【Java笔记】集合框架

【Java笔记】集合框架

文章目录

• 集合框架
• 本章专题与脉络
• 集合框架概述
• • 数组的特点与弊端
  • Java集合框架体系
  • 集合的使用场景
• Collection接口及方法
• • 添加
  • 判断
  • 删除
  • 其它
• Iterator(迭代器)接口
• • Iterator接口
  • 迭代器的执行原理
  • foreach循环
• Collection子接口1：List
• • List接口特点
  • List接口方法
  • List接口主要实现类：ArrayList
  • List的实现类之二：LinkedList
  • List的实现类之三：Vector
  • 练习
• Collection子接口2：Set
• • Set接口概述
  • Set主要实现类：HashSet
  • • HashSet概述
    • HashSet中添加元素的过程：
    • 重写 hashCode() 方法的基本原则
    • 重写equals()方法的基本原则
    • 练习
  • Set实现类之二：LinkedHashSet
  • Set实现类之三：TreeSet
  • • TreeSet概述
    • 举例
    • 练习
• Map接口
• • Map接口概述
  • Map中key-value特点
  • Map接口的常用方法
  • Map的主要实现类：HashMap
  • • HashMap概述
    • 练习
  • Map实现类之二：LinkedHashMap
  • Map实现类之三：TreeMap
  • Map实现类之四：Hashtable
  • • 散列函数和散列冲突
    • 散列冲突-链表法（拉链）
    • 总结
  • Map实现类之五：Properties
• Collections工具类
• • 常用方法
  • 举例
  • 练习

集合框架

本章专题与脉络

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集合框架概述

数组的特点与弊端

• 一方面，面向对象语言对事物的体现都是以对象的形式，为了方便对多个对象的操作，就要对对象进行存储。
• 另一方面，使用数组存储对象方面具有一些弊端，而Java 集合就像一种容器，可以动态地把多个对象的引用放入容器中。
• 数组在内存存储方面的特点：
  • 数组初始化以后，长度就确定了。
  • 数组中的添加的元素是依次紧密排列的，有序的，可以重复的。
  • 数组声明的类型，就决定了进行元素初始化时的类型。不是此类型的变量，就不能添加。
  • 可以存储基本数据类型值，也可以存储引用数据类型的变量
• 数组在存储数据方面的弊端：
  • 数组初始化以后，长度就不可变了，不便于扩展
  • 数组中提供的属性和方法少，不便于进行添加、删除、插入、获取元素个数等操作，且效率不高。
  • 数组存储数据的特点单一，只能存储有序的、可以重复的数据
• Java 集合框架中的类可以用于存储多个对象，还可用于保存具有映射关系的关联数组。

Java集合框架体系

Java 集合可分为 Collection 和 Map 两大体系：

• Collection接口：用于存储一个一个的数据，也称单列数据集合。

  • List子接口：用来存储有序的、可以重复的数据（主要用来替换数组，"动态"数组）
    • 实现类：ArrayList(主要实现类)、LinkedList、Vector

• Set子接口：用来存储无序的、不可重复的数据（类似于高中讲的"集合"）

  • 实现类：HashSet(主要实现类)、LinkedHashSet、TreeSet

• Map接口：用于存储具有映射关系“key-value对”的集合，即一对一对的数据，也称双列数据集合。(类似于高中的函数、映射。(x1,y1),(x2,y2) —> y = f(x) )

  • HashMap(主要实现类)、LinkedHashMap、TreeMap、Hashtable、Properties

• JDK提供的集合API位于java.util包内

• 图示：集合框架全图

• 简图1：Collection接口继承树

• 简图2：Map接口继承树

集合的使用场景

Collection接口及方法

• JDK不提供此接口的任何直接实现，而是提供更具体的子接口（如：Set和List）去实现。
• Collection 接口是 List和Set接口的父接口，该接口里定义的方法既可用于操作 Set 集合，也可用于操作 List 集合。方法如下：

添加

（1）add(E obj)：添加元素对象到当前集合中
（2）addAll(Collection other)：添加other集合中的所有元素对象到当前集合中，即this = this ∪ other

注意：add和addAll的区别

package llection;import org.junit.Test;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;public class TestCollectionAdd {@Testpublic void testAdd(){//ArrayList是Collection的子接口List的实现类之一。Collection coll = new ArrayList();coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");System.out.println(coll);}@Testpublic void testAddAll(){Collection c1 = new ArrayList();c1.add(1);c1.add(2);System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size());//2System.out.println("c1 = " + c1);Collection c2 = new ArrayList();c2.add(1);c2.add(2);System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size());//2System.out.println("c2 = " + c2);Collection other = new ArrayList();other.add(1);other.add(2);other.add(3);System.out.println("other集合元素的个数：" + other.size());//3System.out.println("other = " + other);System.out.println();c1.addAll(other);System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size());//5System.out.println("c1.addAll(other) = " + c1);c2.add(other);System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size());//3System.out.println("c2.add(other) = " + c2);}
}

注意：coll.addAll(other);与coll.add(other);

判断

（3）int size()：获取当前集合中实际存储的元素个数
（4）boolean isEmpty()：判断当前集合是否为空集合
（5）boolean contains(Object obj)：判断当前集合中是否存在一个与obj对象equals返回true的元素
（6）boolean containsAll(Collection coll)：判断coll集合中的元素是否在当前集合中都存在。即coll集合是否是当前集合的“子集”
（7）boolean equals(Object obj)：判断当前集合与obj是否相等

package llection;import org.junit.Test;import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collection;public class TestCollectionContains {@Testpublic void test01() {Collection coll = new ArrayList();System.out.println("coll在添加元素之前，isEmpty = " + coll.isEmpty());coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");coll.add("佛地魔");System.out.println("coll的元素个数" + coll.size());System.out.println("coll在添加元素之后，isEmpty = " + coll.isEmpty());}@Testpublic void test02() {Collection coll = new ArrayList();coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");coll.add("佛地魔");System.out.println("coll = " + coll);System.out.println("coll是否包含“小李广” = " + ains("小李广"));System.out.println("coll是否包含“宋红康” = " + ains("宋红康"));Collection other = new ArrayList();other.add("小李广");other.add("扫地僧");other.add("尚硅谷");System.out.println("other = " + other);System.out.println(&#ainsAll(other) = " + ainsAll(other));}@Testpublic void test03(){Collection c1 = new ArrayList();c1.add(1);c1.add(2);System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size());//2System.out.println("c1 = " + c1);Collection c2 = new ArrayList();c2.add(1);c2.add(2);System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size());//2System.out.println("c2 = " + c2);Collection other = new ArrayList();other.add(1);other.add(2);other.add(3);System.out.println("other集合元素的个数：" + other.size());//3System.out.println("other = " + other);System.out.println();c1.addAll(other);System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size());//5System.out.println("c1.addAll(other) = " + c1);System.out.println(&#ains(other) = " + c1.contains(other));System.out.println(&#ainsAll(other) = " + c1.containsAll(other));System.out.println();c2.add(other);System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size());System.out.println("c2.add(other) = " + c2);System.out.println(&#ains(other) = " + c2.contains(other));System.out.println(&#ainsAll(other) = " + c2.containsAll(other));}}

删除

（8）void clear()：清空集合元素
（9） boolean remove(Object obj) ：从当前集合中删除第一个找到的与obj对象equals返回true的元素。
（10）boolean removeAll(Collection coll)：从当前集合中删除所有与coll集合中相同的元素。即this = this - this ∩ coll
（11）boolean retainAll(Collection coll)：从当前集合中删除两个集合中不同的元素，使得当前集合仅保留与coll集合中的元素相同的元素，即当前集合中仅保留两个集合的交集，即this = this ∩ coll；

注意几种删除方法的区别

package llection;import org.junit.Test;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.function.Predicate;public class TestCollectionRemove {@Testpublic void test01(){Collection coll = new ArrayList();coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");coll.add("佛地魔");System.out.println("coll = " + coll);ve("小李广");System.out.println("删除元素"小李广"之后coll = " + coll);coll.clear();System.out.println("coll清空之后，coll = " + coll);}@Testpublic void test02() {Collection coll = new ArrayList();coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");coll.add("佛地魔");System.out.println("coll = " + coll);Collection other = new ArrayList();other.add("小李广");other.add("扫地僧");other.add("尚硅谷");System.out.println("other = " + other);veAll(other);System.out.println(&#veAll(other)之后，coll = " + coll);System.out.println(&#veAll(other)之后，other = " + other);}@Testpublic void test03() {Collection coll = new ArrayList();coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");coll.add("佛地魔");System.out.println("coll = " + coll);Collection other = new ArrayList();other.add("小李广");other.add("扫地僧");other.add("尚硅谷");System.out.println("other = " + other);ainAll(other);System.out.println(&#ainAll(other)之后，coll = " + coll);System.out.println(&#ainAll(other)之后，other = " + other);}}

其它

（12）Object[] toArray()：返回包含当前集合中所有元素的数组
（13）hashCode()：获取集合对象的哈希值
（14）iterator()：返回迭代器对象，用于集合遍历

public class TestCollectionContains {@Testpublic void test01() {Collection coll = new ArrayList();coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");coll.add("佛地魔");//集合转换为数组：集合的toArray()方法Object[] objects = Array();System.out.println("用数组返回coll中所有元素：" + String(objects));//对应的，数组转换为集合：调用Arrays的asList(Object ...objs)Object[] arr1 = new Object[]{123,"AA","CC"};Collection list = Arrays.asList(arr1);System.out.println(list);}
}

Iterator(迭代器)接口

Iterator接口

• 在程序开发中，经常需要遍历集合中的所有元素。针对这种需求，JDK专门提供了一个接口java.util.Iterator。Iterator接口也是Java集合中的一员，但它与Collection、Map接口有所不同。

  • Collection接口与Map接口主要用于存储元素
  • Iterator，被称为迭代器接口，本身并不提供存储对象的能力，主要用于遍历Collection中的元素

• Collection接口继承了java.lang.Iterable接口，该接口有一个iterator()方法，那么所有实现了Collection接口的集合类都有一个iterator()方法，用以返回一个实现了Iterator接口的对象。

  • public Iterator iterator(): 获取集合对应的迭代器，用来遍历集合中的元素的。
  • 集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象，默认游标都在集合的第一个元素之前。

• Iterator接口的常用方法如下：

  • public E next():返回迭代的下一个元素。
  • public boolean hasNext():如果仍有元素可以迭代，则返回 true。

• 注意：在调用it.next()方法之前必须要调用it.hasNext()进行检测。若不调用，且下一条记录无效，直接调用it.next()会抛出NoSuchElementException异常。

举例：

package com.atguigu.iterator;import org.junit.Test;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;public class TestIterator {@Testpublic void test01(){Collection coll = new ArrayList();coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");Iterator iterator = coll.iterator();System.out.());System.out.());System.out.());System.out.()); //报NoSuchElementException异常}@Testpublic void test02(){Collection coll = new ArrayList();coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");Iterator iterator = coll.iterator();//获取迭代器对象while(iterator.hasNext()) {//判断是否还有元素可迭代System.out.());//取出下一个元素}}
}

迭代器的执行原理

Iterator迭代器对象在遍历集合时，内部采用指针的方式来跟踪集合中的元素，接下来通过一个图例来演示Iterator对象迭代元素的过程：

<()方法的内部实现原理是:

• 将游标指向下一个元素。
• 判断是否还有下一个元素:
  • 如果有,则返回该元素。
  • 如果没有,则抛出NoSuchElementException。

使用Iterator迭代器删除元素：java.util.Iterator迭代器中有一个方法：void remove() ;

Iterator iter = coll.iterator();//回到起点
while(iter.hasNext()){Object obj = ();if(obj.equals("Tom")){ve();}
}

注意：

• Iterator可以删除集合的元素，但是遍历过程中通过迭代器对象的remove方法，不是集合对象的remove方法。

• 如果还未调用next()或在上一次调用 next() 方法之后已经调用了 remove() 方法，再调用remove()都会报IllegalStateException。

• Collection已经有remove(xx)方法了，为什么Iterator迭代器还要提供删除方法呢？因为迭代器的remove()可以按指定的条件进行删除。

例如：要删除以下集合元素中的偶数

package com.atguigu.iterator;import org.junit.Test;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;public class TestIteratorRemove {@Testpublic void test01(){Collection coll = new ArrayList();coll.add(1);coll.add(2);coll.add(3);coll.add(4);coll.add(5);coll.add(6);Iterator iterator = coll.iterator();while(iterator.hasNext()){Integer element = (Integer) ();if(element % 2 == 0){ve();}}System.out.println(coll);}
}

在JDK8.0时，Collection接口有了removeIf 方法，即可以根据条件删除。

package llection;import org.junit.Test;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.function.Predicate;public class TestCollectionRemoveIf {@Testpublic void test01(){Collection coll = new ArrayList();coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");coll.add("佛地魔");System.out.println("coll = " + coll);veIf(new Predicate() {@Overridepublic boolean test(Object o) {String str = (String) o;ains("地");}});System.out.println("删除包含"地"字的元素之后coll = " + coll);}
}

foreach循环

• foreach循环（也称增强for循环）是 JDK5.0 中定义的一个高级for循环，专门用来遍历数组和集合的。

• foreach循环的语法格式：

for(元素的数据类型 局部变量 : Collection集合或数组){ //操作局部变量的输出操作
}
//这里局部变量就是一个临时变量，自己命名就可以

• 举例：

package com.atguigu.iterator;import org.junit.Test;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;public class TestForeach {@Testpublic void test01(){Collection coll = new ArrayList();coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");//foreach循环其实就是使用Iterator迭代器来完成元素的遍历的。for (Object o : coll) {System.out.println(o);}}@Testpublic void test02(){int[] nums = {1,2,3,4,5};for (int num : nums) {System.out.println(num);}System.out.println("-----------------");String[] names = {"张三","李四","王五"};for (String name : names) {System.out.println(name);}}
}

• 对于集合的遍历，增强for的内部原理其实是个Iterator迭代器。如下图。

所以增强for循环只能在实现了Iterable的对象上使用

• 它用于遍历Collection和数组。通常只进行遍历元素，不要在遍历的过程中对集合元素进行增删操作。
  • 练习：判断输出结果为何？

public class ForTest {public static void main(String[] args) {String[] str = new String[5];for (String myStr : str) {myStr = "atguigu";System.out.println(myStr);}for (int i = 0; i < str.length; i++) {System.out.println(str[i]);}}
}

Collection子接口1：List

List接口特点

• 鉴于Java中数组用来存储数据的局限性，我们通常使用java.util.List替代数组

• List集合类中元素有序、且可重复，集合中的每个元素都有其对应的顺序索引。

  • 举例：List集合存储数据，就像银行门口客服，给每一个来办理业务的客户分配序号：第一个来的是“张三”，客服给他分配的是0；第二个来的是“李四”，客服给他分配的1；以此类推，最后一个序号应该是“总人数-1”。

• JDK API中List接口的实现类常用的有：ArrayList、LinkedList和Vector。

List接口方法

List除了从Collection集合继承的方法外，List 集合里添加了一些根据索引来操作集合元素的方法。

• 插入元素
  • void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素
  • boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来
• 获取元素
  • Object get(int index):获取指定index位置的元素
  • List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的子集合
• 获取元素索引
  • int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置
  • int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置
• 删除和替换元素

  • Object remove(int index):移除指定index位置的元素，并返回此元素

  • Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为ele

举例：

package com.atguigu.list;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class TestListMethod {public static void main(String[] args) {// 创建List集合对象List<String> list = new ArrayList<String>();// 往 尾部添加 指定元素list.add("图图");list.add("小美");list.add("不高兴");System.out.println(list);// add(int index,String s) 往指定位置添加list.add(1,"没头脑");System.out.println(list);// String remove(int index) 删除指定位置元素  返回被删除元素// 删除索引位置为2的元素System.out.println("删除索引位置为2的元素");System.out.ve(2));System.out.println(list);// String set(int index,String s)// 在指定位置 进行 元素替代（改）// 修改指定位置元素list.set(0, "三毛");System.out.println(list);// String get(int index)  获取指定位置元素// 跟size() 方法一起用  来 遍历的for(int i = 0;i<list.size();i++){System.out.(i));}//还可以使用增强forfor (String string : list) {System.out.println(string);}}
}

注意：在JavaSE中List名称的类型有两个，一个是java.util.List集合接口，一个是java.awt.List图形界面的组件，别导错包了。

List接口主要实现类：ArrayList

• ArrayList 是 List 接口的主要实现类

• 本质上，ArrayList是对象引用的一个”变长”数组

• Arrays.asList(…) 方法返回的 List 集合，既不是 ArrayList 实例，也不是 Vector 实例。 Arrays.asList(…) 返回值是一个固定长度的 List 集合

List的实现类之二：LinkedList

• 对于频繁的插入或删除元素的操作，建议使用LinkedList类，效率较高。这是由底层采用链表（双向链表）结构存储数据决定的。

• 特有方法：

  • void addFirst(Object obj)
  • void addLast(Object obj)
  • Object getFirst()
  • Object getLast()
  • Object removeFirst()
  • Object removeLast()

List的实现类之三：Vector

• Vector 是一个古老的集合，JDK1.0就有了。大多数操作与ArrayList相同，区别之处在于Vector是线程安全的。
• 在各种List中，最好把ArrayList作为默认选择。当插入、删除频繁时，使用LinkedList；Vector总是比ArrayList慢，所以尽量避免使用。
• 特有方法：
  • void addElement(Object obj)
  • void insertElementAt(Object obj,int index)
  • void setElementAt(Object obj,int index)
  • void removeElement(Object obj)
  • void removeAllElements()

练习

面试题：

@Test
public void testListRemove() {List list = new ArrayList();list.add(1);list.add(2);list.add(3);updateList(list);System.out.println(list);//[1,2]
}private static void updateList(List list) {ve(2);  
}

练习1：

• 定义学生类，属性为姓名、年龄，提供必要的getter、setter方法，构造器，toString()，equals()方法。
• 使用ArrayList集合，保存录入的多个学生对象。
• 循环录入的方式，1：继续录入，0：结束录入。
• 录入结束后，用foreach遍历集合。

• 代码实现，效果如图所示：

package st01;import java.util.ArrayList;
import java.util.Scanner;public class StudentTest {public static void main(String[] args) {Scanner scanner = new Scanner(System.in);ArrayList stuList = new ArrayList();for (;;) {System.out.println("选择（录入 1 ；结束 0）");int x = Int();//根据x的值，判断是否需要继续循环if (x == 1) {System.out.println("姓名");String name = ();System.out.println("年龄");int age = Int();Student stu = new Student(age, name);stuList.add(stu);} else if (x == 0) {break;} else {System.out.println("输入有误，请重新输入");}}for (Object stu : stuList) {System.out.println(stu);}}
}public class Student {private int age;private String name;public Student() {}public Student(int age, String name) {super();this.age = age;this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}@Overridepublic String toString() {return "Student [age=" + age + ", name=" + name + "]";}}

练习2：

​ 1、请定义方法public static int listTest(Collection list,String s)统计集合中指定元素出现的次数

​ 2、创建集合，集合存放随机生成的30个小写字母

​ 3、用listTest统计，a、b、c、x元素的出现次数

​ 4、效果如下

package st02;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Random;public class Test02 {public static void main(String[] args) {Collection list = new ArrayList();Random rand = new Random();for (int i = 0; i < 30; i++) {list.add((char)(Int(26)+97)+"");}System.out.println(list);System.out.println("a:"+listTest(list, "a"));	System.out.println("b:"+listTest(list, "b"));	System.out.println("c:"+listTest(list, "c"));System.out.println("x:"+listTest(list, "x"));	}public static int listTest(Collection list, String string) {int count = 0;for (Object object : list) {if(string.equals(object)){count++;}}return count;}
}

练习3：KTV点歌系统

描述

分别使用ArrayList和LinkedList集合，编写一个**KTV点歌系统**的程序。在程序中：

• 指令1代表添加歌曲
• 指令2代表将所选歌曲置顶
• 指令3代表将所选歌曲提前一位
• 指令4代表退出该系统

要求根据用户输入的指令和歌曲名展现歌曲列表。例如输入指令1，输入歌曲名"爱你一万年"，则输出“当前歌曲列表：[爱你一万年]”。

提示

• 为了指引用户操作，首先要将各个指令所表示的含义打印到控制台

  System.out.println("-------------欢迎来到点歌系统------------");
  System.out.println("1.添加歌曲至列表");
  System.out.println("2.将歌曲置顶");
  System.out.println("3.将歌曲前移一位");
  System.out.println("4.退出");
  

• 程序中需要创建一个集合作为歌曲列表，并向其添加一部分歌曲

• 通过ArrayList或LinkedList集合定义的方法操作歌曲列表

代码

• 使用ArrayList集合模拟点歌系统的实现代码，如下所示：

  /*** @author 尚硅谷-宋红康* @create 20:26*/
  public class KTVByArrayList {private static ArrayList musicList = new ArrayList();// 创建歌曲列表private static Scanner sc = new Scanner(System.in);public static void main(String[] args) {addMusicList();// 添加一部分歌曲至歌曲列表boolean flag = true;while (flag) {System.out.println("当前歌曲列表：" + musicList);System.out.println("-------------欢迎来到点歌系统------------");System.out.println("1.添加歌曲至列表");System.out.println("2.将歌曲置顶");System.out.println("3.将歌曲前移一位");System.out.println("4.退出");System.out.print("请输入操作序号：");int key = sc.nextInt();// //接收键盘输入的功能选项序号// 执行序号对应的功能switch (key) {case 1:// 添加歌曲至列表addMusic();break;case 2:// 将歌曲置顶setTop();break;case 3:// 将歌曲前移一位setBefore();break;case 4:// 退出System.out.println("----------------退出---------------");System.out.println("您已退出系统");flag = false;break;default:System.out.println("----------------------------------");System.out.println("功能选择有误，请输入正确的功能序号!");break;}}}// 初始时添加歌曲名称private static void addMusicList() {musicList.add("本草纲目");musicList.add("你是我的眼");musicList.add("老男孩");musicList.add("白月光与朱砂痣");musicList.add("不谓侠");musicList.add("爱你");}// 执行添加歌曲private static void addMusic() {System.out.print("请输入要添加的歌曲名称：");String musicName = sc.next();// 获取键盘输入内容musicList.add(musicName);// 添加歌曲到列表的最后System.out.println("已添加歌曲：" + musicName);}// 执行将歌曲置顶private static void setTop() {System.out.print("请输入要置顶的歌曲名称：");String musicName = sc.next();// 获取键盘输入内容int musicIndex = musicList.indexOf(musicName);// 查找指定歌曲位置if (musicIndex < 0) {// 判断输入歌曲是否存在System.out.println("当前列表中没有输入的歌曲！");}else if(musicIndex == 0){System.out.println("当前歌曲默认已置顶！");}else {ve(musicName);// 移除指定的歌曲musicList.add(0, musicName);// 将指定的歌曲放到第一位System.out.println("已将歌曲《" + musicName + "》置顶");}}// 执行将歌曲置前一位private static void setBefore() {System.out.print("请输入要置前的歌曲名称：");String musicName = sc.next();// 获取键盘输入内容int musicIndex = musicList.indexOf(musicName);// 查找指定歌曲位置if (musicIndex < 0) {// 判断输入歌曲是否存在System.out.println("当前列表中没有输入的歌曲！");} else if (musicIndex == 0) {// 判断歌曲是否已在第一位System.out.println("当前歌曲已在最顶部！");} else {ve(musicName);// 移除指定的歌曲musicList.add(musicIndex - 1, musicName);// 将指定的歌曲放到前一位System.out.println("已将歌曲《" + musicName + "》置前一位");}}
  }
  

Collection子接口2：Set

Set接口概述

• Set接口是Collection的子接口，Set接口相较于Collection接口没有提供额外的方法
• Set 集合不允许包含相同的元素，如果试把两个相同的元素加入同一个 Set 集合中，则添加操作失败。
• Set集合支持的遍历方式和Collection集合一样：foreach和Iterator。
• Set的常用实现类有：HashSet、TreeSet、LinkedHashSet。

Set主要实现类：HashSet

HashSet概述

• HashSet 是 Set 接口的主要实现类，大多数时候使用 Set 集合时都使用这个实现类。

• HashSet 按 Hash 算法来存储集合中的元素，因此具有很好的存储、查找、删除性能。

• HashSet 具有以下特点：

  • 不能保证元素的排列顺序
  • HashSet 不是线程安全的
  • 集合元素可以是 null

• HashSet 集合判断两个元素相等的标准：两个对象通过 hashCode() 方法得到的哈希值相等，并且两个对象的 equals() 方法返回值为true。

• 对于存放在Set容器中的对象，对应的类一定要重写hashCode()和equals(Object obj)方法，以实现对象相等规则。即：“相等的对象必须具有相等的散列码”。

  重写就是为了实现这样的目的:属性相同的不同对象在调用其hashCode方法后,返回的是同样的哈希码。

• HashSet集合中元素的无序性，不等同于随机性。这里的无序性与元素的添加位置有关。具体来说：我们在添加每一个元素到数组中时，具体的存储位置是由元素的hashCode()调用后返回的hash值决定的。导致在数组中每个元素不是依次紧密存放的，表现出一定的无序性。

HashSet中添加元素的过程：

• 第1步：当向 HashSet 集合中存入一个元素时，HashSet 会调用该对象的 hashCode() 方法得到该对象的 hashCode值，然后根据 hashCode值，通过某个散列函数决定该对象在 HashSet 底层数组中的存储位置。

• 第2步：如果要在数组中存储的位置上没有元素，则直接添加成功。

• 第3步：如果要在数组中存储的位置上有元素，则继续比较：

  • 如果两个元素的hashCode值不相等，则添加成功；
  • 如果两个元素的hashCode()值相等，则会继续调用equals()方法：
    • 如果equals()方法结果为false，则添加成功。
    • 如果equals()方法结果为true，则添加失败。

  第2步添加成功，元素会保存在底层数组中。

  第3步两种添加成功的操作，由于该底层数组的位置已经有元素了，则会通过链表的方式继续链接，存储。

举例：

package com.atguigu.set;import java.util.Objects;public class MyDate {private int year;private int month;private int day;public MyDate(int year, int month, int day) {ar = h = month;this.day = day;}@Overridepublic boolean equals(Object o) {if (this == o) return true;if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;MyDate myDate = (MyDate) o;return year == ar &&month == h &&day == myDate.day;}@Overridepublic int hashCode() {return Objects.hash(year, month, day);}@Overridepublic String toString() {return "MyDate{" +"year=" + year +", month=" + month +", day=" + day +'}';}
}

package com.atguigu.set;import org.junit.Test;import java.util.HashSet;public class TestHashSet {@Testpublic void test01(){HashSet set = new HashSet();set.add("张三");set.add("张三");set.add("李四");set.add("王五");set.add("王五");set.add("赵六");System.out.println("set = " + set);//不允许重复，无序}@Testpublic void test02(){HashSet set = new HashSet();set.add(new MyDate(2021,1,1));set.add(new MyDate(2021,1,1));set.add(new MyDate(2022,2,4));set.add(new MyDate(2022,2,4));System.out.println("set = " + set);//不允许重复，无序}
}

重写 hashCode() 方法的基本原则

• 在程序运行时，同一个对象多次调用 hashCode() 方法应该返回相同的值。
• 当两个对象的 equals() 方法比较返回 true 时，这两个对象的 hashCode() 方法的返回值也应相等。
• 对象中用作 equals() 方法比较的 Field，都应该用来计算 hashCode 值。

注意：如果两个元素的 equals() 方法返回 true，但它们的 hashCode() 返回值不相等，hashSet 将会把它们存储在不同的位置，但依然可以添加成功。

重写equals()方法的基本原则

• 重写equals方法的时候一般都需要同时复写hashCode方法。通常参与计算hashCode的对象的属性也应该参与到equals()中进行计算。

• 推荐：开发中直接调用Eclipse/IDEA里的快捷键自动重写equals()和hashCode()方法即可。

  • 为什么用Eclipse/IDEA复写hashCode方法，有31这个数字？

  首先，选择系数的时候要选择尽量大的系数。因为如果计算出来的hash地址越大，所谓的“冲突”就越少，查找起来效率也会提高。（减少冲突）其次，31只占用5bits,相乘造成数据溢出的概率较小。再次，31可以 由i*31== (i<<5)-1来表示,现在很多虚拟机里面都有做相关优化。（提高算法效率）最后，31是一个素数，素数作用就是如果我用一个数字来乘以这个素数，那么最终出来的结果只能被素数本身和被乘数还有1来整除！(减少冲突)
  

练习

练习1： 在List内去除重复数字值，要求尽量简单

public static List duplicateList(List list) {HashSet set = new HashSet();set.addAll(list);return new ArrayList(set);
}
public static void main(String[] args) {List list = new ArrayList();list.add(new Integer(1));list.add(new Integer(2));list.add(new Integer(2));list.add(new Integer(4));list.add(new Integer(4));List list2 = duplicateList(list);for (Object integer : list2) {System.out.println(integer);}
}

练习2： 获取随机数

编写一个程序，获取10个1至20的随机数，要求随机数不能重复。并把最终的随机数输出到控制台。

/*** * @Description * @author 尚硅谷-宋红康* @date 2022年5月7日上午12:43:01**/
public class RandomValueTest {public static void main(String[] args) {HashSet hs = new HashSet(); // 创建集合对象Random r = new Random();while (hs.size() < 10) {int num = r.nextInt(20) + 1; // 生成1到20的随机数hs.add(num);}for (Integer integer : hs) { // 遍历集合System.out.println(integer); // 打印每一个元素}}
}

练习3： 去重

使用Scanner从键盘读取一行输入，去掉其中重复字符，打印出不同的那些字符。比如：aaaabbbcccddd

/*** * @Description * @author 尚硅谷-宋红康* @date 2022年5月7日上午12:44:01**/
public class DistinctTest {public static void main(String[] args) {Scanner sc = new Scanner(System.in); // 创建键盘录入对象System.out.println("请输入一行字符串:");String line = sc.nextLine(); // 将键盘录入的字符串存储在line中char[] arr = CharArray(); // 将字符串转换成字符数组HashSet hs = new HashSet(); // 创建HashSet集合对象for (Object c : arr) { // 遍历字符数组hs.add(c); // 将字符数组中的字符添加到集合中}for (Object ch : hs) { // 遍历集合System.out.print(ch);}}
}

练习4： 面试题

HashSet set = new HashSet();
Person p1 = new Person(1001,"AA");
Person p2 = new Person(1002,"BB");set.add(p1);
set.add(p2);
p1.name = "CC";
ve(p1);
System.out.println(set);set.add(new Person(1001,"CC"));
System.out.println(set);set.add(new Person(1001,"AA"));
System.out.println(set);//其中Person类中重写了hashCode()和equal()方法

Set实现类之二：LinkedHashSet

• LinkedHashSet 是 HashSet 的子类，不允许集合元素重复。

• LinkedHashSet 根据元素的 hashCode 值来决定元素的存储位置，但它同时使用双向链表维护元素的次序，这使得元素看起来是以添加顺序保存的。

• LinkedHashSet插入性能略低于 HashSet，但在迭代访问 Set 里的全部元素时有很好的性能。

举例：

package com.atguigu.set;import org.junit.Test;import java.util.LinkedHashSet;public class TestLinkedHashSet {@Testpublic void test01(){LinkedHashSet set = new LinkedHashSet();set.add("张三");set.add("张三");set.add("李四");set.add("王五");set.add("王五");set.add("赵六");System.out.println("set = " + set);//不允许重复，体现添加顺序}
}

Set实现类之三：TreeSet

TreeSet概述

• TreeSet 是 SortedSet 接口的实现类，TreeSet 可以按照添加的元素的指定的属性的大小顺序进行遍历。
• TreeSet底层使用红黑树结构存储数据
• 新增的方法如下： (了解)
  • Comparator comparator()
  • Object first()
  • Object last()
  • Object lower(Object e)
  • Object higher(Object e)
  • SortedSet subSet(fromElement, toElement)
  • SortedSet headSet(toElement)
  • SortedSet tailSet(fromElement)
• TreeSet特点：不允许重复、实现排序（自然排序或定制排序）
• TreeSet 两种排序方法：自然排序和定制排序。默认情况下，TreeSet 采用自然排序。
  • 自然排序：TreeSet 会调用集合元素的 compareTo(Object obj) 方法来比较元素之间的大小关系，然后将集合元素按升序(默认情况)排列。
    • 如果试图把一个对象添加到 TreeSet 时，则该对象的类必须实现 Comparable 接口。
    • 实现 Comparable 的类必须实现 compareTo(Object obj) 方法，两个对象即通过 compareTo(Object obj) 方法的返回值来比较大小。
  • 定制排序：如果元素所属的类没有实现Comparable接口，或不希望按照升序(默认情况)的方式排列元素或希望按照其它属性大小进行排序，则考虑使用定制排序。定制排序，通过Comparator接口来实现。需要重写compare(T o1,T o2)方法。
    • 利用int compare(T o1,T o2)方法，比较o1和o2的大小：如果方法返回正整数，则表示o1大于o2；如果返回0，表示相等；返回负整数，表示o1小于o2。
    • 要实现定制排序，需要将实现Comparator接口的实例作为形参传递给TreeSet的构造器。
• 因为只有相同类的两个实例才会比较大小，所以向 TreeSet 中添加的应该是同一个类的对象。
• 对于 TreeSet 集合而言，它判断两个对象是否相等的唯一标准是：两个对象通过 compareTo(Object obj) 或compare(Object o1,Object o2)方法比较返回值。返回值为0，则认为两个对象相等。

举例

举例1：

package com.atguigu.set;import org.junit.Test;
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;/*** @author 尚硅谷-宋红康* @create 14:22*/
public class TreeSetTest {/** 自然排序：针对String类的对象* */@Testpublic void test1(){TreeSet set = new TreeSet();set.add("MM");set.add("CC");set.add("AA");set.add("DD");set.add("ZZ");//set.add(123);  //报ClassCastException的异常Iterator iterator = set.iterator();while(iterator.hasNext()){System.out.());}}/** 自然排序：针对User类的对象* */@Testpublic void test2(){TreeSet set = new TreeSet();set.add(new User("Tom",12));set.add(new User("Rose",23));set.add(new User("Jerry",2));set.add(new User("Eric",18));set.add(new User("Tommy",44));set.add(new User("Jim",23));set.add(new User("Maria",18));//set.add("Tom");Iterator iterator = set.iterator();while(iterator.hasNext()){System.out.());}System.out.ains(new User("Jack", 23))); //true}
}

其中，User类定义如下：

/*** @author 尚硅谷-宋红康* @create 14:22*/
public class User implements Comparable{String name;int age;public User() {}public User(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}@Overridepublic String toString() {return "User{" +"name='" + name + ''' +", age=" + age +'}';}/*举例：按照age从小到大的顺序排列，如果age相同，则按照name从大到小的顺序排列* */public int compareTo(Object o) {if(this == o){return 0;}if(o instanceof User){User user = (User)o;int value = this.age - user.age;if(value != 0){return value;}return -this.namepareTo(user.name);}throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");}
}

举例2：

/** 定制排序* */
@Test
public void test3(){//按照User的姓名的从小到大的顺序排列Comparator comparator = new Comparator() {@Overridepublic int compare(Object o1, Object o2) {if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){User u1 = (User)o1;User u2 = (User)o2;return u1.namepareTo(u2.name);}throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");}};TreeSet set = new TreeSet(comparator);set.add(new User("Tom",12));set.add(new User("Rose",23));set.add(new User("Jerry",2));set.add(new User("Eric",18));set.add(new User("Tommy",44));set.add(new User("Jim",23));set.add(new User("Maria",18));//set.add(new User("Maria",28));Iterator iterator = set.iterator();while(iterator.hasNext()){System.out.());}
}

练习

练习1： 在一个List集合中存储了多个无大小顺序并且有重复的字符串，定义一个方法，让其有序(从小到大排序)，并且不能去除重复元素。

提示：考查ArrayList、TreeSet

/*** * @Description* @author 尚硅谷-宋红康* @date 2022年4月7日上午12:50:46**/
public class SortTest {public static void main(String[] args) {ArrayList list = new ArrayList();list.add("ccc");list.add("ccc");list.add("aaa");list.add("aaa");list.add("bbb");list.add("ddd");list.add("ddd");sort(list);System.out.println(list);}/** 对集合中的元素排序,并保留重复*/public static void sort(List list) {TreeSet ts = new TreeSet(new Comparator() { @Overridepublic int compare(Object o1, Object o2) { // 重写compare方法String s1 = (String)o1;String s2 = (String)o2;int num = s1pareTo(s2); // 比较内容return num == 0 ? 1 : num; // 如果内容一样返回一个不为0的数字即可}});ts.addAll(list); // 将list集合中的所有元素添加到ts中list.clear(); // 清空listlist.addAll(ts); // 将ts中排序并保留重复的结果在添加到list中}
}

练习2： TreeSet的自然排序和定制排序

1. 定义一个Employee类。
   该类包含：private成员变量name,age,birthday，其中 birthday 为 MyDate 类的对象；
   并为每一个属性定义 getter, setter 方法；
   并重写 toString 方法输出 name, age, birthday

2. MyDate类包含:
   private成员变量year,month,day；并为每一个属性定义 getter, setter 方法；

3. 创建该类的 5 个对象，并把这些对象放入 TreeSet 集合中（下一章：TreeSet 需使用泛型来定义）

4. 分别按以下两种方式对集合中的元素进行排序，并遍历输出：

   1). 使Employee 实现 Comparable 接口，并按 name 排序
   2). 创建 TreeSet 时传入 Comparator对象，按生日日期的先后排序。

代码实现：

public class MyDate implements Comparable{private int year;private int month;private int day;public MyDate() {}public MyDate(int year, int month, int day) {ar = h = month;this.day = day;}public int getYear() {return year;}public void setYear(int year) {ar = year;}public int getMonth() {return month;}public void setMonth(int month) {h = month;}public int getDay() {return day;}public void setDay(int day) {this.day = day;}@Overridepublic String toString() {
//        return "MyDate{" +
//                "year=" + year +
//                ", month=" + month +
//                ", day=" + day +
//                '}';return year + "年" + month + "月" + day + "日";}@Overridepublic int compareTo(Object o) {if(this == o){return 0;}if(o instanceof MyDate){MyDate myDate = (MyDate) o;int yearDistance = Year() - Year();if(yearDistance != 0){return yearDistance;}int monthDistance = Month() - Month();if(monthDistance != 0){return monthDistance;}Day() - Day();}throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");}
}

public class Employee implements Comparable{private String name;private int age;private MyDate birthday;public Employee() {}public Employee(String name, int age, MyDate birthday) {this.name = name;this.age = age;this.birthday = birthday;}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 MyDate getBirthday() {return birthday;}public void setBirthday(MyDate birthday) {this.birthday = birthday;}@Overridepublic String toString() {return "Employee{" +"name='" + name + ''' +", age='" + age + ''' +", birthday=" + birthday +'}';}@Overridepublic int compareTo(Object o) {if(o == this){return 0;}if(o instanceof Employee){Employee emp = (Employee) o;return this.namepareTo(emp.name);}throw new RuntimeException("传入的类型不匹配");}
}

public class EmployeeTest {/*自然排序：创建该类的 5 个对象，并把这些对象放入 TreeSet 集合中* 需求1：使Employee 实现 Comparable 接口，并按 name 排序* */@Testpublic void test1(){TreeSet set = new TreeSet();Employee e1 = new Employee("Tom",23,new MyDate(1999,7,9));Employee e2 = new Employee("Rose",43,new MyDate(1999,7,19));Employee e3 = new Employee("Jack",54,new MyDate(1998,12,21));Employee e4 = new Employee("Jerry",12,new MyDate(2002,4,21));Employee e5 = new Employee("Tony",22,new MyDate(2001,9,12));set.add(e1);set.add(e2);set.add(e3);set.add(e4);set.add(e5);//遍历Iterator iterator = set.iterator();while(iterator.hasNext()){System.out.());}}/** 定制排序：* 创建 TreeSet 时传入 Comparator对象，按生日日期的先后排序。* */@Testpublic void test2(){Comparator comparator = new Comparator() {@Overridepublic int compare(Object o1, Object o2) {if(o1 instanceof Employee && o2 instanceof Employee){Employee e1 = (Employee) o1;Employee e2 = (Employee) o2;//对比两个employee的生日的大小MyDate birth1 = e1.getBirthday();MyDate birth2 = e2.getBirthday();//方式1：
//                    int yearDistance = Year() - Year();
//                    if(yearDistance != 0){
//                        return yearDistance;
//                    }
//                    int monthDistance = Month() - Month();
//                    if(monthDistance != 0){
//                        return monthDistance;
//                    }
//
//                    Day() - Day();//方式2：return birth1pareTo(birth2);}throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");}};TreeSet set = new TreeSet(comparator);Employee e1 = new Employee("Tom",23,new MyDate(1999,7,9));Employee e2 = new Employee("Rose",43,new MyDate(1999,7,19));Employee e3 = new Employee("Jack",54,new MyDate(1998,12,21));Employee e4 = new Employee("Jerry",12,new MyDate(2002,4,21));Employee e5 = new Employee("Tony",22,new MyDate(2001,9,12));set.add(e1);set.add(e2);set.add(e3);set.add(e4);set.add(e5);//遍历Iterator iterator = set.iterator();while(iterator.hasNext()){System.out.());}}
}

Map接口

现实生活与开发中，我们常会看到这样的一类集合：用户ID与账户信息、学生姓名与考试成绩、IP地址与主机名等，这种一一对应的关系，就称作映射。Java提供了专门的集合框架用来存储这种映射关系的对象，即java.util.Map接口。

Map接口概述

• Map与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据：key-value

  • Collection集合称为单列集合，元素是孤立存在的（理解为单身）。
  • Map集合称为双列集合，元素是成对存在的(理解为夫妻)。

• Map 中的 key 和 value 都可以是任何引用类型的数据。但常用String类作为Map的“键”。

• Map接口的常用实现类：HashMap、LinkedHashMap、TreeMap和Properties。其中，HashMap是 Map 接口使用频率最高的实现类。

Map中key-value特点

这里主要以HashMap为例说明。HashMap中存储的key、value的特点如下：

• Map 中的 key用Set来存放，不允许重复，即同一个 Map 对象所对应的类，须重写hashCode()和equals()方法

• key 和 value 之间存在单向一对一关系，即通过指定的 key 总能找到唯一的、确定的 value，不同key对应的value可以重复。value所在的类要重写equals()方法。

• key和value构成一个entry。所有的entry彼此之间是无序的、不可重复的。

Map接口的常用方法

• 添加、修改操作：
  • Object put(Object key,Object value)：将指定key-value添加到(或修改)当前map对象中
  • void putAll(Map m):将m中的所有key-value对存放到当前map中
• 删除操作：
  • Object remove(Object key)：移除指定key的key-value对，并返回value
  • void clear()：清空当前map中的所有数据
• 元素查询的操作：
  • Object get(Object key)：获取指定key对应的value
  • boolean containsKey(Object key)：是否包含指定的key
  • boolean containsValue(Object value)：是否包含指定的value
  • int size()：返回map中key-value对的个数
  • boolean isEmpty()：判断当前map是否为空
  • boolean equals(Object obj)：判断当前map和参数对象obj是否相等
• 元视图操作的方法：
  • Set keySet()：返回所有key构成的Set集合
  • Collection values()：返回所有value构成的Collection集合
  • Set entrySet()：返回所有key-value对构成的Set集合

举例：

package com.atguigu.map;import java.util.HashMap;public class TestMapMethod {public static void main(String[] args) {//创建 map对象HashMap map = new HashMap();//添加元素到集合map.put("黄晓明", "杨颖");map.put("李晨", "李小璐");map.put("李晨", "范冰冰");map.put("邓超", "孙俪");System.out.println(map);//删除指定的key-valueSystem.out.ve("黄晓明"));System.out.println(map);//查询指定key对应的valueSystem.out.("邓超"));System.out.("黄晓明"));}
}

举例：

public static void main(String[] args) {HashMap map = new HashMap();map.put("许仙", "白娘子");map.put("董永", "七仙女");map.put("牛郎", "织女");map.put("许仙", "小青");System.out.println("所有的key:");Set keySet = map.keySet();for (Object key : keySet) {System.out.println(key);}System.out.println("所有的value:");Collection values = map.values();for (Object value : values) {System.out.println(value);}System.out.println("所有的映射关系:");Set entrySet = Set();for (Object mapping : entrySet) {//System.out.println(entry);Map.Entry entry = (Map.Entry) mapping;System.out.Key() + "->" + Value());}
}

Map的主要实现类：HashMap

HashMap概述

• HashMap是 Map 接口使用频率最高的实现类。
• HashMap是线程不安全的。允许添加 null 键和 null 值。
• 存储数据采用的哈希表结构，底层使用一维数组+单向链表+红黑树进行key-value数据的存储。与HashSet一样，元素的存取顺序不能保证一致。
• HashMap 判断两个key相等的标准是：两个 key 的hashCode值相等，通过 equals() 方法返回 true。
• HashMap 判断两个value相等的标准是：两个 value 通过 equals() 方法返回 true。

练习

练习1： 添加你喜欢的歌手以及你喜欢他唱过的歌曲

例如：

//方式1
/*** @author 尚硅谷-宋红康* @create 9:03*/
public class SingerTest1 {public static void main(String[] args) {//创建一个HashMap用于保存歌手和其歌曲集HashMap singers = new HashMap();//声明一组key,valueString singer1 = "周杰伦";ArrayList songs1 = new ArrayList();songs1.add("双节棍");songs1.add("本草纲目");songs1.add("夜曲");songs1.add("稻香");//添加到map中singers.put(singer1,songs1);//声明一组key,valueString singer2 = "陈奕迅";List songs2 = Arrays.asList("浮夸", "十年", "红玫瑰", "好久不见", "孤勇者");//添加到map中singers.put(singer2,songs2);//遍历mapSet entrySet = Set();for(Object obj : entrySet){Map.Entry entry = (Map.Entry)obj;String singer = (String) Key();List songs = (List) Value();System.out.println("歌手：" + singer);System.out.println("歌曲有：" + songs);}}
}

//方式2：改为HashSet实现
public class SingerTest2 {@Testpublic void test1() {Singer singer1 = new Singer("周杰伦");Singer singer2 = new Singer("陈奕迅");Song song1 = new Song("双节棍");Song song2 = new Song("本草纲目");Song song3 = new Song("夜曲");Song song4 = new Song("浮夸");Song song5 = new Song("十年");Song song6 = new Song("孤勇者");HashSet h1 = new HashSet();// 放歌手一的歌曲h1.add(song1);h1.add(song2);h1.add(song3);HashSet h2 = new HashSet();// 放歌手二的歌曲h2.add(song4);h2.add(song5);h2.add(song6);HashMap hashMap = new HashMap();// 放歌手和他对应的歌曲hashMap.put(singer1, h1);hashMap.put(singer2, h2);for (Object obj : hashMap.keySet()) {System.out.println(obj + "=" + (obj));}}
}//歌曲
public class Song implements Comparable{private String songName;//歌名public Song() {super();}public Song(String songName) {super();this.songName = songName;}public String getSongName() {return songName;}public void setSongName(String songName) {this.songName = songName;}@Overridepublic String toString() {return "《" + songName + "》";}@Overridepublic int compareTo(Object o) {if(o == this){return 0;}if(o instanceof Song){Song song = (Song)o;return SongName());}return 0;}}
//歌手
public class Singer implements Comparable{private String name;private Song song;public Singer() {super();}public Singer(String name) {super();this.name = name;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public Song getSong() {return song;}public void setSong(Song song) {this.song = song;}@Overridepublic String toString() {return name;}@Overridepublic int compareTo(Object o) {if(o == this){return 0;}if(o instanceof Singer){Singer singer = (Singer)o;return Name());}return 0;}
}

练习2：二级联动

将省份和城市的名称保存在集合中，当用户选择省份以后，二级联动，显示对应省份的地级市供用户选择。

效果演示：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-PQzt0Q5Z-1676646450932)(images/clip_image001.png)]

/*** * @Description * @author 尚硅谷-宋红康  Email:shkstart@126* @version * @date 2021年5月7日上午12:26:59**/
class CityMap{public static Map model = new HashMap();static {model.put("北京", new String[] {"北京"});model.put("上海", new String[] {"上海"});model.put("天津", new String[] {"天津"});model.put("重庆", new String[] {"重庆"});model.put("黑龙江", new String[] {"哈尔滨","齐齐哈尔","牡丹江","大庆","伊春","双鸭山","绥化"});model.put("吉林", new String[] {"长春","延边","吉林","白山","白城","四平","松原"});model.put("河北", new String[] {"石家庄","张家口","邯郸","邢台","唐山","保定","秦皇岛"});}}public class ProvinceTest {public static void main(String[] args) {Set keySet = del.keySet();for(Object s : keySet) {System.out.print(s + "t");}System.out.println();System.out.println("请选择你所在的省份：");Scanner scan = new Scanner(System.in);String province = ();String[] citys = (String[])(province);for(String city : citys) {System.out.print(city + "t");}System.out.println();System.out.println("请选择你所在的城市：");String city = ();System.out.println("信息登记完毕");}}

练习3：WordCount统计

需求：统计字符串中每个字符出现的次数

String str = “aaaabbbcccccccccc”;

提示：

char[] arr = CharArray(); //将字符串转换成字符数组

HashMap hm = new HashMap(); //创建双列集合存储键和值，键放字符，值放次数

/*** * @author 尚硅谷-宋红康 * @date 2022年5月7日上午12:26:59**/
public class WordCountTest {public static void main(String[] args) {String str = "aaaabbbcccccccccc";char[] arr = CharArray(); // 将字符串转换成字符数组HashMap map = new HashMap(); // 创建双列集合存储键和值for (char c : arr) { // 遍历字符数组if (!ainsKey(c)) { // 如果不包含这个键map.put(c, 1); // 就将键和值为1添加} else { // 如果包含这个键map.put(c, ((c) + 1); // 就将键和值再加1添加进来}}for (Object key : map.keySet()) { // 遍历双列集合System.out.println(key + "=" + (key));}}
}

Map实现类之二：LinkedHashMap

• LinkedHashMap 是 HashMap 的子类
• 存储数据采用的哈希表结构+链表结构，在HashMap存储结构的基础上，使用了一对双向链表来记录添加元素的先后顺序，可以保证遍历元素时，与添加的顺序一致。
• 通过哈希表结构可以保证键的唯一、不重复，需要键所在类重写hashCode()方法、equals()方法。

public class TestLinkedHashMap {public static void main(String[] args) {LinkedHashMap map = new LinkedHashMap();map.put("王五", 13000.0);map.put("张三", 10000.0);//key相同，新的value会覆盖原来的value//因为String重写了hashCode和equals方法map.put("张三", 12000.0);map.put("李四", 14000.0);//HashMap支持key和value为null值String name = null;Double salary = null;map.put(name, salary);Set entrySet = Set();for (Object obj : entrySet) {Map.Entry entry = (Map.Entry)obj;System.out.println(entry);}}
}

Map实现类之三：TreeMap

• TreeMap存储 key-value 对时，需要根据 key-value 对进行排序。TreeMap 可以保证所有的 key-value 对处于有序状态。
• TreeSet底层使用红黑树结构存储数据
• TreeMap 的 Key 的排序：
  • 自然排序：TreeMap 的所有的 Key 必须实现 Comparable 接口，而且所有的 Key 应该是同一个类的对象，否则将会抛出 ClasssCastException
  • 定制排序：创建 TreeMap 时，构造器传入一个 Comparator 对象，该对象负责对 TreeMap 中的所有 key 进行排序。此时不需要 Map 的 Key 实现 Comparable 接口
• TreeMap判断两个key相等的标准：两个key通过compareTo()方法或者compare()方法返回0。

/*** @author 尚硅谷-宋红康* @create 1:23*/
public class TestTreeMap {/** 自然排序举例* */@Testpublic void test1(){TreeMap map = new TreeMap();map.put("CC",45);map.put("MM",78);map.put("DD",56);map.put("GG",89);map.put("JJ",99);Set entrySet = Set();for(Object entry : entrySet){System.out.println(entry);}}/** 定制排序** */@Testpublic void test2(){//按照User的姓名的从小到大的顺序排列TreeMap map = new TreeMap(new Comparator() {@Overridepublic int compare(Object o1, Object o2) {if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){User u1 = (User)o1;User u2 = (User)o2;return u1.namepareTo(u2.name);}throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");}});map.put(new User("Tom",12),67);map.put(new User("Rose",23),"87");map.put(new User("Jerry",2),88);map.put(new User("Eric",18),45);map.put(new User("Tommy",44),77);map.put(new User("Jim",23),88);map.put(new User("Maria",18),34);Set entrySet = Set();for(Object entry : entrySet){System.out.println(entry);}}
}class User implements Comparable{String name;int age;public User(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public User() {}@Overridepublic String toString() {return "User{" +"name='" + name + ''' +", age=" + age +'}';}/*举例：按照age从小到大的顺序排列，如果age相同，则按照name从大到小的顺序排列* */@Overridepublic int compareTo(Object o) {if(this == o){return 0;}if(o instanceof User){User user = (User)o;int value = this.age - user.age;if(value != 0){return value;}return -this.namepareTo(user.name);}throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");}
}

Map实现类之四：Hashtable

散列表(Hash Table)又名哈希表/Hash表，是根据键（Key）直接访问在内存存储位置值（Value）的数据结构，它是由数组演化而来的，利用了数组支持按照下标进行随机访问数据的特性

举个例子：

假设有100个人参加马拉松，编号是1-100，如果要编程实现根据选手的编号迅速找到选手信息？

可以把选手信息存入数组中，选手编号就是数组的下标，数组的元素就是选手的信息。

当我们查询选手信息的时候，只需要根据选手的编号到数组中查询对应的元素就可以快速找到选手的信息，如下图：

现在需求升级了：

假设有100个人参加马拉松，不采用1-100的自然数对选手进行编号，编号有一定的规则比如：2023ZHBJ001，其中2023代表年份，ZH代表中国，BJ代表北京，001代表原来的编号，那此时的编号2023ZHBJ001不能直接作为数组的下标，此时应该如何实现呢？

我们目前是把选手的信息存入到数组中，不过选手的编号不能直接作为数组的下标，不过，可以把选手的选号进行转换，转换为数值就可以继续作为数组的下标了？

转换可以使用散列函数进行转换

散列函数和散列冲突

将键(key)映射为数组下标的函数叫做散列函数。可以表示为：hashValue = hash(key)

散列函数的基本要求：

• 散列函数计算得到的散列值必须是大于等于0的正整数，因为hashValue需要作为数组的下标。

• 如果key1==key2，那么经过hash后得到的哈希值也必相同即：hash(key1) == hash(key2）

• 如果key1 != key2，那么经过hash后得到的哈希值也必不相同即：hash(key1) != hash(key2)

实际的情况下想找一个散列函数能够做到对于不同的key计算得到的散列值都不同几乎是不可能的，即便像著名的MD5,SHA等哈希算法也无法避免这一情况，这就是散列冲突(或者哈希冲突，哈希碰撞，就是指多个key映射到同一个数组下标位置)

散列冲突-链表法（拉链）

在散列表中，数组的每个下标位置我们可以称之为桶（bucket）或者槽（slot），每个桶(槽)会对应一条链表，所有散列值相同的元素我们都放到相同槽位对应的链表中。

简单就是，如果有多个key最终的hash值是一样的，就会存入数组的同一个下标中，下标中挂一个链表存入多个数据

总结

• Hashtable是Map接口的古老实现类，JDK1.0就提供了。不同于HashMap，Hashtable是线程安全的。
• Hashtable实现原理和HashMap相同，功能相同。底层都使用哈希表结构（数组+单向链表），查询速度快。
• 与HashMap一样，Hashtable 也不能保证其中 Key-Value 对的顺序
• Hashtable判断两个key相等、两个value相等的标准，与HashMap一致。
• 与HashMap不同，Hashtable 不允许使用 null 作为 key 或 value。

面试题：Hashtable和HashMap的区别

HashMap:底层是一个哈希表（jdk7:数组+链表;jdk8:数组+链表+红黑树）,是一个线程不安全的集合,执行效率高
Hashtable:底层也是一个哈希表（数组+链表）,是一个线程安全的集合,执行效率低HashMap集合:可以存储null的键、null的值
Hashtable集合,不能存储null的键、null的值Hashtable和Vector集合一样,在jdk1.2版本之后被更先进的集合(HashMap,ArrayList)取代了。所以HashMap是Map的主要实现类，Hashtable是Map的古老实现类。Hashtable的子类Properties（配置文件）依然活跃在历史舞台
Properties集合是一个唯一和IO流相结合的集合

Map实现类之五：Properties

• Properties 类是 Hashtable 的子类，该对象用于处理属性文件

• 由于属性文件里的 key、value 都是字符串类型，所以 Properties 中要求 key 和 value 都是字符串类型

• 存取数据时，建议使用setProperty(String key,String value)方法和getProperty(String key)方法

@Test
public void test01() {Properties properties = Properties();String fileEncoding = Property(&#ding");//当前源文件字符编码System.out.println("fileEncoding = " + fileEncoding);
}
@Test
public void test02() {Properties properties = new Properties();properties.setProperty("user","songhk");properties.setProperty("password","123456");System.out.println(properties);
}@Test
public void test03() throws IOException {Properties pros = new Properties();pros.load(new FileInputStream("jdbc.properties"));String user = Property("user");System.out.println(user);
}

Collections工具类

参考操作数组的工具类：Arrays，Collections 是一个操作 Set、List 和 Map 等集合的工具类。

常用方法

Collections 中提供了一系列静态的方法对集合元素进行排序、查询和修改等操作，还提供了对集合对象设置不可变、对集合对象实现同步控制等方法（均为static方法）：

排序操作：

• reverse(List)：反转 List 中元素的顺序
• shuffle(List)：对 List 集合元素进行随机排序
• sort(List)：根据元素的自然顺序对指定 List 集合元素按升序排序
• sort(List，Comparator)：根据指定的 Comparator 产生的顺序对 List 集合元素进行排序
• swap(List，int， int)：将指定 list 集合中的 i 处元素和 j 处元素进行交换

查找

• Object max(Collection)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最大元素
• Object max(Collection，Comparator)：根据 Comparator 指定的顺序，返回给定集合中的最大元素
• Object min(Collection)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最小元素
• Object min(Collection，Comparator)：根据 Comparator 指定的顺序，返回给定集合中的最小元素
• int binarySearch(List list,T key)在List集合中查找某个元素的下标，但是List的元素必须是T或T的子类对象，而且必须是可比较大小的，即支持自然排序的。而且集合也事先必须是有序的，否则结果不确定。
• int binarySearch(List list,T key,Comparator c)在List集合中查找某个元素的下标，但是List的元素必须是T或T的子类对象，而且集合也事先必须是按照c比较器规则进行排序过的，否则结果不确定。
• int frequency(Collection c，Object o)：返回指定集合中指定元素的出现次数

复制、替换

• void copy(List dest,List src)：将src中的内容复制到dest中
• boolean replaceAll(List list，Object oldVal，Object newVal)：使用新值替换 List 对象的所有旧值
• 提供了多个unmodifiableXxx()方法，该方法返回指定 Xxx的不可修改的视图。

添加

• boolean addAll(Collection c,T… elements)将所有指定元素添加到指定 collection 中。

同步

• Collections 类中提供了多个 synchronizedXxx() 方法，该方法可使将指定集合包装成线程同步的集合，从而可以解决多线程并发访问集合时的线程安全问题：

举例

package llections;import org.junit.Test;Collator;
import java.util.*;public class TestCollections {@Testpublic void test01(){/*public static <T> boolean addAll(Collection<? super T>  elements)将所有指定元素添加到指定 collection 中。Collection的集合的元素类型必须>=T类型*/Collection<Object> coll = new ArrayList<>();Collections.addAll(coll, "hello","java");Collections.addAll(coll, 1,2,3,4);Collection<String> coll2 = new ArrayList<>();Collections.addAll(coll2, "hello","java");//Collections.addAll(coll2, 1,2,3,4);//String和Integer之间没有父子类关系}@Testpublic void test02(){
/** public static <T extends Object & Comparable<? super T>> T max(Collection<? extends T> coll)* 在coll集合中找出最大的元素，集合中的对象必须是T或T的子类对象，而且支持自然排序
*  
*  public static <T> T max(Collection<? extends T> coll,Comparator<? super T> comp)
*  在coll集合中找出最大的元素，集合中的对象必须是T或T的子类对象，按照比较器comp找出最大者
*
*/List<Man> list = new ArrayList<>();list.add(new Man("张三",23));list.add(new Man("李四",24));list.add(new Man("王五",25));/** Man max = Collections.max(list);//要求Man实现Comparable接口，或者父类实现* System.out.println(max);*/Man max = Collections.max(list, new Comparator<Man>() {@Overridepublic int compare(Man o1, Man o2) {Age()-o2.getAge();}});System.out.println(max);}@Testpublic void test03(){/** public static void reverse(List<?> list)* 反转指定列表List中元素的顺序。*/List<String> list = new ArrayList<>();Collections.addAll(list,"hello","java","world");System.out.println(list);verse(list);System.out.println(list);}@Testpublic void test04(){/** public static void shuffle(List<?> list) * List 集合元素进行随机排序，类似洗牌，打乱顺序*/List<String> list = new ArrayList<>();Collections.addAll(list,"hello","java","world");Collections.shuffle(list);System.out.println(list);}@Testpublic void test05() {/** public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(List<T> list)* 根据元素的自然顺序对指定 List 集合元素按升序排序** public static <T> void sort(List<T> list,Comparator<? super T> c)* 根据指定的 Comparator 产生的顺序对 List 集合元素进行排序*/List<Man> list = new ArrayList<>();list.add(new Man("张三",23));list.add(new Man("李四",24));list.add(new Man("王五",25));Collections.sort(list);System.out.println(list);Collections.sort(list, new Comparator<Man>() {@Overridepublic int compare(Man o1, Man o2) {Instance(Locale.CHINA)Name(),o2.getName());}});System.out.println(list);}@Testpublic void test06(){/** public static void swap(List<?> list,int i,int j)* 将指定 list 集合中的 i 处元素和 j 处元素进行交换*/List<String> list = new ArrayList<>();Collections.addAll(list,"hello","java","world");Collections.swap(list,0,2);System.out.println(list);}@Testpublic void test07(){/** public static int frequency(Collection<?> c,Object o)* 返回指定集合中指定元素的出现次数*/List<String> list = new ArrayList<>();Collections.addAll(list,"hello","java","world","hello","hello");int count = Collections.frequency(list, "hello");System.out.println("count = " + count);}@Testpublic void test08(){/** public static <T> void copy(List<? super T> dest,List<? extends T> src)* 将src中的内容复制到dest中*/List<Integer> list = new ArrayList<>();for(int i=1; i<=5; i++){//1-5list.add(i);}List<Integer> list2 = new ArrayList<>();for(int i=11; i<=13; i++){//11-13list2.add(i);}py(list, list2);System.out.println(list);List<Integer> list3 = new ArrayList<>();for(int i=11; i<=20; i++){//11-20list3.add(i);}//java.lang.IndexOutOfBoundsException: Source does not fit in dest//py(list, list3);//System.out.println(list);}@Testpublic void test09(){/** public static <T> boolean replaceAll(List<T> list，T oldVal，T newVal)* 使用新值替换 List 对象的所有旧值*/List<String> list = new ArrayList<>();Collections.addAll(list,"hello","java","world","hello","hello");placeAll(list, "hello","song");System.out.println(list);}
}

练习

练习1：

请从键盘随机输入10个整数保存到List中，并按倒序、从大到小的顺序显示出来

练习2： 模拟斗地主洗牌和发牌，牌没有排序

效果演示：

提示：

String[] num = {"A","2","3","4","5","6","7","8","9","10","J","Q","K"};String[] color = {"方片","梅花","红桃","黑桃"};ArrayList<String> poker = new ArrayList<>();

代码示例：

/*** * @author 尚硅谷-宋红康* @date 2022年5月7日上午12:26:59**/
public class PokerTest {public static void main(String[] args) {String[] num = {"A","2","3","4","5","6","7","8","9","10","J","Q","K"};String[] color = {"方片","梅花","红桃","黑桃"};ArrayList poker = new ArrayList();//1. 生成54张扑克牌for (String s1 : color) {for (String s2 : num) {poker.at(" " + s2));}}poker.add("小王");poker.add("大王");//2. 洗牌Collections.shuffle(poker);//3. 发牌ArrayList tomCards = new ArrayList();ArrayList jerryCards = new ArrayList();ArrayList meCards = new ArrayList();ArrayList lastCards = new ArrayList();for (int i = 0; i < poker.size(); i++) {if(i >= poker.size() - 3){lastCards.(i));}else if(i % 3 == 0){tomCards.(i));}else if(i % 3 == 1){jerryCards.(i));}else {meCards.(i));}}//4. 看牌System.out.println("Tom:n" + tomCards);System.out.println("Jerry:n" + jerryCards);System.out.println("me:n" + meCards);System.out.println("底牌:n" + lastCards);}
}

练习3： 模拟斗地主洗牌和发牌并对牌进行排序的代码实现。

提示：考查HashMap、TreeSet、ArrayList、Collections

代码示例：

/*** @author 尚硅谷-宋红康* @create 0:23*/
public class PokerTest1 {public static void main(String[] args) {String[] num = {"3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "10", "J", "Q", "K", "A", "2"};String[] color = {"方片", "梅花", "红桃", "黑桃"};HashMap map = new HashMap(); // 存储索引和扑克牌ArrayList list = new ArrayList(); // 存储索引int index = 0; // 索引的开始值for (String s1 : num) {for (String s2 : color) {map.put(index, s2.concat(s1)); // 将索引和扑克牌添加到HashMap中list.add(index); // 将索引添加到ArrayList集合中index++;}}map.put(index, "小王");list.add(index);index++;map.put(index, "大王");list.add(index);// 洗牌Collections.shuffle(list);// 发牌TreeSet Tom = new TreeSet();TreeSet Jerry = new TreeSet();TreeSet me = new TreeSet();TreeSet lastCards = new TreeSet();for (int i = 0; i < list.size(); i++) {if (i >= list.size() - 3) {lastCards.(i)); // 将list集合中的索引添加到TreeSet集合中会自动排序} else if (i % 3 == 0) {Tom.(i));} else if (i % 3 == 1) {Jerry.(i));} else {me.(i));}}// 看牌lookPoker("Tom", Tom, map);lookPoker("Jerry", Jerry, map);lookPoker("康师傅", me, map);lookPoker("底牌", lastCards, map);}public static void lookPoker(String name, TreeSet ts, HashMap map) {System.out.println(name + "的牌是:");for (Object index : ts) {System.out.(index) + " ");}System.out.println();}
}