05-Collection、List、泛型、数据结构

今日内容

Collection集合------------------>必须掌握
- 单列集合继承体系
- Collection常用方法
迭代器------------------>必须掌握
- 迭代器的使用
- 迭代器的原理
- 增强for循环
泛型------------------>掌握使用泛型-----相对难点
- 定义和使用含有泛型的类
- 定义和使用含有泛型的方法
- 定义和使用含有泛型的接口
- 泛型通配符
数据结构--------->了解
- 常见数据结构的特点
List集合------------------>必须掌握
- List常用方法
- List实现类的使用

第一章 Collection集合

1.1 集合概述

概述: 集合是java中提供的一种容器，可以用来存储多个引用数据类型的数据
分类:
- 单列集合: 以单个单个元素进行存储
- 双列集合: 以键值对的形式进行存储
集合与数组的区别:
- 长度:
  - 数组长度是固定的
  - 集合长度是不固定的
- 存储范围:
  - 数组可以存储基本类型+引用类型 eg; int[],String[]
  - 集合只能存储引用类型,如果要存储基本类型,需要存储基本类型对应的包装类类型 eg; ArrayList ,ArrayList

1.2 单列集合常用类的继承体系[重点]

单列集合: 以单个单个元素进行存储
单列集合继承体系:
- Collection接口: 是所有单列集合的顶层父接口,所以Collection中定义了所有单列集合共有的方法
  - List接口: 继承Collection接口,特
  - 特点: 元素有索引,元素可重复,元素存取有序
    - ArrayList类: 底层采用的是数组结构,查询快,增删慢
    - LinkedList类: 底层采用的是链表结构,查询慢,增删快
    - ...
  - Set接口: 继承Collection接口,特点: 元素无索引,元素唯一(不可重复)
    - HashSet类: 底层采用的是哈希表结构,由哈希表结构保证元素唯一,元素存取无序
    - LinkedHashSet类:底层采用的是哈希表+链表结构,由哈希表结构保证元素唯一,由链表保证元素存取有序
    - TreeSet类:底层采用的是红黑树结构,可以对元素进行排序
    - ....

1.3 Collection 常用功能

Collection是接口，只能通过其子类创建对象
Collection是所有单列集合的顶层父接口,所以所有单列集合都拥有Collection中的方法

常用方法:

public boolean add(E e)：把给定的对象添加到当前集合中。
public void clear() :清空集合中所有的元素。
public boolean remove(E e): 把给定的对象在当前集合中删除。
public boolean contains(Object obj): 判断当前集合中是否包含给定的对象。
public boolean isEmpty(): 判断当前集合是否为空。
public int size(): 返回集合中元素的个数。
public Object[] toArray(): 把集合中的元素，存储到数组中

/**
* Created by PengZhiLin on 2021/8/3 9:34
*/
public class Test {
   public static void main(String[] args) {
       // 创建Collection集合对象,限制集合元素的类型为String类型
       Collection col = new ArrayList<>();

       //- `public boolean add(E e)`：  把给定的对象添加到当前集合中 。
       col.add("谢霆锋");
       col.add("王宝强");
       col.add("贾乃亮");
       col.add("陈羽凡");
       // col:[谢霆锋, 王宝强, 贾乃亮, 陈羽凡]
       System.out.println("col:" + col);

       //- `public void clear()` :清空集合中所有的元素。
       //col.clear();
       //System.out.println("col:" + col);// col:[]

       //- `public boolean remove(E e)`: 把给定的对象在当前集合中删除。
       // 删除王宝强
       boolean res1 = col.remove("王宝强");
       System.out.println("res1:"+res1);// res1:true
       System.out.println("col:" + col);// col:[谢霆锋, 贾乃亮, 陈羽凡]

       // 删除潘粤明
       boolean res2 = col.remove("潘粤明");
       System.out.println("res2:"+res2);// res2:false
       System.out.println("col:" + col);// col:[谢霆锋, 贾乃亮, 陈羽凡]

       //- `public boolean contains(Object obj)`: 判断当前集合中是否包含给定的对象。
       // 判断是否包含王宝强这个元素
       boolean res3 = col.contains("王宝强");
       System.out.println("res3:"+res3);// res3: false

       // 判断是否包含贾乃亮这个元素
       boolean res4 = col.contains("贾乃亮");
       System.out.println("res4:"+res4);// res4: true

       //- `public boolean isEmpty()`: 判断当前集合是否为空。
       boolean res5 = col.isEmpty();
       System.out.println("col是否为空:"+res5);// false

       //- `public int size()`: 返回集合中元素的个数。
       int size = col.size();
       System.out.println("元素个数:"+size);// 3

       //- `public Object[] toArray()`: 把集合中的元素，存储到数组中
       Object[] arr = col.toArray();
       System.out.println("arr:"+ Arrays.toString(arr));// arr:[谢霆锋, 贾乃亮, 陈羽凡]
       
   }
}

第二章 Iterator迭代器

2.1 Iterator接口

迭代的概念

概述：迭代即Collection集合元素的通用获取方式。在取元素之前先要判断集合中有没有元素，如果有，就把这个元素取出来，继续再判断，如果还有就再取出来。一直把集合中的所有元素全部取出。这种取出方式专业术语称为迭代。
迭代的步骤:
- 获取迭代器对象
- 使用迭代器对象判断集合中是否有元素可以取出
- 如果有元素可以取出,就直接取出来该元素,如果没有元素可以取出,就结束迭代

获取迭代器对象

Collection集合提供了一个获取迭代器的方法：

public Iterator iterator(): 获取集合对应的迭代器，用来遍历集合中的元素的。

Iterator迭代器对象的常用方法

public boolean hasNext():如果仍有元素可以迭代，则返回 true。
public E next():返回迭代的下一个元素。
void remove() 删除当前迭代出来的元素

案例:

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;

/**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 9:51
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建Collection集合对象,限制集合元素的类型为String类型
        Collection col = new ArrayList<>();

        // 往集合中添加元素
        col.add("谢霆锋");
        col.add("王宝强");
        col.add("贾乃亮");
        col.add("陈羽凡");

        // 获取迭代器
        Iterator it = col.iterator();

        // 循环判断是否有元素可以取出来
        while (it.hasNext()) {
            // 说明有元素可以取出来,取出来
            String e = it.next();
            System.out.println("取出来的元素:" + e);

            // 删除当前迭代出来的元素
            it.remove();
        }

        System.out.println("col:"+col);// col:[]

    }
}

2.2 迭代器的实现原理

迭代器的实现原理

? 我们在之前案例已经完成了Iterator遍历集合的整个过程。当遍历集合时，首先通过调用集合的iterator()方法获得迭代器对象，然后使用hashNext()方法判断集合中是否存在下一个元素，如果存在，则调用next()方法将元素取出，否则说明已到达了集合末尾，停止遍历元素。

? 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。在调用Iterator的next方法之前，迭代器的索引位于第一个元素之前，不指向任何元素，当第一次调用迭代器的next方法后，迭代器的索引会向后移动一位，指向第一个元素并将该元素返回，当再次调用next方法时，迭代器的索引会指向第二个元素并将该元素返回，依此类推，直到hasNext方法返回false，表示到达了集合的末尾，终止对元素的遍历。

2.3 迭代器的常见问题

常见问题一

在进行集合元素获取时，如果集合中已经没有元素可以迭代了，还继续使用迭代器的next方法，将会抛出java.util.NoSuchElementException没有集合元素异常。

/**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 10:02
 */
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {

        // 创建Collection集合对象,限制集合元素的类型为String类型
        Collection col = new ArrayList<>();

        // 往集合中添加元素
        col.add("谢霆锋");
        col.add("王宝强");
        col.add("贾乃亮");
        col.add("陈羽凡");

        // 获取迭代器
        Iterator it = col.iterator();

        // 循环判断是否有元素可以取出来
        while (it.hasNext()) {
            // 说明有元素可以取出来,取出来
            String e = it.next();
            System.out.println("取出来的元素:" + e);
        }
        System.out.println("col:" + col);

        // 在进行集合元素获取时，如果集合中已经没有元素可以迭代了，
        // 还继续使用迭代器的next方法，将会抛出java.util.NoSuchElementException没有集合元素异常。
        //String e = it.next();// 报NoSuchElementException没有集合元素异常。


        // 解决办法: 重新获取迭代器
        // 获取迭代器
        Iterator it1 = col.iterator();

        // 循环判断是否有元素可以取出来
        while (it1.hasNext()) {
            // 说明有元素可以取出来,取出来
            String e = it1.next();
            System.out.println("取出来的元素:" + e);
        }
        System.out.println("col:" + col);

    }
}

解决方式: 使用集合从新获取一个新的迭代器对象来使用

常见问题二

在进行集合元素迭代时，如果添加或移除集合中的元素 , 将无法继续迭代 , 将会抛出ConcurrentModificationException并发修改异常.

/**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 10:02
 */
public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {

        // 创建Collection集合对象,限制集合元素的类型为String类型
        Collection col = new ArrayList<>();
        //Collection col = new CopyOnWriteArrayList<>();

        // 往集合中添加元素
        col.add("谢霆锋");
        col.add("王宝强");
        col.add("贾乃亮");
        col.add("陈羽凡");

        // 获取迭代器
        Iterator it = col.iterator();

        // 循环判断是否有元素可以取出来
        while (it.hasNext()) {
            // 说明有元素可以取出来,取出来
            String e = it.next();
            System.out.println("取出来的元素:" + e);

            // 迭代的同时,往集合中,添加或者删除元素---->不可以的,会报ConcurrentModificationException并发修改异常
            col.add("潘粤明");// 解决方式:使用CopyOnWriteArrayList集合
            //col.remove(e);// --->解决方式:使用迭代器的删除方法

            // 迭代器自己删除----可以的
            //it.remove();
        }
        System.out.println("col:" + col);


    }
}

解决办法:
- 使用CopyOnWriteArrayList集合,就可以迭代的时候,往集合中添加或删除元素
- 使用迭代器的remove方法实现一边迭代,一边删除

2.4

概述: 增强for循环(foreach循环)，是JDK1.5以后出来的一个高级for循环，专门用来遍历数组和Collection集合
原理: 内部基于Iterator迭代器实现，所以在遍历的过程中，不能对集合中的元素进行增删操作，否则抛出ConcurrentModificationException并发修改异常

格式:

for(数据类型 变量名 :  数组名\集合名){
    
}

案例:

/**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 10:16
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建Collection集合对象,限制集合元素的类型为String类型
        Collection col = new ArrayList<>();

        // 往集合中添加元素
        col.add("谢霆锋");
        col.add("王宝强");
        col.add("贾乃亮");
        col.add("陈羽凡");

        // 增强for循环
        for (String name : col) {
            System.out.println("name:" + name);
            //col.add("潘粤明");// 报并发修改异常
            //col.remove(name);// 报并发修改异常
        }

        System.out.println("--------------------");

        // 创建String类型的数组,并存储元素
        String[] arr = {"陈冠希", "罗志祥", "吴签", "林俊杰"};
        // 增强for循环
        for (String name : arr) {
            System.out.println("name:" + name);
        }
    }
}

第三章泛型

3.1 泛型的概述

概述: JDK5之后，新增了泛型(Generic)语法，可以在类、接口或方法中预支地使用未知的类型
简而言之: 泛型其实就是表示一种未知的数据类型,在使用的时候确定其具体数据类型
表示方式: <泛型变量> 泛型变量任意字母
泛型的好处:
- 将运行时期的ClassCastException，转移到了编译时期变成了编译失败
- 避免了类型转换的麻烦

案例:

集合不使用泛型

可能会发生类型转换异常

避免类型转换异常,就需要先做类型判断,再转型--->比较麻烦

/**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 10:44
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建Collection集合,不使用泛型
        Collection col = new ArrayList();

        // 往集合中添加元素
        col.add("张三");
        col.add(18);
        col.add("中国北京");
        col.add(3.14);
        System.out.println("col:" + col);

        // 循环遍历
        for (Object obj : col) {
            // 获取字符串元素的长度,打印输出
            //String str = (String)obj;
            //System.out.println("字符串元素的长度:"+str.length());

            // 避免类型转换异常
            if (obj instanceof String){
                String str = (String)obj;
                System.out.println("字符串元素的长度:"+str.length());
            }
        }
    }
}

集合使用泛型

概述:指定泛型的具体数据类型----->(只能是引用数据类型)

/**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 10:44
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建Collection集合,使用泛型
        Collection col = new ArrayList();

        // 往集合中添加元素
        col.add("张三");
        //col.add(18);// 编译报错
        col.add("中国北京");
        //col.add(3.14);// 编译报错
        System.out.println("col:" + col);

        // 循环遍历
       /* for (Object obj : col) {
            // 获取字符串元素的长度,打印输出
            //String str = (String)obj;
            //System.out.println("字符串元素的长度:"+str.length());

            // 避免类型转换异常
            if (obj instanceof String){
                String str = (String)obj;
                System.out.println("字符串元素的长度:"+str.length());
            }
        }*/

        for (String str : col) {
            System.out.println("字符串元素的长度:"+str.length());
        }
    }
}

3.2 定义和使用含有泛型的类

定义含有泛型的类

格式:

public class 类名<泛型变量>{
    
}
泛型变量: 可以是任意字母,eg: A,B,E,...a,b,....;一般写E

案例

/**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 10:54
 */
public class MyGenericClass {

    // 成员变量
    E e;// 未知类型的成员变量

    // 成员方法
    public E method(E e){
        return e;
    }

}

使用含有泛型的类

创建含有泛型的类的对象的时候,指定泛型的具体数据类型(只能是引用数据类型)

案例

/**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 11:02
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建含有泛型的类的对象的时候,指定泛型的具体数据类型(只能是引用数据类型)
        // 创建MyGenericClass对象,指定泛型的具体数据类型为String
        MyGenericClass mc1 = new MyGenericClass<>();

        // 访问MyGenericClass类的成员变量
        mc1.e = "itheima";
        System.out.println("e:" + mc1.e);

        // 访问MyGenericClass类的成员方法
        String res1 = mc1.method("itcast");
        System.out.println("res1:"+res1);

        System.out.println("---------------");

        // 创建MyGenericClass对象,指定泛型的具体数据类型为Integer
        MyGenericClass mc2 = new MyGenericClass<>();

        // 访问MyGenericClass类的成员变量
        mc2.e = 100;
        System.out.println("e:" + mc2.e);

        // 访问MyGenericClass类的成员方法
        Integer res2 = mc2.method(200);
        System.out.println("res2:"+res2);


    }
}

3.3 定义和使用含有泛型的接口

定义含有泛型的接口

格式:

public interface 接口名<泛型变量>{
    
}
// 泛型变量:可以是任意字母,一般写E

案例:

/**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 11:08
 */
public interface MyGenericInterface{
    
    E method1(E e);
    
}

使用含有泛型的接口

方式一: 实现类实现接口的时候,确定接口泛型的具体数据类型

格式:

public class 类名 implements 接口名<具体的引用数据类型>{}

案例:

/**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 11:11
 */
public class MyImp1 implements MyGenericInterface {
    @Override
    public String method1(String s) {
        return "String字符串";
    }
}

方式二:实现类实现接口的时候,不确定接口泛型的具体数据类型,而是创建实现类对象的时候确定泛型的具体数据类型

格式:

public class 类名<泛型变量> implements 接口名<泛型变量>{}

案例:

/**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 11:13
 */
// 实现类实现接口的时候不指定接口泛型的具体数据类型
public class MyImp2 implements MyGenericInterface{
    @Override
    public E method1(E e) {
        return e;
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建MyImp1对象
        MyImp1 imp1 = new MyImp1();
        String res1 = imp1.method1("itheima");
        System.out.println("res1:"+res1);

        // 创建MyImp2对象,指定泛型的具体数据类型为String
        MyImp2 imp2 = new MyImp2<>();
        String res2 = imp2.method1("itcast");
        System.out.println("res2:"+res2);

        // 创建MyImp2对象,指定泛型的具体数据类型为Integer
        MyImp2 imp3 = new MyImp2<>();
        Integer res3 = imp3.method1(100);
        System.out.println("res3:"+res3);
    }
}

3.4 定义和使用含有泛型的方法

定义含有泛型的方法

格式:

修饰符 <泛型变量> 返回值类型 方法名(形参列名){
    方法体
}
// 泛型变量:可以写任意字母,一般写T

案例:

/**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 11:22
 */
public class MyGenericMethod {
    
    public  T method(T t){
        return t;
    }
    
}

使用含有泛型的方法

调用含有泛型方法的时候,确定泛型的具体数据类型

案例:

/**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 11:23
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 调用含有泛型方法的时候,确定泛型的具体数据类型
        Integer res1 = MyGenericMethod.method(100);
        System.out.println("res1:"+res1);

        String res2 = MyGenericMethod.method("itheima");
        System.out.println("res2:"+res2);
    }
}

3.5 泛型通配符

概述: 泛型通配符用问号表示(?）
为什么需要泛型通配符:
- 泛型本身不存在继承关系，不可以给已指定泛型的变量接收有其他泛型类型的对象
  - 翻译: 左边变量泛型指定什么类型,右边对象的泛型就是什么类型,如果不一致就会报错(无论是否有父子关系,都报错)
  - eg: Collection col = new ArrayList();// 正确的
  - eg: Collection col = new ArrayList();// 错误的
  - ...
- 如果想要使变量在未来接收有泛型定义的对象，又不确定泛型要定义的类型可以使用泛型通配符
  - Collection<?> col3 = new ArrayList();// 正确的
  - Collection<?> col4 = new ArrayList();//正确的
  - Collection<?> col5 = new ArrayList

通配符基本使用

格式: 数据类型<?> 变量

案例:

Collection<?> col3 = new ArrayList();// 正确的
Collection<?> col4 = new ArrayList();//正确的
Collection<?> col5 = new ArrayList

名词	含义
节点	指树中的一个元素
节点的度	节点拥有的子树的个数，二叉树的度不大于2
叶子节点	度为0的节点，也称之为终端结点
高度	叶子结点的高度为1，叶子结点的父节点高度为2，以此类推，根节点的高度最高
层	根节点在第一层，以此类推
父节点	若一个节点含有子节点，则这个节点称之为其子节点的父节点
子节点	子节点是父节点的下一层节点
兄弟节点	拥有共同父节点的节点互称为兄弟节点

05-Collection、List、泛型、数据结构

今日内容

第一章 Collection集合

1.1 集合概述

1.2 单列集合常用类的继承体系[重点]

1.3 Collection 常用功能

第二章 Iterator迭代器

2.1 Iterator接口

迭代的概念

获取迭代器对象

Iterator迭代器对象的常用方法

2.2 迭代器的实现原理

2.3 迭代器的常见问题

常见问题一

常见问题二

2.4

第三章 泛型

3.1 泛型的概述

3.2 定义和使用含有泛型的类

3.3 定义和使用含有泛型的接口

3.4 定义和使用含有泛型的方法

3.5 泛型通配符

第四章 数据结构

4.1 数据结构介绍

4.2 常见数据结构

栈

队列

数组

链表

4.3 树基本结构介绍

树具有的特点

二叉树

二叉查找树

平衡二叉树

概述

旋转

左旋：

右旋：

左左

左右

右左

右右

红黑树

4.4 小结

第五章 List接口

5.1 List接口介绍

5.2 List接口中常用方法

List接口新增常用方法

List接口新增常用方法的使用

5.3 List的子类

5.4 集合综合案例

需求:

分析:

实现:

总结

相关

标签

第三章泛型

第四章数据结构