示例:



举例:


LinkedList常用方法:

  • list.addFirst();
  • list.addLast();
  • list.removeFirst();
  • list.removeLast();
  • add(T e);
  • remove(index);
  • remove(Object obj);
  • set(int index,T elem);

LinkedList实际运用:

(1)双端队列Deque:

(2)堆栈Stack:

  • T pop();
  • void push(T elem);
  • T peek();

(3)队列

注:java提供了Stack类专门用于堆栈

  • T push(T item);
  • T pop();
  • T peek();


ArrayList<T>与vector<T>

共同点:有着几乎共同的方法。

相异点:vector<T>所有方法都是同步的,因此效率不是很高,一般我们都用ArrayList。

  • T get(int index);
  • Tset(int index,T elem); 返回以前在这个索引处的旧值。
  • boolean add(T elem); 加在尾部
  • trimToSize(); 把数组列表的容量调整为尺寸

HashSet和TreeSet

HashSet<T>


特点:

  • 前面提到的由于实现了List接口,因此能够控制集合的顺序,但是这个数据结构不能控制集合的顺序。
  • 当不确定元素在集合中的位置时,能够快速访问。
  • 散列表是一个数组,每个数组索引为一个散列表元,一个散列表元包含不同的散列码元素,一个索引对应一个链表,包含不同散列码值映射到相同散列表元的元素。
  • 散列冲突:多个元素的散列码对应相同的散列表元。即equals不想等,但是hash
  • 当散列表中的元素太多,则必须要再散列,即重新创建一个更大的散列表,把原来散列表的元素经过散列放入新的散列表中。
  • 遍历散列表的元素是没有顺序的。
  • 散列必须是随机的,均匀的。
  • HashSet判断是否添加元素的依据是hashcode()和equals()方法,当这个函数判断相等时,才不能添加。
  • 要保证hashcode()和equals()的一致性
不良后果:
1.如果重写hashCode,但是没有equals方法:加入两个内容相等,但是地址不想等的对象时,则hashcode相等,但是equals返回false,因此哈希冲突
2.如果重写了equals方法,但是没有重写hashcode,则会把两个内容相等的加入到不同的hash单元中。

常用函数:

  • 构造:HashSet<T> s=new HashSet(int capacity,float loadFactor);
  • 添加:s.add(T elem);
  • 迭代器遍历:iterator();

术语:

  • 散列表元
  • 加载因子
  • 散列冲突

注意:在元素加入HashSet后最好不要改变其哈希值!

代码示例:




TreeSet<T>

特点:

  • 有序集合。插入一个元素,则会放到恰当的位置。
  • 迭代器迭代时是按照排列顺序遍历。
  • 由于插入时需要比较,因此速度比HashSet慢。
  • 红-黑树实现。
  • 当修改了TreeSet的元素后,TreeSet并不会重新排序。

插入的元素必须都是可比较的。实现方式有两种:

(1)插入元素的类实现Comparable接口.因此这个实现必须在开发阶段实现。但是如果有的类开发时没有实现这个接口呢?则引入第二种方法。

(2)继承Comparator<T>接口,并实现int Compare(T a,T b);把这个对象传递给TreeSet构造器中。可以采用匿名内部类。


常用函数:

  • TreeSet<T> set=new TreeSet<T>();
  • TreeSet<T> set=new TreeSet<T>(Comparator<T> c);
  • 给定条件获得部分视图。
  • add\remove
代码示例:


当对于排序不要求时则用HashSet,对排序有要求则用TreeSet。


Map一般作为查找使用。

HashMap和TreeMap和Hashtable

HashMap<K,V>

特点:

  • 以key-value进行组合。
  • 对于key进行散列。
  • 其他特点类似于HashSet。
  • 键是唯一的。
  • 拥有三个视图。键视图、值视图、键-值视图。

函数:

  • V put(key,value); 添加key-value对,如果key原本存在,则替换value值,返回旧value值。
  • get(key);
  • Set<K> keySet();返回键视图。
  • Collection<V> values();返回值视图。能删除,但是不能添加
  • Set<Map.Entry<K,V>>entrySet();返回键值视图。能删除,但是不能添加
  • remove(key);移除键-值对。能删除,但是不能添加

Map.Entry<K,V>保存一个key-value内容,方法有

(1)getKey();

(2)getValue();

示例代码



TreeMap<K,V>

对键进行排序,其他特点类似TreeSet

Hashtable

功能和HashMap一样,区别在于Hashtable是线程同步的。

  • Enumeration<K> keys();返回键的枚举
  • Enumeration<V> elements();返回值的枚举

PriorityQueue<T>

特点:

  1. 以堆形式构造。因此不需要排序,而只要保证头是最小元素。
  2. 自我调整的二叉树。

常用函数:

  1. 构造:PriorityQueue<T> q=new PriorityQueue<T>();
  2. 构造:PriorityQueue<T> q=new PriorityQueue<T>(Comparator<T> c);
  3. 删除头:remove();
  4. 删除指定元素:remove(T e);
  5. 添加:add(T e);

WeakHashMap会自动移除没有使用的键值对,由垃圾回收器回收。



LinkedHashSet<T>和LinkedHashMap<K,V>与LinkedHashSet 和LinkedHashMap的区别是在数据结构中既有散列表又有链表。

  • 有两种模式遍历元素:默认是插入顺序,即按照插入的顺序遍历;如果在构造方法中设置,则可以按照访问顺序即按照链表进行遍历,如果某个调用get或put方法,则自动放入链表的末尾。
代码示例:

IdentityHashMap:能够重复key。
举例:



EnumSet和EnumMap

EnumSet 枚举类型的集合

特点:没有构造方法。用静态工厂方法,类似线程池。

工厂方法:

(1)EnumSet<T> a=EnumSet.allOf(Class);

(2)EnumSet<T> a=EnumSet.noneOf(Class);

(3)EnumSet<T> a=EnumSet.range(T from,T to);

EnumMap是键值为枚举类型的映射表。

构造:EnumMap(Class<K> keyType);


集合框架是实现高级类的基础。可以把高级类的一些共同方法抽象出来,放到集合框架的底层类中。

RandomAccess接口是标记接口,实现了这个接口的类适用于随机访问方法。

视图能够把原来的集合的一部分给用户看,但是又不是单纯的把那部分值复制,而是当改变视图的值会对原来的集合进行修改。

视图会随着原始集合的更改而更新。

一般视图

(1)List<T> l=Arrays.asList(T...elem);

比如:

String[] str=new String[5];

List<String> l= Arrays.asList(str);

(2)对于List类:

List<T> subList(int from.int to);

(3)对于SortedSet

  • SortedSet<T> subSet(int from,int to);返回视图
  • SortedSet<T> headSet(to);
  • SortedSet<T> tailSet(from);

(4)对于SortedMap

  • subMap(from,to);
  • headMap(to);
  • tailMap(from);

有了前面的视图操作,我们就可以进行批操作,即对于大量数据进行移动。

  • a.retainAll(Collection<T>b);a<---a交b
  • a.removeAll(Collection<T>b); a<---a-b
  • a.addAll(b);a<---a并b

可以利用视图和批操作结合。

Collections集合工具类:

Collections和Collection没有关系。

不可修改视图:只是视图不能修改,但是原始集合仍旧能修改,并在视图中更新。

  1. Collections.unmodifiableCollection(Collection<T>);
  2. Collections.unmodifiableList(List<T>);
  3. Collections.unmodifiableSet(Set<T>);
  4. Collections.unmodifiableSortedSet(SortedSet<T>);
  5. Collections.unmodifiableMap(Map<K,V>);
  6. Collections.unmodifiableSortedMap(SortedMap<K,V>);

同步视图:确保多线程安全

经过同步视图后视图的所有方法都是同步的。

  1. Collections.synchronizedCollection(Collection<T>);
  2. Collections.synchronizedList(List<T>);
  3. Collections.synchronizedSet(Set<T>);
  4. Collections.synchronizedSortedSet(SortedSet<T>);
  5. Collections.synchronizedMap(Map<K,V>);
  6. Collections.synchronizedSortedMap(SortedMap<K,V>);

被检验视图:解决放入错误类型进入泛型集合中。在放入时立即报错。

  1. Collections.checkedCollection(Collection<T>,T.class);
  2. Collections.checkedList(List<T>,T.class);
  3. Collections.checkedSet(Set<T>,T.class);
  4. Collections.checkedSortedSet(SortedSet<T>,T.class);
  5. Collections.checkedMap(Map<K,V>,K.class,T.class);
  6. Collections.checkedSortedMap(SortedMap<K,V>,K,class,V,class);

Collections 集合辅助类库:

排序

  • Collections.sort(List<T>l); 排序的集合必须实现List接口,即必须是可比较的。
  • Collections.sort(List<T>l,Comparator<T>comp); 如果没有实现可比较,则可以外加比较器。
  • Collections.sort(List<T> l,Collections.reverseOrder(comp));根据comp比较器倒序。
复制
  • copy(List dest,List,src);

混排

  • Collections.shuffle(List<T> l); 混排,即随机排列。

二分查找

int Collections.binarySearch(List<T>l,T key);

  • 如果找到,则返回索引。
  • 如果没找到,返回负数i,-i-1为这个key插入仍保持有序的位置。

int Collections.binarySearch(List<T>l,T key,Comparator<T>);

二分查找的集合必须是实现RandomAccess的。



最大值

  • Collections.max(Collection<T>max);
  • Collections.max(Collection<T>max,Comparator<T>comp);

最小值

  • Collections.min(Collection<T>min);
  • Collections.min(Collection<T>min,Comparator<T>comp);

复制数组

Collections.copy(List<T>to,List<T>from);

填充数组

Collections.fill(List<T>l,T value);

查看出现次数

int f=Collections.frequency(Collection<T> c,Object o);

是否有公共元素

boolean b=Collections.disjoint(Collection a,Collection b);

内容反转

Collections.reverse(Collection<> col);



集合与数组的互换

数组--->集合:Arrays.asList();

例如:

String[] str;

List<String> list=Arrays.asList(str);

可以把list赋给任何一个集合。

注意:asList返回的是数组的视图,因此如果视图修改了,则数组也会被同步修改!


集合--->数组:toArray(T[] s);

例如:

如果要把list换成数组,则可以

String [] str=list.toArray(new String[list.size]);


集合是可扩展的,因为设计者预先给我们一个abstract的抽象类,便于我们扩展,实现自己的功能。




记住:在平常使用这些集合类是不要对具体的类太苛刻,这样就不灵活。比如在函数参数上、函数返回值等。

比如f(ArrayList<T>list)不如使用f(Collection<T>c);


Properties类

一般我们都调用getProperty(String key);和setProperty(String key, String value);获得和设置属性。

特点是:

  • key-value都是字符串
  • 可以存入普通文件或者XML文件,通过load(InputStream in)和store(OutputStream out,String commentString);
  • 通过properties类的配置文件可以实现灵活性。
  • Property p = System.getProperty();获得系统属性的property对象。
代码示例:把配置文件的信息读取出来,然后添加属性集到配置文件中



BitSet类

  • 构造:BitSet s=new BitSet(int n);
  • 长度:s.length();
  • boolean get(int i);
  • void set(int i);设置一个位
  • void clear(int i);清除一个位
  • and(BitSet set);a&b
  • or(BitSet set);a|b
  • xor(BitSet set);a^b
  • andNot(BitSet set); a&~b

数组

数组继承自Object,因此拥有Object的所有方法,比如equals。
注意点:
(1)多维数组的创建必须从低维到高维,一步一步创建,不能先创建高维,再创建低维。
比如:
(2)String类有toCharArray();返回字符数组。
Arrays:数组辅助类
常用方法:
(1)equals():只有数组元素相同并且对应位置也相同,返回true。
(2)fill(T[ ] , T t):把t填充到数组中。
(3)binarySearch();二分查找
(4)sort():排序。
(5)toString();返回数组元素的字符串。
System.arraycopy(T[] src, int begin1,T[] des,int begin2,int len);





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