java学习日志--集合（Collection篇）

一、集合框架

1.1 集合概述

集合：广义上的集合简单理解就是容器。需要注意的是，集合只能存放对象类型的数据。

所以如果你要存放基本数据类型的数据是不能直接存储的，需要转化成包装类，包装类详见常见类库（下）。

1.2 集合框架

集合框架是Java中非常重要的技术体系，在日常开发中无处不在。

集合框架指的是java.util包中定义的各种容器类、相关的工具类、接口的统称。不同的容器存储不同结构的数据。使用时要进行导包操作。

具体集合的框架的体系图如下：

其中，Iterator是根部的父接口，总结来说，接口一共分为两大类（三小类），分别是Collection和Map（List，Set和Map）。

具体特性如上图所示（以下无序是指在逻辑上的有无序），

List是有序可重复的集合，实现类有ArrayList，LinkedList；

Set是无序不可重复的集合，实现类有HashSet，TreeSet，LinkedHashSet；

Map里面存放的是无序的具有映射关系的键值对，实现类有HashMap，LinkedHashMap，TreeMap。

二、Collection接口

2.1 Collection接口概述

具体Collection接口的类结构见1.2中的图所示，实际上，其中TreeSet上面是有一个父类SortedSet的，后面的某一个点会有要提到的地方。

在常见类库（上）中我们我们有提到，了解一个类可以从它的定位，也就是作用，和它的构造器，以及它的成员来学习，同样，接触到了一个新的接口，我们先看一下它的结构。

Collection接口继承了Iterator，在Iterator接口中，规定了实现类必须要提供迭代器对象，在Java中使用迭代器去遍历集合中的元素，这是一种新的遍历方法，在学习此之前都是循环遍历。

Collection作为Iterable接口的子接口，意味着Collection接口的实现类一定会实现Iterable接口中规定的方法；List、Set接口的实现类也一定会实现Iterable接口中规定的方法。

2.2 Collection接口的方法

因为它是一个接口，所以其中定义的大多都是抽象方法，是没有方法体的。

详细的方法如下：

//获取集合中元素的个数。 int size() //向集合中添加元素，添加后如果容器内容发生了变化，返回true，否则返回false。 //有些容器不允许重复元素。 boolean add(E e) //将指定集合中的元素添加到当前集合中，添加后如果容器内容发生了变化，返回true，否则返回false。 booleanaddAll(Collection <? extends E > c) //从集合中删除指定的元素，删除后如果容器内容发生了变化，返回true，否则返回false。 boolean remove(Obiect 0) //删除指定集合中包含的全部元素，删除后如果容器内容发生了变化，返回true，否则返回false。 boolean removeAl(Collection<?>c) //删除集合中全部元素。 void clear() //判断集合中是否包含指定的元素。 boolean contains(Object0) //判断集合中是否包含指定集合中全部元素。 boolean containsAll(Collection<?> c) //获取集合对应的迭代器。(迭代器可以遍历集合) Iterator<E>iterator() //判断是不是空集合 boolean isEmpty() //将集合转换成对象数组。 Object[] toArray()

因为List接口和Set接口继承了该接口，所以这些方法在这些接口及其实现类中也是可以调用的，如果没有涉及到改动，在下面的讲述中就只总结新遇到的方法。

三、List接口

3.1 List接口概述

List 是一个“有顺序、可重复”的集合，像排队一样，每个元素都有固定位置（索引），所以这个有序指的是逻辑是否有序。

因为存在下标，所以List可以利用下表去做一些不同的事，也就是它定义了自己的一些关于下标的方法。

3.2 List接口的方法

//在集合指定的位置添加元素。 void add(int index,E e) //在集合中指定的位置添加一组元素 void addAll(int index, Collection<?extends E> c) //获取集合中指定位置的元素。 E get(int index) //获取对象第一次出现在集合中的下标。如果没有这个对象返回-1。 int indexOf(Object o) //获取对象最后一次出现在集合中的下标。如果没有返回-1。 int lastindexOf(Object o) //删除指定下标的元素，返回值是被删除的元素。 E remove(int index) //将指定位置的元素修改成e，返回值是此位置原来的元素。 E set(int index, E e) //获取子列表。不含toIndex对应的元素 List< E> subList(int fromIndex, int tolndex)

3.3 List接口的实现类

因为讲的是集合，集合是要存放数据的，关于数据就要涉及到增删改查，这方面是重点，所以下面我们重点介绍一下相关的增删改查的一些方法。

3.3.1 ArraysList实现类

ArraysList实现类的底层逻辑是数组，有关数组的逻辑在这里就不再多讲了吧，如果对数组的内存有疑问也可以去查看我之前的文章。

同时，这个数组存放又和我们之前的数组有些不同，ArrayList是长度可变的数组，长度不足时会自动扩充容量。

由于底层是靠数组完成的数据存取，所以查询效率高（根据index查询），增删效率低。

具体逻辑：因为数组有下标，根据索引可以很快地找到对应的数据，但是又因为数组结构在存放上是物理有序的，所以当我们需要增删时，我们需要随之对后续的数据都要进行前移或后挪，所以查询效率高（根据index查询），增删效率低。

3.3.1.1 构造器

//创建一个初始容量为10的空列表。 ArrayList() //创建一个列表，包含参数中全部的元素，顺序与参数中元素的顺序一致。 ArrayList(Collection<? extends E> c) //创建一个指定容量的空列表。 ArrayList(int capacity)

3.3.1.2 增删改查

1）增

//向ArrayList中添加一个元素，元素会添加到ArrayList的末尾。如果添加成功，返回true boolean add(E e) //在指定位置插入元素。 void add(int index, E e) //将指定集合中的数据按顺序添加到ArrayList的末尾。 boolean addAll(Collection<? extends E> c) //将指定集合中的数据插入到ArrayList的指定的位置。 boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c)

2）删

//从列表中删除指定的元素，如果有多个，只会删除第一个。如果成功删除返回true，如果没有删除返回false。 boolean remove(Object o) //删除指定位置的元素。返回值是被删除的元素。 E remove(int index) //从列表中删除指定集合中包含的元素。如果列表删除了数据返回true，否则返回false。 boolean removeAll(Collection<? extends E> c) //清空列表中的元素 void clear()

3）改

E set(int index, E e) //将指定下标的元素修改为e

4）查

• 是否包含此元素

//判断列表中是否包含指定的元素，如果包含返回true，否则返回false。 boolean contains(Object o)

• 获取指定下标的元素

E get(int index) //获取指定下标处的元素。

• 根据元素获取下表

//返回列表中指定元素第一次出现的下标。如果没有指定元素返回-1 int indexOf(Object o) //返回列表中指定元素最后一次出现的下标。如果没有指定元素返回-1 int lastIndexOf(Object o)

• 获取列表中元素的个数

int size() //获取列表中元素的个数

3.3.1.3 ArraysList的遍历

作为数组的存储方式，ArraysListu也可以使用普通for循环进行遍历。

• 通过普通for循环遍历

for(int i = 0; i < arrayList.size(); i++){ arrayList.get(i); }

• 加强for循环

for(数据类型 对象 : arrayList){ 对象;//对象就是遍历出来的数据 }

• 迭代器循环

//调用iterator方法返回的值赋给新建的Iterator对象，使用该对象调用对应的方法进行迭代器循环 Iterator<数据类型> it = arrayList.iterator(); while(it.hasNext()){ 数据类型 对象 = it.next(); }

3.3.2 LinkedList实现类

LinkedList底层是靠双向链表来存放元素的。链表中的元素在逻辑上连续，但物理上不连续。因此，LinkedList增、删效率高，增删元素无需做任何移动，直接改变链表的指向即可。但根据下标查找元素效率低。

3.3.2.1 构造器

//创建一个空列表。 LinkedList() //创建一个列表，包含参数中全部的元素，顺序与参数中元素的顺序一致。 LinkedList(Collection<? extends E> c)

3.3.2.2 增删改查

因为都是有下标的集合，所以在增删改查方面和ArraysList基本相同，由于内容较多，在此就不再多赘述，详细查看3.3.1.2 。

3.3.2.3 LinkedList的遍历

• 通过普通for循环遍历

for(int i = 0; i < LinkedList.size(); i++){ LinkedList.get(i); }

• 加强for循环

for(数据类型 对象 : LinkedList){ 对象;//对象就是遍历出来的数据 }

• 迭代器循环

//调用iterator方法返回的值赋给新建的Iterator对象，使用该对象调用对应的方法进行迭代器循环 Iterator<数据类型> it = LinkedList.iterator(); while(it.hasNext()){ 数据类型 对象 = it.next(); }

四、Set接口

4.1 Set接口概述

Set接口规定了无序（无下标），元素不可重复的容器应该具有什么功能。既然是不含重复元素的集合，那它就具有排除重复元素的能力。

所以我们在进行Set接口的总结时也要加上它相关的去重原理。

4.2 Set接口的方法

Set接口中并没有声明多少独特的方法，而是声明了和父接口相同的方法。

所以具体的方法和Collection接口，也就是父接口中的相同，再次也不过多赘述，详情请见2.2内容

4.3 Set接口的实现类

4.3.1 HashSet实现类

HashSet实现类中存储的数据是不重复的，元素的顺序也是无序的。底层数据结构是哈希表。

在学习这一块时我问过AI，它给了我一个比较形象的例子，说它就像是你要往一面墙上贴照片，墙上的每个位置都有一个自己的编码（哈希码），当来了一个照片（数据），就会根据它的内容找到（生成）一个位置（哈希码），然后贴上去。如果墙上的那个位置已经存在照片，就说明已经贴过了，这就是一种查重。

4.3.1.1 HashSet的构造器

//创建一个空集合，集合的初始容量是16，加载因子是0.75 HashSet() //创建一个包含指定元素的集合，会去除重。加载因子是0.75 HashSet(Collection<? extends E> c) //创建一个指定初始容量的空集合。加载因子是0.75 HashSet(int capacity) //创建一个空集合，指定初始容量和加载因子。 HashSet(int capacity, float loadFactor)

4.3.1.2 HashSet的方法

1）增

//向集合中添加一个元素,如果添加成功，返回true boolean add(E e) //将指定集合中的数据添加到HashSet中，会去重。 boolean addAll(Collection<? extends E> c)

2）删

//从集合中删除指定的元素，如果成功删除返回true，如果没有删除返回false（例如：没有指定的元素）。 boolean remove(Object o) //从HashSet中删除指定集合中包含的元素。如果删除了数据返回true，否则返回false。 boolean removeAll(Collection<? extends E> c) //清空集合中的元素 void clear()

3）改

因为HashSet没有下标，且是无序的，所以无法进行修改数据，所谓的修改，是通过for循环或者迭代器进行的一种删除数据再添加的操作。

4）查

//判断集合中是否包含某元素 boolean contains(Object o) //获取集合中元素的个数。 int size()

4.3.1.3 HashSet的去重机制

我们可以先将List集合转化成Set集合，再转换回来，就可以达到去重的目的。

1）先判断对象的hashCode是否一样，如果hashCode不同，认为是不同的元素。如果hashCode相同，进入下面的判断。

2.）判断equals方法返回值是true还是false，如果是false认为是不同的元素，如果是true认为是元素重复。不再添加进集合。

3）hashCode可以通过重写根类Object的hashCode()方法来返回一个hashCode值。

但是当我们new两个对象，但是他们的内容完全相同，对于代码而言，他们就是不同的，因为内存地址不同，但是从逻辑上来看，他们就是完全重复的内容。这时候，我们可以通过重写对应类里的hashCode和equals方法，来达到根据我们的条件去重的目的。

4.3.1.4 HashSet的遍历

因为没有下表，所以无法使用普通for循环来进行遍历

• 加强for循环

for(数据类型 对象 : HashSet){ 对象;//对象就是遍历出来的数据 }

• 迭代器循环

//调用iterator方法返回的值赋给新建的Iterator对象，使用该对象调用对应的方法进行迭代器循环 Iterator<数据类型> it = HashSet.iterator(); while(it.hasNext()){ 数据类型 对象 = it.next(); }

4.3.2 LinkedHashSet实现类

LinkedHashSet是HashSet的子类，它具有和HashSet同样的功能，元素也是不能重复，唯一不同的是，LinkedHashSet会维持元素加入的顺序。LinkedHashSet和LinkedList一样，底层数据结构是双向链表+哈希表。

4.3.2.1 LinkedHashSet的构造器

//创建一个空集合，集合的初始容量是16，加载因子是0.75 LinkedHashSet() //创建一个包含指定元素的集合，会去除重。加载因子是0.75 LinkedHashSet(Collection<? extends E> c) //创建一个指定初始容量的空集合。加载因子是0.75 LinkedHashSet(int capacity) //创建一个空集合，指定初始容量和加载因子。 LinkedHashSet(int capacity, int loadFactor)

4.3.2.2 LinkedHashSet的方法

因为LinkedHashSet是HashSet的子类，所以详情见4.3.1.2，

4.3.2.3 LinkedHashSet的遍历

见HashSet的遍历4.3.1.4

4.3.3 TreeSet实现类

TreeSet使用的是二叉树存储元素, 通过中序遍历的方式来遍历(检索)元素

二叉树的遍历有3种方式，先序遍历，中序遍历和后序遍历。无论是否哪种遍历方式.都是从树根开始查看的 。

先序:先父节点,再左,最后右ABDECFG

中序:先左,再父,最后右DBEAFCG

后序:先左,再右,最后父DEBFGCA

TreeSet实现类会有一个默认的排序，第一个进入的值在根位置，之后进来的元素都会和第一个元素进行比较，比根小就在左边，比根大就在右边。

4.3.3.1 TreeSet的构造器

//创建一个空集合，根据内部元素的自然顺序排序。 TreeSet() //创建一个包含指定元素的集合，根据内部元素的自然顺序排序。 TreeSet(Collection<? extends E> c) //创建一个空集合。根据指定的比较器进行排序。 TreeSet(Comparator<? super E> comparator) //创建一个与参数一样的集合，按参数的顺序组织元素顺序。 TreeSet(SortedSet<E> s)

4.3.3.2 TreeSet的方法

基本和HashSet的方法相同，在这里我举几个独有的方法吧

//获取集合倒序的迭代器对象 Iterator< E > descendingIterator() //获取集合第一个元素 E first() //获取结合最后一个元素 E last() //获取从from到to的元素。 SortedSet< E > subSet(E from, E to)

4.3.3.3 TreeSet的去重方法

去重和内容有序的原理: 第一个加入set的元素, 会成为树的根, 从第二个元素开始, 要和set中已有的元素比较大小, 如果要添加的元素 大于了已有元素,放在元素右侧, 如果小于了已有元素, 放左侧, 如果要添加的元素和已有元素相等, 会认为重复, 不进行添加 。

4.3.3.4 TreeSet的遍历

因为也是没有下标，所以在遍历方面也基本和HashSet相同，唯独多了一个倒序迭代器，如下。

Iterator<String> it = set.descendingIterator(); while(it.hasNext()) { String str = it.next(); System.out.println(str); }