3.1集合-Set+集合-list

一、数据结构

1.1什么是数据结构

数据结构就是用来装数据以及数据与之间关系的一种集合，如何把相关联的数据存储到计算机，为后续的分析提供有效的数据源，是数据结构产生的由来。数据结构就是计算机存储、组织数据的方式。好的数据结构，让我们做起事来事半功倍。精心选择的数据结构可以带来更高的计算速度和存储效率。

1.2常见的数据结构

数组：操作数组利用下标，查询快，但是增删慢

链表：不依赖下标每个链表环环相扣，增删慢，查询快

队列：????????

树形结构

二、ArrayList

2.1ArrayList的介绍

内部基于数组的集合类

ArrayList中有哪些方法：增加，删除，修改，查询，插入...

ArrayList的线程是不同步的。

?2.2ArrayList的使用

对它进行基本的增删改查插入。

 public static void main(String[] args) {
        ArrayList list = new ArrayList();
        ArrayList list01 = new ArrayList(list);
        ArrayList list02 = new ArrayList(14);

        list.add(1);
        list.add("a");
        list.add(true);
        list.add(new Date());
        list.add(1);
        list.add(null);
        //向指定下标插入元素。
        list.add(1,"xxx");
        System.out.println(list);

        list.remove(1);//删除指定元素

//修改指定元素
        list.set(0,9);

        //查询get
        System.out.println(list.get(2));

        System.out.println(list.size());
        //集合有效长度。
    }

?2.3遍历方式

1普通for循环

2增强for循环

3使用迭代器进行遍历

Iterator 就是一个迭代器（也是一个接口）其中的方法如下：

boolean hasNext() 判断是否有下一个元素，如果返回true表示有下一个；

Object next() 调用一次获得一个元素（每调用一次指针会向后移动一个）；

void remove() 会从迭代器指向的结合容器中删除一个元素

import java.util.ArrayList;
import java.util.Date;
import java.util.Iterator;
import java.util.ListIterator;

public class LoopText {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add(1);
        list.add("a");
        list.add(true);
        list.add(new Date());
        list.add(1);
        list.add(null);
        //向指定下标插入元素。
        list.add(1,"xxx");

        //for遍历集合
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            System.out.println(list.get(i));
        }
        System.out.println("-------增强for------");
        for (Object o : list) {
            System.out.println(o);
        }

        System.out.println("---------第一次单项迭代器----------");
        Iterator iterator = list.iterator();
        //获取迭代器
        while (iterator.hasNext()){//判断迭代器后面是否还有数据
            System.out.println(iterator.next());//有数据就打印
        }
        System.out.println("------第二次迭代----------");
        while (iterator.hasNext()){//判断迭代器后面是否还有数据
            System.out.println(iterator.next());
            //第二次迭代没有数据输出因为迭代器的指针指向最后一位，后面没有数据了
        }
        System.out.println("----------双向迭代--------");
        ListIterator listIterator = list.listIterator();
        while (listIterator.hasNext()){
            System.out.println(listIterator.next());
        }
        System.out.println("----------------");
        while (listIterator.hasPrevious()){
            System.out.println(listIterator.previous());
        }

    }
}

双向迭代器：单向迭代器有的功能双向迭代器也有。不过它可以从数据的最后一位数往前迭代，原理与单项迭代器差不多，就是判断前一个?元素，然后获取上一个元素。

三、LinkedList

1、 内部是基于链表结构实现的。插入和删除比较快，查询相对ArrayList比较慢

2、 内部相对于ArrayList而言多了一些操作头和尾的方法

3、 可以充当队列，堆栈

4、 不是线程安全的（同步的）

四、HashSet

4.1HashSet的介绍

无序不可重复，可存放null值
去重机制equals＋hashcode
线程不安全
快速将一个集合元素去重

4.2验证上面原则

打印上面示例中的元素的hashCode和equals的结果

2．尝试自定义类，覆写hashCode 和 equals 这两个方法中的代码随便写

(1) 尝试修改两个方法的值来测试容器中添加了几个对象

创建一个user类
package org.lzh.set;

import java.util.Objects;

public class User implements Comparable{
    private String name;
    private Integer age;
    public User() {
    }

    public User(String name, Integer age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public Integer getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(Integer age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        User user = (User) o;
        return Objects.equals(name, user.name) &&
                Objects.equals(age, user.age);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }


    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        User a = (User)o;
        if(this.age>a.age){
            return 1;
        }else if(this.age < a.age){
            return -1;
        }else {
           return this.name.compareTo(a.name);
        }


    }
}



//测试代码
public class HashSetText {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet hashSet = new HashSet();
        ArrayList arrayList = new ArrayList();
        HashSet hashSet1 = new HashSet(arrayList);

        hashSet.add(1);
        hashSet.add("c");
        hashSet.add(new Date());
        hashSet.add(true);
        hashSet.add(1);
        hashSet.add(null);
        hashSet.add(new User("za",14));
        hashSet.add(new User("za",1));
        System.out.println(hashSet);

        //不能用普通for迭代
        for (Object o : hashSet) {
            System.out.println(o);
        }
        //迭代器，只能用单向迭代器
        System.out.println("-------------------");
        Iterator iterator = hashSet.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

五、TreeSet

5.1TreeSet的介绍

无序：不保证（不记录）我们的添加顺序；但是排序了

2．不重复：不能够添加重复元素（多个心眼）如何判断重复的呢？

3．感觉内部存储有一定的顺序

**注意：TreeSet一旦添加了第一个元素后就不能添加其它数据类型的元素了，只能添加相同数据类型的元素，除非将容器中所有的元素全部清空，才能添加新的数据类型的元素

?5.2简单体验

*体验1*：**不重复及不保证添加顺序和打印顺序一致

TreeSet ts = new TreeSet();
ts.add("B");
ts.add("A");
ts.add("C");
ts.add("C");
System.out.println(ts.size());
System.out.println(ts);

1．结果： 虽然打印结果的顺序和添加顺序可能不一致，但是**感觉结果是有某种规则排序的

2．说明String类也实现了Comparable接口，String对象可以调用compareTo方法

*体验2*：**添加了一种类型不能在添加其他类型

TreeSet ts = new TreeSet();
ts.add("B");
ts.add("A");
ts.add("C");
ts.add("C");
ts.add(10);
System.out.println(ts.size());
System.out.println(ts);
---------------------------------------------
 ? ?Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: java.lang.String cannot be cast to java.lang.Integer
    at java.lang.Integer.compareTo(Unknown Source)
    at java.util.TreeMap.put(Unknown Source)
    at java.util.TreeSet.add(Unknown Source)
    at cn.itsource._07TreeSet.TestTreeSet.main(TestTreeSet.java:12)

1．结果：居然不能够放不同的类型，但是编译没有错

**体验3： 添加自定义的类的对象 Student对象

TreeSet ts = new TreeSet();
Student stu1 = new Student("王者",18);
ts.add(stu1);
System.out.println(ts.size());
System.out.println(ts);
-----------------------------------------
 ? ?Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: cn.itsource._07TreeSet.Student cannot be cast to java.lang.Comparable
    at java.util.TreeMap.compare(Unknown Source)
    at java.util.TreeMap.put(Unknown Source)
    at java.util.TreeSet.add(Unknown Source)
    at cn.itsource._07TreeSet.TestTreeSet.main(TestTreeSet.java:9)

1．结果：

2．疑问1：上面的代码添加的都是同种类型的数据，为什么还报错；

3．疑问2：为什么提示要把Student转成Comparable

4．正常情况 ----> TreeSet 或者 Comparable的文档

5.3 TreeSet的结构（存储原理）分析

1．TreeSet内部是按照大小进行排序的，大小有对象与对象之间比较进行决定的

2．设计TreeSet之前：Java设计了一个接口Comparable接口，其中提供了对象之间比较的方法CompareTo

3．TreeSet会调用对象的CompareTo方法，比较对象，所以我们放入的对象需实现Comparable

5.4 自然排序与定制排序（比较器）

5.4.1 自然排序 Comparable

**什么是自然排序

1．例如：大家排队，按照高矮个排队，那么同学们自己相互之间就能进行对比，每个对象具备自我比较判断的能力，称之为自然排序

*Comparable*中API**文档中的描述：

2．此接口强行对实现它的每个类的对象进行整体排序。这种排序被称为类的自然排序，类的 compareTo 方法被称为它的自然比较方法

**理解：

3．如果一个类实现了Comparable接口，可以认为这个类的对象具有自然排序的能力（本质就是这个对象可以调用比较的方法compareTo），这种比较和排序的规则就是自然排序

@Override
public int compareTo(Object o) {
    if(o==null){
        return 0;
    }
    Student stu = (Student)o;
    if(this.age>stu.age){//如果大于的时候返回负数表示降序，返回负数表示升序
        return -1;
    }else if(this.age<stu.age){//如果大于的时候返回负数表示降序，返回负数表示升序
        return 1;
    }else{//如果年龄不大于也不小于说明等于，那么有名字来决定对象是否相同String已经写好排序规则
        return this.name.compareTo(stu.name);
    }
}

测试代码

TreeSet ts = new TreeSet();
Student stu1 = new Student("XXX",20);
Student stu2 = new Student("XXX",20);
ts.add(stu1);
ts.add(stu2);
System.out.println(ts.size());
System.out.println(ts);
-------------------------------------
 ? ?1
[Student [name=XXX, age=20]]

**自然排序小结

5.4.2 定制排序（比较器）Comparator

1、什么是定制排序

定制排序，相当于给容器提供了一个裁判：例如操场就是一个容器，那么体育老师就是这个裁判，每个同学进入操场同学们相互之间可以比较谁比较帅，或者不可以比较谁帅都可以，有了老师这个裁判，老师可以负责比较每一位同学

2、为什么需要定制排序

(1) 原来的比较规则不符合所有人的使用需求

(2) 不存在比较规则的对象，无法放入容器，我可以给容器提供定制比较器

3、定制排序如何实现

(1) Comparator 是一个比较器的接口（标准），必须得有进行比较的方法 ：compare(Object o1,Object o2);

(2) 自定义一个类实现Comparator接口，其中写比较规则 ---> 比较器的模板，我们现在需要的是一个具体的比较器对象

public class MyComparator implements Comparator{
    @Override
    public int compare(Object o1, Object o2) {
        if(o1==null||o2==null){//判断，若两个有一个为null都直接返回
            return 0;
        }
        if(o1 instanceof Student && o2 instanceof Student){//如果类型匹配才转换
            Student stu1 = (Student)o1;
            Student stu2 = (Student)o2;
            if(stu1.age>stu2.age){//先判断年龄后判断姓名
                return 1;
            }else if(stu1.age<stu2.age){
                return -1;
            }else{
                return stu1.name.compareTo(stu2.name);
            }
        }
        return 0;
    }
}

测试代码

MyComparator mc = new MyComparator();
TreeSet ts = new TreeSet(mc);
Student stu1 = new Student("XXX",19);
Student stu2 = new Student("OOO",18);
Student stu3 = new Student("YYY",18);
Student stu4 = new Student("ZZZ",18);
Student stu5 = new Student("QQQ",18);
ts.add(stu1);
ts.add(stu2);
ts.add(stu3);
ts.add(stu4);
ts.add(stu5);
System.out.println(ts.size());
System.out.println(ts);
---------------------------------------
 ? ? 5
[OOO-18, QQQ-18, YYY-18, ZZZ-18, XXX-19]

7.5 TreeSet判断重复的标准小结

1、如果采用的是自然排序调用对象的compareTo方法，如果返回0 表示相等；

大于且返回正数，升序排列 => 小于且返回负数，升序排列 对应

大于且返回负数，降序排列 => 小于且返回正数，降序排列 对应

2、如果使用的定制排序（比较器），调用比较器的方法compare 返回0 表示相等；

大于且返回正数，升序排列 => 小于且返回负数，升序排列 对应

大于且返回负数，降序排列 => 小于且返回正数，降序排列 对应