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JavaSE:集合总结（Collection,Map）

来源：程序员人生发布时间：2015-03-26 09:29:59 阅读次数：4201次

今天来总结JavaSE部份的集合。首先来从整体来看：
这里写图片描述
我们主要要学习的内容：

Collection:

Collection(接口): java.util.Collection
|-- List(子接口) :
    |--ArrayList
    |--LinkedList
    |--Vector
|-- Set(子接口)  :
    |--AbstracSet(子接口)
        |--HashSet
            |--LinkedHashSet
    |--SortedSet(子接口)
        |--TreeSet
|-- Queue(子接口) :

Map:

Map:java.util.Map
Map(接口)
    |--HashMap
        |--linkedHashMap
    |--Hashtable
        |--Properties
    |--TreeMap

1.Collection:

由于Collection是所有集合类的父接口，所以它中的方方法接口和具体实现类都会继承或实现，那末先来学习Collection：
经常使用到的方法：

add(),addAll(),remove(),clear()--> 这两组方法对照着学习记忆。
contains(),isEmpty()
size(), toArray(),iterator()
具体的作用自己去测试下吧。

接下来学习：
1 List子接口，要明白它的特点是：元素有序且可以重复，怎样保证它是有序的呢？通过索引来保证的。
所以 List集合里添加了根据索引来操作集合元素的方法：

get(),set()
indexOf(),lastIndexOf()
subList()
listIterator()

再看看这个结构，我们要学的就是这些内容：

|-- List(子接口) :
    |--ArrayList
    |--LinkedList
    |--Vector

1.1 ArrayList:
是List接口的典型实现类，可以把它看成是1个可变长度的数组
相比于List，也没有增加新的方法，只是实现了List中的方法

注意：
Arrays.asList() 返回的不是ArrayList，而是1个固定长度的List

1.2 LinkedList:
新增加了链表来保护元素的位置（适用于频繁的插入和删除操作）
既然新增了链表结构，那末它肯定新增了方法：

addFirst(),addLast()
getFirst(),getLast()
removeFirst(),removeLast()

1.3 Vector:
是1个古老的类，它是线程安全的，但是效力低于ArrayList，所以现在很少使用。
操作的是element

2 Set 子接口

|-- Set(子接口)  :
    |--AbstracSet(子接口)
        |--HashSet
            |--LinkedHashSet
    |--SortedSet(子接口)
        |--TreeSet

和List的特点恰恰相反，Set中的元素不能是重复的，但是可以是无序的。
Set中并没有提供额外的方法

问题：怎样来保证两个元素是不能重复的？
solution:首先要通过hashCode()方法来比较两个元素的哈希值是不是相同，如果相同，再通过equals()来判断他们的内容是不是相等，若相等，则重复。

固然只有具体的实现类才有承接对象的能力，而Set的这个特点对它的实现类都是适用的。

2.1 HashSet:
是Set接口的典型实现类，通过Hash算法来存取数据，具有很好的查找和存取性能。

2.2 LinkedHashSet:
HashSet的子类，同时增加了链表结构来保护元素的次序，使元素看起来和插入时的顺序1致。
由于增加了链表结构，所以插入的时候效力下降了，而迭代的时候效力提高了

2.3 TreeSet:
是Sorted的子接口，能实现自定义排序
新增的方法：

comparator(),first(),last(),lower(),higer(),subSet(),headSet(),tailSet()

说实话，这么多方法，我只用到了comparator()!!!
自然排序：
TreeSet添加的对象，必须实现Comparable接口，同时实现compareTo()方法

定制排序：
在TreeSet的构造器中指定排序方式
①可以通过Comparator的实现类，这个实现类得实现compare()方法
②可以通过匿名内部类来直接获得Comparator接口的实例
③可以在构造器中传入匿名对象。

/*
     * 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
     * 
     * 2.请把学生名与考试分数录入到Map中，并按分数显示前3名成绩学员的名字。
     */
    @Test
    public void test3(){
        scan = new Scanner(System.in);
        List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        for(int i = 0; i < 10; i++){
            list.add(scan.nextInt());
        }

        Collections.sort(list);
        Collections.reverse(list);
        for(Integer i : list){
            System.out.println(i);
        }
    }
    /*
     * 1. 定义1个Employee类， 该类包括：private成员变量name,age,birthday，其中 birthday 为 MyDate
     * 类的对象； 并为每个属性定义 getter, setter 方法； 并重写 toString 方法输出 name, age, birthday
     * 
     * MyDate类包括: private成员变量month,day,year；并为每个属性定义 getter, setter 方法；
     * 
     * 创建该类的 5 个对象，并把这些对象放入 TreeSet 集合中
     * 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，按生日日期的前后排序。
     * 
     *
     */
    @SuppressWarnings("unused")
    @Test
    public void test2() {
        class MyCommparator implements Comparator<Employee> {

            @Override
            public int compare(Employee o1, Employee o2) {
                if (o1.equals(o2))
                    return 0;
                else if (o1.getName().equals(o2.getName()))
                    return new Integer(o1.getAge()).compareTo(new Integer(o2
                            .getAge()));
                else
                    return o1.getName().compareTo(o2.getName());
            }

        }
        Comparator<Employee> cpt = new Comparator<Employee>() {

            @Override
            public int compare(Employee o1, Employee o2) {
                if (o1.equals(o2))
                    return 0;
                else if (o1.getName().equals(o2.getName()))
                    return new Integer(o1.getAge()).compareTo(new Integer(o2
                            .getAge()));
                else
                    return o1.getName().compareTo(o2.getName());
            }
        };
        TreeSet<Employee> ts = new TreeSet<Employee>(
                new Comparator<Employee>() {

                    @Override
                    public int compare(Employee o1, Employee o2) {
                        if (o1.equals(o2))
                            return 0;
                        else if (o1.getName().equals(o2.getName()))
                            return new Integer(o1.getAge())
                                    .compareTo(new Integer(o2.getAge()));
                        else
                            return o1.getName().compareTo(o2.getName());
                    }
                });
        ts.add(new Employee("zhangsan", 23, new MyDate(12, 12, 1993)));
        ts.add(new Employee("zhaoliu", 27, new MyDate(10, 11, 1977)));
        ts.add(new Employee("wangwu", 25, new MyDate(22, 1, 1989)));
        ts.add(new Employee("zhaoliu", 27, new MyDate(3, 2, 1993)));
        ts.add(new Employee("tianqi", 28, new MyDate(2, 4, 1991)));

        for (Employee t : ts) {
            System.out.println(t);
        }
    }

    // Collection: List:arrayList linkedList / Set: hashSet->linkedHashSet
    // treeSet
    @Test
    public void test1() {
        String[] str = new String[5];
        for (String s : str) {
            s = "atguigu";
            System.out.println(s);
        }
        for (int i = 0; i < str.length; i++) {
            System.out.println(str[i]);
        }
    }

    @Test
    public void test() {
        List<Object> list = new ArrayList<Object>();
        list.add(123);
        list.add("zhang");

        for (Object l : list) {
            System.out.println(l);
        }

        Iterator<Object> itor = list.iterator();
        while (itor.hasNext()) {
            System.out.println(itor.next());
        }

        ListIterator<Object> itor1 = list.listIterator();
        itor1.add("lisi");
        while (itor1.hasNext()) {
            System.out.println(itor1.next());
        }

    }

/*1. 定义1个Employee类，
 该类包括：private成员变量name,age,birthday，其中 birthday 为 MyDate 类的对象；
 并为每个属性定义 getter, setter 方法；
 并重写 toString 方法输出 name, age, birthday
 */
public class Employee{
    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;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Employee [name=" + name + ", age=" + age + ", birthday="
                + birthday + "]";
    }


    @Override
    public int hashCode() {
        final int prime = 31;
        int result = 1;
        result = prime * result
                + ((birthday == null) ? 0 : birthday.hashCode());
        return result;
    }

//  @Override
//  public int compareTo(Employee o) {
//      if(this == o)
//          return 0;
//      else if(this.getName().equals(o.getName()))
//          return new Integer(this.age).compareTo(new Integer(o.age));
//      else
//          return this.getName().compareTo(o.getName());
//  }
}

//private成员变量month,day,year；并为每个属性定义 getter, setter 方法；
public class MyDate {
    private int month;
    private int day;
    private int year;

    public MyDate() {
    }

    public MyDate(int month, int day, int year) {
        this.month = month;
        this.day = day;
        this.year = year;
    }

    public int getMonth() {
        return month;
    }

    public void setMonth(int month) {
        this.month = month;
    }

    public int getDay() {
        return day;
    }

    public void setDay(int day) {
        this.day = day;
    }

    public int getYear() {
        return year;
    }

    public void setYear(int year) {
        this.year = year;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "MyDate [month=" + month + ", day=" + day + ", year=" + year
                + "]";
    }

}

3 Queue
是1个古老的接口，是线程安全的，效力低，现在很少使用

到这里Collection集合就先告1段落。
接下来该遍历了：

4 集合元素的遍历：
①由于List中有索引，我们可以通过最基本的for循环来完成，只适用于List集合
②增强for循环，适用于所有集合元素
③迭代器：Iterator

注意：①迭代器本身没有承接对象的能力，必须通过集合来获得
     ②在使用iterator.next()之前，必须使用iterator.hasNext()进行判断，否则会报NoSuchElementException异常
     ③Enumeration是Iterator的古老版本

2.Map

Map(接口)
    |--HashMap
        |--LinkedHashMap
    |--Hashtable
        |--Properties
    |--TreeMap

1 Map
首先来讲，Map是和Collection同1级的接口，并列存在，其实不是Collection的子接口。Map用来保存具有映照关系的数据：键值对（key->value）
key中不允许有重复的值，可以看成是1个Set集合，判断是不是重复和Set相同；而值得话可以重复

注意理解映照：我昨天的博客“JDBC的进化2“中所说的ORM就是1种映照关系。还记得么？回顾1下：ORM：对象关系映照，没1张表对应这1个类，每列对应1个属性，每行对应1个对象。

方法：

添加、删除操作：
Object put(Object key,Object value)
Object remove(Object key)
void putAll(Map t)
void clear()

元视图操作的方法：
Set keySet()
Collection values()
Set entrySet()

元素查询的操作：
Object get(Object key)
boolean containsKey(Object key)
boolean containsValue(Object value)
int size()
boolean isEmpty()
boolean equals(Object obj)

1.1 HashMap
①允许null键，null值，但是不能保证映照的顺序
②判断key值是不是重复，和HashSet相同

1.1.1 LinkedHashMap
类似于HashSet和LinkedHashSet的关系

1.2 TreeMap
我是这样理解的，类比于TreeSet，是TreeSet的键值对情势，可以实现自然排序和定制排序

1.3 Hashtable
又是1个古老的类，线程安全，现在很少使用，不允许插入null键值，其余和HashMap类似，我们主要用到它的子类Properties

1.3.1 Properties
是Hashtable的子类，它中的key和value都是String类型的，我们常常用它来读取配置文件信息

Properties pros = new Properties();
pros.load(new FileInputStream("jdbc.properties"));
String user = pros.getProperty("user");
System.out.println(user);

Ok,Map也结束了。。。

3 工具类（Collections）
可以操作List,Set,Map的1个工具类
它中的方法全为静态方法：（学了这么多了，1提工具类，我们就知道它都是静态的方法，扩大1下，以后我们自己也能够创建工具类，来操纵我们具体的实体类，你说是否是这样的呢？）
方法：

排序操作：
reverse()
shuffle()
sort()
sort(List, Comparator)指定排序方式
swap()
查找和替换：
max(),min()
frequency() 次数
copy()
replaceAll() 新值替换旧值

到此为止，是否是以为就总结完了？No,其实还没有开始总结，上面的仅仅是回顾。我们来总结。

总结：

没有好的作图工具（思惟导图有很大的局限性，可能也是我研究的不够深），我只能是手画了，有时候图形能表达的东西更多，也更容易理解记忆。
这里写图片描述
先来这1张整体的

手机像素有点渣，看不清第1张的，可以看下面的两张。
画的不好，但是我认为可以表达意思了。
来，开始的分析：
我是这样分析的，从整体再到具体（思惟），先纵向再横向：
1.Collection 和Map，有甚么联系和区分？
联系：Collection和Map都是java.util下的集合接口，Collection和Map属于同1层次。
区分：Collection中寄存的是1个值（只能可以是任意的对象），而Map中寄存的是键值对（固然键和值，也只能可以是任意对象）
*再往下走，忘画1个Queue了。
2.List和Set和Queue有甚么区分和联系
联系：都是Collection的子接口。
区分：List中的元素是有序的，可以重复的，而Set中的元素是无序的，不可以重复的;Queue是1个古老的类，是线程安全的，现在很少使用。
*Map和他俩不是1个层次的，没法进行比较
3.ArrayList,LinkedList和Vector的区分和联系
联系：都是List的实现类
区分：LinkedList相比于ArrayList增加了链表结构来保护元素的顺序，适用于频繁的插入和删除操作，而迭代速度没有ArrayList快。Vector是1个古老的实现类，是线程安全的，它中的方法和ArrayList类似，但是效力低于ArrayList

*再来比较Set中各个元素
4.HashSet，LinkedHashSet，和TreeSet有甚么区分和联系？
联系：HashSet和TreeSet是Set接口的实现类，LinkedHashSet是HashSet的子类。
区分：HashSet中的对象需要重写hashCode()和equals()方法，来肯定他们是不是重复，TreeSet中添加的对象需实现Comparable接口，或是在TreeSet构造器中指定Comparator接口的实例。相比于HashSet可以插入任意的无序且不重复的元夙来说，TreeSet有自己的排序方式（自然排序和定制排序）。LinkedHashSet相比于HashSet,增加了链表结构，插入和删除数据性能要低于HashSet，但是迭代性能要高于HashSet。

*到比较Map了
5.HashMap和TreeMap，和Hashtable的区分和联系？
联系：都是Map接口的实现类
区分：HashMap中的键都是Set集合，但是可以将HashMap中的键认为成是HashSet，而TreeMap中的键是TreeSet，TreeMap可以按TreeSet中的排序方式来排序。相比于HashMap,Hashtable是1个古老的实现类，它是线程安全的，它不允许插入null键和null值，而HashMap则允许。

最后就是整体的横向对照：
各个实现类的适用处景和效力对照：
首先进行分类：将List,Set和Map分开，由于寄存的内容不相同。
1.List内部比较：
ArrayList: 有索引，遍历相对来讲较快，效力高；插入和删除时，需要移动很多数据，所以较慢，效力低。
LinkedList:有索引，有链表，遍历快，插入和删除效力高，但是增加链表后，需要保护链表也需要1定的资源。
2.Set内部比较
HashSet:无序，插入快，删除快，遍历，非常慢。
TreeSet:插入和删除，和遍历效力不肯定，由于不知道排序的算法有多么复杂，但是我认为，整体来讲它的效力不会高。
LinkedHashSet:插入和删除效力要低于HashSet，由于增加了链表结构，但是迭代速度增加了很多。算是1种平衡吧。用来平衡效力
3.List和Set做比较
List：有索引，相对来讲遍历较快，而插入，删除较慢
Set：无索引，插入和删除非常快，遍历非常慢。

这几个效力的比较是我自己根据他们的理解来判断的，没有学过数据结构和算法，等我学完后，就可以明确的给出1个效力了，得斟酌它们的数据结构和算法复杂度。有兴趣的朋友可以和我1起研究。
4.总结各适用于甚么场景：
上1张图吧（又是自己画的！）：
这里写图片描述

5.Map就不做说明了。对照上面的Set，相信你自己也能明白了。
HashMap
TreeMap
LinkedHashMap:

差点忘了，还有1个要补充的：
ListIterator 和Iterator的区分
ListIterator是Iterator的子接口，只适用于List，它可以在遍历的时候增加，设置，移除值，同时它可以逆向遍历。（逆向遍历我没明白，必须将它的指针移到最后，你才可以逆向遍历，相当于，你先正向遍历后，将指针移到最后，才能逆向遍历）

@Test
    public void test5(){
        // when the element is "def", insert "bbb" or modify  to "bbbb", and remove "def";
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("abc");
        list.add("def");
        list.add("ghi");
        ListIterator<String> li = list.listIterator();
        while(li.hasNext()){
            String str = li.next();
            if(str.equals("def")){
//              li.add("bbb");
                li.set("aaaa");
                li.remove();
            }
        }
        System.out.println(list);

    }

Ok，总算是就集合总结完了，有耐心看完的朋友，相信你会收获不小。固然，我这总结的可能也会有很多的漏洞，欢迎大家指导。睡觉了。

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