19_集合_第19天（List、Set）_講義

来源:https://www.cnblogs.com/wanghui1234/archive/2018/08/30/9558007.html
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1、List介面 2、Set介面 3、判斷集合唯一性原理 ...


今日內容介紹
1、List介面
2、Set介面
3、判斷集合唯一性原理

非常重要的關係圖

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鏈接：https://pan.baidu.com/s/1kx0XabmT27pt4Ll9AqzVog 密碼：bjgt

01List介面的特點

A:List介面的特點:

   a: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，元素的存儲就是按照11、22、33的順序完成的）。
   b: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（與數組的索引是一個道理）。
   
     c:集合中可以有重覆的元素，通過元素的equals方法，來比較是否為重覆的元素。

     d:List介面的常用子類有：
      ArrayList集合
      LinkedList集合

02List介面的特有方法

    A:List介面的特有方法(帶索引的方法)
   a:增加元素方法
   add(Object e)：向集合末尾處，添加指定的元素 
   add(int index, Object e)   向集合指定索引處，添加指定的元素，原有元素依次後移
     
     /*
       *  add(int index, E)
       *  將元素插入到列表的指定索引上
       *  帶有索引的操作,防止越界問題
       *  java.lang.IndexOutOfBoundsException
       *     ArrayIndexOutOfBoundsException
       *     StringIndexOutOfBoundsException
       */
      public static void function(){
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("abc1");
        list.add("abc2");
        list.add("abc3");
        list.add("abc4");
        System.out.println(list);
        
        list.add(1, "itcast");
        System.out.println(list);
      }

   b:刪除元素刪除
   remove(Object e)：將指定元素對象，從集合中刪除，返回值為被刪除的元素
   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
     /*
       *  E remove(int index)
       *  移除指定索引上的元素
       *  返回被刪除之前的元素
       */
      public static void function_1(){
        List<Double> list = new ArrayList<Double>();
        list.add(1.1);
        list.add(1.2);
        list.add(1.3);
        list.add(1.4);
        
        Double d = list.remove(0);
        System.out.println(d);
        System.out.println(list);
      }
   c:替換元素方法
   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
      /*
       *  E set(int index, E)
       *  修改指定索引上的元素
       *  返回被修改之前的元素
       */
      public static void function_2(){
        List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(3);
        list.add(4);
        
        Integer i = list.set(0, 5);
        System.out.println(i);
        System.out.println(list);
      }
    d:查詢元素方法
    get(int index)：獲取指定索引處的元素，並返回該元素

03迭代器的併發修改異常

A:迭代器的併發修改異常
 
 /*
  *  迭代器的併發修改異常 java.util.ConcurrentModificationException
  *  就是在遍歷的過程中,使用了集合方法修改了集合的長度,不允許的
  */
 public class ListDemo1 {
  public static void main(String[] args) {
    List<String> list = new ArrayList<String>();
    list.add("abc1");
    list.add("abc2");
    list.add("abc3");
    list.add("abc4");
    
    //對集合使用迭代器進行獲取,獲取時候判斷集合中是否存在 "abc3"對象
    //如果有,添加一個元素 "ABC3"
    Iterator<String> it = list.iterator();
    while(it.hasNext()){
      String s = it.next();
      //對獲取出的元素s,進行判斷,是不是有"abc3"
      if(s.equals("abc3")){
        list.add("ABC3");
      }
      System.out.println(s);
    }
  }
 }

 運行上述代碼發生了錯誤 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，容易引發數據的不確定性。
   
 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。
    或者通過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。

04數據的存儲結構

A:數據的存儲結構
 a:棧結構:後進先出/先進後出(手槍彈夾) FILO (first in last out)
 b:隊列結構:先進先出/後進後出(銀行排隊) FIFO(first in first out)
 c:數組結構:
           查詢快:通過索引快速找到元素
           增刪慢:每次增刪都需要開闢新的數組,將老數組中的元素拷貝到新數組中
                  開闢新數組耗費資源
 d:鏈表結構
           查詢慢:每次都需要從鏈頭或者鏈尾找起
           增刪快:只需要修改元素記錄的下個元素的地址值即可不需要移動大量元素

05ArrayList集合的自身特點

A:ArrayList集合的自身特點

 底層採用的是數組結構
 ArrayList al=new ArrayList();//創建了一個長度為0的Object類型數組
 al.add("abc");//底層會創建一個長度為10的Object數組 Object[] obj=new Object[10]
               //obj[0]="abc"
              //如果添加的元素的超過10個,底層會開闢一個1.5*10的長度的新數組
              //把原數組中的元素拷貝到新數組,再把最後一個元素添加到新數組中
   原數組:
     a b c d e f g h k l
   添加m:
     a b c d e f g h k l m null null null null

06LinkedList集合的自身特點

A:LinkedList集合的自身特點

 底層採用鏈表結構,每次查詢都要從鏈頭或鏈尾找起,查詢相對數組較慢
 但是刪除直接修改元素記錄的地址值即可,不要大量移動元素
 
 LinkedList的索引決定是從鏈頭開始找還是從鏈尾開始找
 如果該元素小於元素長度一半,從鏈頭開始找起,如果大於元素長度的一半,則從鏈尾找起

07LinkedList特有方法

*A:LinkedList特有方法:獲取,添加,刪除

   /*
 *  LinkedList 鏈表集合的特有功能
 *    自身特點: 鏈表底層實現,查詢慢,增刪快
 *  
 *  子類的特有功能,不能多態調用
 */
public class LinkedListDemo {
  public static void main(String[] args) {
    function_3();
  }


  /*
   *  E removeFirst() 移除並返回鏈表的開頭
   *  E removeLast() 移除並返回鏈表的結尾
   */
  public static void function_3(){
    LinkedList<String> link = new LinkedList<String>();
    link.add("1");
    link.add("2");
    link.add("3");
    link.add("4");
    
    String first = link.removeFirst();
    String last = link.removeLast();
    System.out.println(first);
    System.out.println(last);
  
    System.out.println(link);
  }
  
  /*
   * E getFirst() 獲取鏈表的開頭
   * E getLast() 獲取鏈表的結尾
   */
  public static void function_2(){
    LinkedList<String> link = new LinkedList<String>();
    link.add("1");
    link.add("2");
    link.add("3");
    link.add("4");
  
    if(!link.isEmpty()){
      String first = link.getFirst();
      String last = link.getLast();
      System.out.println(first);
      System.out.println(last);
    }
  }
  
  public static void function_1(){
    LinkedList<String> link = new LinkedList<String>();
    link.addLast("a");
    link.addLast("b");
    link.addLast("c");
    link.addLast("d");
    
    link.addFirst("1");
    link.addFirst("2");
    link.addFirst("3");
    System.out.println(link);
  }
  
  /*
   *  addFirst(E) 添加到鏈表的開頭
   *  addLast(E) 添加到鏈表的結尾
   */
  public static void function(){
    LinkedList<String> link = new LinkedList<String>();
    
    link.addLast("heima");
    
    link.add("abc");
    link.add("bcd");
    
    link.addFirst("itcast");
    System.out.println(link);
    
    
  }
}

08Vector類的特點

*A:Vector類的特點

   Vector集合數據存儲的結構是數組結構，為JDK中最早提供的集合,它是線程同步的
   Vector中提供了一個獨特的取出方式，就是枚舉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。枚舉Enumeration已被迭代器Iterator替代。

09Set介面的特點

A:Set介面的特點
a:它是個不包含重覆元素的集合。
b:Set集合取出元素的方式可以採用：迭代器、增強for。
c:Set集合有多個子類，這裡我們介紹其中的HashSet、LinkedHashSet這兩個集合。

10Set集合存儲和迭代

A:Set集合存儲和迭代

  /*
   *  Set介面,特點不重覆元素,沒索引
   *  
   *  Set介面的實現類,HashSet (哈希表)
   *  特點: 無序集合,存儲和取出的順序不同,沒有索引,不存儲重覆元素
   *  代碼的編寫上,和ArrayList完全一致
   */
  public class HashSetDemo {
    public static void main(String[] args) {
      Set<String> set = new HashSet<String>();
      set.add("cn");
      set.add("heima");
      set.add("java");
      set.add("java");
      set.add("itcast");
      
      Iterator<String> it = set.iterator();
      while(it.hasNext()){
        System.out.println(it.next());
      }
      System.out.println("==============");
      
      for(String s : set){
        System.out.println(s);
      }
    }
  }

11哈希表的數據結構


A:哈希表的數據結構:(參見圖解)

    載入因數:表中填入的記錄數/哈希表的長度
    例如:
    載入因數是0.75 代表:
      數組中的16個位置,其中存入16*0.75=12個元素

    如果在存入第十三個(>12)元素,導致存儲鏈子過長,會降低哈希表的性能,
    那麼此時會擴充哈希表(在哈希),底層會開闢一個長度為原長度2倍的數組,把老元素拷貝到新
    數組中,再把新元素添加數組中
      
    當存入元素數量>哈希表長度*載入因數,就要擴容,因此載入因數決定擴容時機

12字元串對象的哈希值

  A:字元串對象的哈希值
  /*
   *  對象的哈希值,普通的十進位整數
   *  父類Object,方法 public int hashCode() 計算結果int整數
   */
  public class HashDemo {
    public static void main(String[] args) {
      Person p = new Person();
      int i = p.hashCode();
      System.out.println(i);
    
      String s1 = new String("abc");
      String s2 = new String("abc");
      System.out.println(s1.hashCode());
      System.out.println(s2.hashCode());
      
      /*System.out.println("重地".hashCode());
      System.out.println("通話".hashCode());*/
    }
  }
 
  //String類重寫hashCode()方法
  //字元串都會存儲在底層的value數組中{'a','b','c'}
  public int hashCode() {
          int h = hash;//hash初值為0
          if (h == 0 && value.length > 0) {
              char val[] = value;

              for (int i = 0; i < value.length; i++) {
                  h = 31 * h + val[i];
              }
              hash = h;
          }
          return h;
      }

13哈希表的存儲過程


A:哈希表的存儲過程

 public static void main(String[] args) {
    HashSet<String> set = new HashSet<String>();
    set.add(new String("abc"));
    set.add(new String("abc"));
    set.add(new String("bbc"));
    set.add(new String("bbc"));
    System.out.println(set); 
}

存取原理:

每存入一個新的元素都要走以下三步:

1.首先調用本類的hashCode()方法算出哈希值

2.在容器中找是否與新元素哈希值相同的老元素,
  如果沒有直接存入
  如果有轉到第三步

3.新元素會與該索引位置下的老元素利用equals方法一一對比
  一旦新元素.equals(老元素)返回true,停止對比,說明重覆,不再存入
  如果與該索引位置下的老元素都通過equals方法對比返回false,說明沒有重覆,存入

14哈希表的存儲自定義對象

A:哈希表的存儲自定義對象

 /*
  *  HashSet集合的自身特點:
  *    底層數據結構,哈希表
  *    存儲,取出都比較快
  *    線程不安全,運行速度快
  */
 public class HashSetDemo1 {
  public static void main(String[] args) {
    
    //將Person對象中的姓名,年齡,相同數據,看作同一個對象
    //判斷對象是否重覆,依賴對象自己的方法 hashCode,equals
    HashSet<Person> setPerson = new HashSet<Person>();
    setPerson.add(new Person("a",11));
    setPerson.add(new Person("b",10));
    setPerson.add(new Person("b",10));
    setPerson.add(new Person("c",25));
    setPerson.add(new Person("d",19));
    setPerson.add(new Person("e",17));//每個對象的地址值都不同,調用Obejct類的hashCode方法返回不同哈希值,直接存入
    System.out.println(setPerson);
  }
 }

public class Person {
  private String name;
  private int 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;
  }
  public Person(String name, int age) {
    super();
    this.name = name;
    this.age = age;
  }
  public Person(){}
  
  public String toString(){
    return name+".."+age;
  }
  


 }

15自定義對象重寫hashCode和equals

 A:自定義對象重寫hashCode和equals
  /*
      *  HashSet集合的自身特點:
      *    底層數據結構,哈希表
      *    存儲,取出都比較快
      *    線程不安全,運行速度快
      */
     public class HashSetDemo1 {
      public static void main(String[] args) {
        
        //將Person對象中的姓名,年齡,相同數據,看作同一個對象
        //判斷對象是否重覆,依賴對象自己的方法 hashCode,equals
        HashSet<Person> setPerson = new HashSet<Person>();
        setPerson.add(new Person("a",11));
        setPerson.add(new Person("b",10));
        setPerson.add(new Person("b",10));
        setPerson.add(new Person("c",25));
        setPerson.add(new Person("d",19));
        setPerson.add(new Person("e",17));
        System.out.println(setPerson);
      }
     }
    
    public class Person {
      private String name;
      private int age;

      /*
       *  沒有做重寫父類,每次運行結果都是不同整數
       *  如果子類重寫父類的方法,哈希值,自定義的
       *  存儲到HashSet集合的依據
       *   
       *  儘可能讓不同的屬性值產生不同的哈希值,這樣就不用再調用equals方法去比較屬性
       *
       */
      public int hashCode(){
        return name.hashCode()+age*55;
      }
      //方法equals重寫父類,保證和父類相同
      //public boolean equals(Object obj){}
      public boolean equals(Object obj){
        if(this == obj)
          return true;
        if(obj == null)
          return false;
        if(obj instanceof Person){
          Person p = (Person)obj;
          return name.equals(p.name) && age==p.age;
        }
        return false;
      }
      
      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;
      }
      public Person(String name, int age) {
        super();
        this.name = name;
        this.age = age;
      }
      public Person(){}
      
      public String toString(){
        return name+".."+age;
      }
      


     }

16LinkedHashSet集合

  A:LinkedHashSet集合
    /*
     *   LinkedHashSet 基於鏈表的哈希表實現
     *   繼承自HashSet
     *   
     *   LinkedHashSet 自身特性,具有順序,存儲和取出的順序相同的
     *   線程不安全的集合,運行速度塊
     */
    public class LinkedHashSetDemo {
      
      public static void main(String[] args) {
        LinkedHashSet<Integer> link = new LinkedHashSet<Integer>();
        link.add(123);
        link.add(44);
        link.add(33);
        link.add(33);
        link.add(66);
        link.add(11);
        System.out.println(link);
      }
    }

17ArrayList,HashSet判斷對象是否重覆的原因

A:ArrayList,HashSet判斷對象是否重覆的原因

 a:ArrayList的contains方法原理:底層依賴於equals方法
   ArrayList的contains方法會使用調用方法時，
     傳入的元素的equals方法依次與集合中的舊元素所比較，
     從而根據返回的布爾值判斷是否有重覆元素。
     此時，當ArrayList存放自定義類型時，由於自定義類型在未重寫equals方法前，
     判斷是否重覆的依據是地址值，所以如果想根據內容判斷是否為重覆元素，需要重寫元素的equals方法。

 b:HashSet的add()方法和contains方法()底層都依賴 hashCode()方法與equals方法()

  Set集合不能存放重覆元素，其添加方法在添加時會判斷是否有重覆元素，有重覆不添加，沒重覆則添加。
  HashSet集合由於是無序的，其判斷唯一的依據是元素類型的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
   如果不同，說明是不同元素，添加到集合。
   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，添加到集合。
  所以，使用HashSet存儲自定義類型，如果沒有重寫該類的hashCode與equals方法，則判斷重覆時，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。

18hashCode和equals方法的面試題

 A:hashCode和equals的面試題
 /*
  *   兩個對象  Person  p1 p2
  *   問題: 如果兩個對象的哈希值相同 p1.hashCode()==p2.hashCode()
  *        兩個對象的equals一定返回true嗎  p1.equals(p2) 一定是true嗎
  *        正確答案:不一定
  *        
  *        如果兩個對象的equals方法返回true,p1.equals(p2)==true
  *        兩個對象的哈希值一定相同嗎
  *        正確答案: 一定
  */  
 在 Java 應用程式執行期間，
 1.如果根據 equals(Object) 方法，兩個對象是相等的，那麼對這兩個對象中的每個對象調用 hashCode 方法都必鬚生成相同的整數結果。 
 2.如果根據 equals(java.lang.Object) 方法，兩個對象不相等，那麼對這兩個對象中的任一對象上調用 hashCode 方法不 要求一定生成不同的整數結果。 
    
    兩個對象不同(對象屬性值不同) equals返回false=====>兩個對象調用hashCode()方法哈希值相同
    
    兩個對象調用hashCode()方法哈希值不同=====>equals返回true


    兩個對象不同(對象屬性值不同) equals返回false=====>兩個對象調用hashCode()方法哈希值不同
    
    兩個對象調用hashCode()方法哈希值相同=====>equals返回true
   
   所以說兩個對象哈希值無論相同還是不同,equals都可能返回true

作業測試

1、分析以下需求，並用代碼實現：

(1)有如下代碼：
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("a");
        list.add("f");
        list.add("b");
        list.add("c");
        list.add("a");
        list.add("d");
         
    }
    (2)利用HashSet對list集合去重(最終結果:list中沒有重覆元素)

2、:自己寫出contains 方法

3、分析以下需求，並用代碼實現： (1)編寫一個泛形方法，實現指定位置數組元素的交換 (2)編寫一個泛形方法，接收一個任意數組，並反轉數組中的所有元素

4.將"goOd gooD stUdy dAy dAy up"

 每個單詞的首字母轉換成大寫其餘還是小寫字母(不許直接輸出good good study day day up 要用代碼實現)

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