Java程序設計-10-集合

java程序設計-10-集合2023-2026ONEKEEPVIEWREPORTINGWENKUDESIGNWENKUDESIGNWENKUDESIGNWENKUDESIGNWENKU目錄CATALOGUE集合概述List接口及其實現(xiàn)類Set接口及其實現(xiàn)類Map接口及其實現(xiàn)類迭代器與foreach循環(huán)泛型在集合中的應用集合操作技巧與注意事項集合概述PART01集合（Set）是Java中提供的一種數(shù)據(jù)結構，用于存儲不重復元素的集合。集合定義無序性互異性確定性集合中的元素沒有固定的順序，不能通過索引訪問。集合中的元素必須是唯一的，不允許出現(xiàn)重復元素。給定一個元素和一個集合，該元素要么屬于該集合，要么不屬于該集合，二者必居其一。集合定義與特點接口Java集合框架主要包括三個接口，分別是Set、List和Queue。其中，Set接口表示不允許出現(xiàn)重復元素的集合；List接口表示有序集合，可以通過索引訪問元素；Queue接口表示隊列，用于通過特定的插入和刪除操作對元素進行排隊。實現(xiàn)類Java集合框架提供了多個實現(xiàn)類，如HashSet、TreeSet、ArrayList、LinkedList等，這些類分別實現(xiàn)了Set、List和Queue接口，并提供了豐富的操作方法來管理集合中的元素。迭代器迭代器（Iterator）是一種設計模式，用于遍歷容器（特別是列表和集合）。Java集合框架中的Iterator接口提供了遍歷任何Collection的通用方法。集合框架體系結構LinkedListLinkedList是List接口的另一個實現(xiàn)類，它采用雙向鏈表數(shù)據(jù)結構來存儲元素。LinkedList支持高效的插入和刪除操作，但隨機訪問效率較低。HashSetHashSet是Set接口的一個實現(xiàn)類，它不允許出現(xiàn)重復元素，并且不保證元素的順序。HashSet是基于HashMap實現(xiàn)的，其底層采用哈希表數(shù)據(jù)結構。TreeSetTreeSet是Set接口的另一個實現(xiàn)類，它使用紅黑樹數(shù)據(jù)結構來存儲元素。TreeSet會對元素進行排序，排序規(guī)則可以是自然排序或者自定義排序。ArrayListArrayList是List接口的一個實現(xiàn)類，它是有序的集合，可以包含重復元素。ArrayList底層采用數(shù)組實現(xiàn)，支持快速隨機訪問。常用集合類介紹List接口及其實現(xiàn)類PART02List接口存儲的元素是有序的，即元素的插入順序和迭代順序一致。有序集合List接口允許存儲重復的元素?？芍貜驮豅ist接口提供了通過索引訪問元素的方法，如get(intindex)和set(intindex,Eelement)?？赏ㄟ^索引訪問List接口提供了豐富的操作方法，如add(Eelement)、remove(Objecto)、size()等。常用方法List接口特點與常用方法ArrayList類原理及使用示例原理：ArrayList類是基于數(shù)組實現(xiàn)的List接口，內部封裝了一個動態(tài)數(shù)組。當添加元素時，如果數(shù)組已滿，則會創(chuàng)建一個新的更大的數(shù)組，并將原有數(shù)組的元素復制到新數(shù)組中。這種實現(xiàn)方式使得ArrayList在訪問元素時具有較高的性能，但在添加或刪除元素時可能需要較大的開銷。ArrayList類原理及使用示例010203```javaList<String>list=newArrayList<>();使用示例123list.add("Hello");list.add("World");System.out.println(list.get(0));//輸出"Hello"ArrayList類原理及使用示例03```01list.set(1,"Java");02System.out.println(list.get(1));//輸出"Java"ArrayList類原理及使用示例原理：LinkedList類是基于雙向鏈表實現(xiàn)的List接口。每個元素都包含指向前一個元素和后一個元素的引用。這種實現(xiàn)方式使得LinkedList在添加或刪除元素時具有較高的性能，但在訪問元素時可能需要較大的開銷，因為需要從鏈表頭或尾開始遍歷。LinkedList類原理及使用示例使用示例List<String>list=newLinkedList<>();```javaLinkedList類原理及使用示例LinkedList類原理及使用示例01list.add("Hello");02list.add("World");System.out.println(list.get(0));//輸出"Hello"0301list.set(1,"Java");02System.out.println(list.get(1));//輸出"Java"03//使用LinkedList特有的方法LinkedList類原理及使用示例LinkedList類原理及使用示例LinkedList類原理及使用示例01linkedList.addFirst("Start");02linkedList.addLast("End");03System.out.println(linkedList);//輸出["Start","Hello","Java","End"]04```Set接口及其實現(xiàn)類PART03Set接口繼承自Collection接口，用于存儲不重復的元素集合。其主要特點包括元素無序、不可重復以及不支持索引。特點Set接口提供了一系列常用方法，如`add()`用于添加元素，`remove()`用于刪除元素，`contains()`用于判斷元素是否存在，`size()`用于獲取集合大小等。常用方法Set接口特點與常用方法HashSet類原理及使用示例原理：HashSet是基于哈希表實現(xiàn)的，元素無序且不可重復。它通過計算元素的哈希值來確定元素在集合中的存儲位置，從而實現(xiàn)快速查找和刪除操作。010203使用示例```javaSet<String>set=newHashSet<>();HashSet類原理及使用示例HashSet類原理及使用示例set.add("apple");set.add("banana");set.add("orange");System.out.println(set);//輸出：[apple,banana,orange]```HashSet類原理及使用示例原理：TreeSet是基于紅黑樹實現(xiàn)的，元素有序且不可重復。它通過對元素進行排序來保證元素的順序性，同時支持范圍查找等操作。TreeSet類原理及使用示例使用示例```javaSet<Integer>set=newTreeSet<>();TreeSet類原理及使用示例TreeSet類原理及使用示例01set.add(3);02set.add(1);03set.add(5);TreeSet類原理及使用示例System.out.println(set);//輸出：[1,3,5]```在TreeSet中，元素默認按照自然順序進行排序，也可以通過構造方法傳入自定義的Comparator來實現(xiàn)自定義排序。例如TreeSet類原理及使用示例```javaSet<String>set=newTreeSet<>(newComparator<String>(){TreeSet類原理及使用示例TreeSet類原理及使用示例@Override02publicintcompare(Stringo1,Stringo2){03returno1.length()-o2.length();//按照字符串長度進行排序01});set.add("apple");}TreeSet類原理及使用示例02030401TreeSet類原理及使用示例set.add("banana");set.add("kiwi");System.out.println(set);//輸出：[kiwi,apple,banana]```Map接口及其實現(xiàn)類PART04Map接口特點與常用方法鍵值對映射Map接口表示一種對象，它映射唯一鍵到值。一個映射不能包含重復的鍵，每個鍵最多映射到一個值。常用方法Map接口提供了豐富的操作方法，如`put(Kkey,Vvalue)`用于添加鍵值對，`get(Objectkey)`用于獲取鍵對應的值，`remove(Objectkey)`用于刪除鍵值對，`size()`用于返回映射中的鍵值對數(shù)目等。原理：HashMap基于哈希表實現(xiàn)，使用鏈表解決哈希沖突。在JDK1.8之后，當鏈表長度大于一定閾值（默認為8）時，會將鏈表轉換為紅黑樹，進一步提高查找效率。HashMap類原理及使用示例使用示例```javaMap<String,Integer>map=newHashMap<>();010203HashMap類原理及使用示例map.put("one",1);map.put("two",2);map.put("three",3);010203HashMap類原理及使用示例HashMap類原理及使用示例System.out.println(map.get("one"));//輸出1System.out.println(map.size());//輸出3```TreeMap類原理及使用示例使用示例```javaMap<String,Integer>map=newTreeMap<>();TreeMap類原理及使用示例TreeMap類原理及使用示例030201map.put("one",1);map.put("two",2);map.put("three",3);TreeMap類原理及使用示例System.out.println(map.get("one"));//輸出1System.out.println(map.size());//輸出3//遍歷TreeMap，按鍵的自然順序輸出鍵值對TreeMap類原理及使用示例for(Map.Entry<String,Integer>entry:map.entrySet()){System.out.println(entry.getKey()+":"+entry.getValue());TreeMap類原理及使用示例}```迭代器與foreach循環(huán)PART05迭代器原理及使用示例迭代器原理：迭代器（Iterator）是一種設計模式，它是一個對象，它能夠遍歷并選擇序列中的對象，而開發(fā)人員不需要了解該序列的底層結構。迭代器通常被稱為“輕量級”對象，因為創(chuàng)建它的代價小。迭代器原理及使用示例010203使用示例```importjava.util.*;VSpublicclassTest{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){迭代器原理及使用示例//創(chuàng)建一個哈希集合HashSet<String>set=newHashSet<String>();迭代器原理及使用示例set.add("Hello");set.add("World");set.add("Java");迭代器原理及使用示例//獲取迭代器Iterator<String>iterator=set.iterator();迭代器原理及使用示例//遍歷集合while(iterator.hasNext()){System.out.println(iterator.next());迭代器原理及使用示例01}}```}020304迭代器原理及使用示例foreach循環(huán)遍歷集合元素：Java5引入了新的循環(huán)類型——“增強for循環(huán)”或者“for-each循環(huán)”，它能在不使用下標的情況下遍歷數(shù)組或者集合。語法格式如下foreach循環(huán)遍歷集合元素foreach循環(huán)遍歷集合元素for(元素類型元素變量:遍歷對象){```引用了元素變量的代碼塊要點三}要點一要點二```使用示例要點三foreach循環(huán)遍歷集合元素```importjava.util.*;publicclassTest{foreach循環(huán)遍歷集合元素foreach循環(huán)遍歷集合元素publicstaticvoidmain(Stringargs[]){//創(chuàng)建一個哈希集合HashSet<String>set=newHashSet<String>();foreach循環(huán)遍歷集合元素set.add("World");set.add("Java");set.add("Hello");foreach循環(huán)遍歷集合元素//使用foreach循環(huán)遍歷集合元素for(Stringstr:set){System.out.println(str);foreach循環(huán)遍歷集合元素01020304}}}```foreach循環(huán)遍歷集合元素泛型在集合中的應用PART06泛型概念及作用泛型是Java提供的一種參數(shù)化類型機制，允許在定義類、接口和方法時使用類型參數(shù)。泛型提高了代碼的復用性和類型安全性。泛型概念通過使用泛型，可以編寫適用于多種數(shù)據(jù)類型的代碼，而無需為每種數(shù)據(jù)類型編寫單獨的代碼。此外，泛型還可以提高代碼的可讀性和可維護性，減少類型轉換錯誤的風險。泛型作用010203ArrayList<E>ArrayList是Java中的一個動態(tài)數(shù)組實現(xiàn)，它支持泛型。例如，可以創(chuàng)建一個存儲String類型元素的ArrayList：`ArrayList<String>list=newArrayList<>();`HashSet<E>HashSet是Java中的一個不允許重復元素的集合實現(xiàn)，它也支持泛型。例如，可以創(chuàng)建一個存儲Integer類型元素的HashSet：`HashSet<Integer>set=newHashSet<>();`Map<K,V>Map是Java中的一個鍵值對映射實現(xiàn)，它支持泛型。其中，K表示鍵的類型，V表示值的類型。例如，可以創(chuàng)建一個存儲String類型鍵和Integer類型值的HashMap：`HashMap<String,Integer>map=newHashMap<>();`泛型在集合中的使用示例自定義泛型類和方法```javapublicclassBox<T>{privateTitem;010203自定義泛型類和方法publicBox(Titem){this.item=item;自定義泛型類和方法}publicTgetItem(){自定義泛型類和方法自定義泛型類和方法returnitem;自定義泛型類和方法}publicvoidsetItem(Titem){this.item=item;自定義泛型類和方法```}}自定義泛型類和方法自定義泛型類和方法自定義泛型方法：可以在方法簽名中添加類型參數(shù)來定義泛型方法。例如，以下是一個簡單的泛型方法示例，它接受一個類型參數(shù)T和兩個T類型的參數(shù)，并返回它們的和（假設T是Number的子類）```javapublicstatic<TextendsNumber>doubleadd(Ta,Tb){doublesum=a.doubleValue()+b.doubleValue();自定義泛型類和方法自定義泛型類和方法VS}```自定義泛型類和方法集合操作技巧與注意事項PART0