十三、集合进阶——单列集合及数据结构

单列集合及数据结构

13.1 集合体系结构
- 13.1.2 单列集合
- - 1. Collection
  - 2.Collection 的遍历方式
  - - 迭代器遍历
    - 增强for遍历
    - Lambda表达式遍历
  - 3.List集合
  - - List集合的特有方法
    - List集合的遍历方式
    - 五种遍历方式对比
  - 4.数据结构
  - - 1).栈
    - 2).队列
    - 3）数组
    - 4）链表
    - 小结
    - 5）树
    - 6）二叉查找树
    - 7）平衡二叉树
    - - 平衡二叉树旋转机制——左旋
      - 平衡二叉树旋转机制——右旋
      - 平衡二叉树需要旋转的四种情况
    - 8）红黑树
    - - 添加节点的规则
  - 5.ArrayList集合
  - - 1.ArrayList集合底层原理
    - 2.LinkedList集合
    - 3.迭代器底层源码解析
  - 6.泛型深入
  - - 1）泛型概述
    - 2）泛型类
    - 3）泛型方法
    - 4）泛型接口
    - 5）泛型的继承和通配符
    - 总结
  - 7.Set系列集合
  - - 1）HashSet
    - 2）LinkedHashSet
    - 3）TreeSet
  - 8.单列集合使用场景

13.1 集合体系结构

在这里插入图片描述

13.1.2 单列集合

在这里插入图片描述

List系列集合：添加的元素是有序、可重复、有索引。
Set系列集合：添加的元素是无序、不重复、无索引。

1. Collection

Collection 是单列集合的祖宗接口，它的功能是全部单列集合都可以继承使用的。
在这里插入图片描述

public static void main(String[] args) {
        /*注意点：
        * Collection 是一个接口，我们不能直接创建他的对象。
        * 所以，在学习它的方法时，只能创建他实现类的对象
        * 实现类：ArrayList
        *
        * 目的：为了学习Collection接口里面的方法。*/

        Collection<String> coll = new ArrayList<>();

        //0.添加元素
        System.out.println("-------------0.添加元素-------------");
        /*细节1：如果要往List系列集合中添加数据，那么方法永远返回true，因为List系列的是允许元素重复的。
        * 细节2：如果要往Set系列集合中添加数据，如果当前要添加元素不存在，方法返回true，表示添加成功。
                                           * 如果当前要添加的元素已经存在，方法返回false，表示添加失败
                                           * 因为Set系列的集合不允许重复。*/
        coll.add("zhangsan");
        coll.add("aaa");
        coll.add("bbb");
        coll.add("ccc");

        System.out.println(coll); // [zhangsan, aaa, bbb, ccc]

        //1.清空
        System.out.println("-------------1.清空-------------");
//        coll.clear();
        System.out.println(coll); // []

        //2.删除
        //细节1：因为Collection里面定义的是共性的方法，所以此时不能通过索引删除，只能通过元素的对象进行删除。
        //细节2：方法会有一个返回值，删除成功返回true，删除失败返回false。
        System.out.println("-------------2.删除-------------");

        coll.remove("aaa");

        System.out.println(coll); // [zhangsan, bbb, ccc]

        //3.判断元素是否包含
        /*细节：底层是依赖equals方法进行判断是否存在的。
        * 所以，如果集合中存储的是自定义对象，也想通过contains方法来判断是否包含，那么在javabean类中，一定要重写equals方法*/
        System.out.println("-------------3.判断元素是否包含-------------");

        System.out.println(coll.contains("aaa")); //false
        System.out.println(coll.contains("bbb")); // true

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

        //4.判断是否为空
        System.out.println("-------------3.判断元素是否包含-------------");

        System.out.println(coll.isEmpty()); //false
        System.out.println("------------------------------------------");

        //5.获取集合的长度
        int size = coll.size();
        System.out.println(size); // 3
    }

Contains方法细节：

public static void main(String[] args) {
        //0.创建集合对象
        Collection<Student> coll = new ArrayList<>();

        //1.创建三个学生对象
        Student s1 = new Student("zhangsan", 23);
        Student s2 = new Student("lisi", 25);
        Student s3 = new Student("wangwu", 26);

        //2.把学生对象添加到集合中
        coll.add(s1);
        coll.add(s2);
        coll.add(s3);

        //3.判断集合中某一个学生对象是否包含
        Student s4 = new Student("zhangsan", 23);
        /*因为contains方法在底层依赖equals方法判断对象是否一致的。
        如果存的是自定义对象，没有重写equals方法，那么默认使用Object类中的equals方法进行判断，而Object类中equals方法，依赖地址值进行判断。
        * 需求：如果同姓名和同年龄，就认为是同一个学生。
        所以，需要在自定义的Javabean类中，重写equals方法就可以了。*/
        System.out.println(coll.contains(s4));
    }

public class Student {
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    /**
     * 获取
     * @return name
     */
    public String getName() {
        return name;
    }

    /**
     * 设置
     * @param name
     */
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    /**
     * 获取
     * @return age
     */
    public int getAge() {
        return age;
    }

    /**
     * 设置
     * @param age
     */
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

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

    public String toString() {
        return "Student{name = " + name + ", age = " + age + "}";
    }
}

2.Collection 的遍历方式

在这里插入图片描述

迭代器遍历

在这里插入图片描述
迭代器不依赖索引
迭代器在Java中的类是 Iterrator ，迭代器是集合专用的遍历方式。

public static void main(String[] args) {
        //0.创建集合并添加元素
        Collection<String> coll = new ArrayList<>();
        coll.add("aaa");
        coll.add("bbb");
        coll.add("ccc");
        coll.add("ddd");

        //1.获取迭代器对象
        Iterator<String> it = coll.iterator();

        //2.利用循环不断的去获取集合中的每一个元素
        while (it.hasNext()) {
            //3.next方法的两件事情：获取元素并移动指针
            String str = it.next();
            System.out.println(str);
        }
    }

在这里插入图片描述

增强for遍历

在这里插入图片描述

public static void main(String[] args) {
        //增强for遍历
        //0.创建集合并添加元素
        Collection<String> coll = new ArrayList<>();
        coll.add("zhangsan");
        coll.add("lisi");
        coll.add("wangwu");

        //1.利用增强for遍历
        for (String s : coll) {
            System.out.println(s);
        }
    }

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Lambda表达式遍历

在这里插入图片描述

public static void main(String[] args) {
        //Lambda 表达式遍历
        //0.创建集合并添加元素
        Collection<String> coll = new ArrayList<>();
        coll.add("zhangsan");
        coll.add("lisi");
        coll.add("wangwu");

        //利用匿名内部类的形式
        /*底层原理：
         * 其实也会自己遍历集合，依次得到每一个元素
         * 把得到的每一个元素，传递给下面的accept方法
         * s 依次表示集合中的每一个的对象 */
        coll.forEach(new Consumer<String>() {
            @Override
            public void accept(String s) {
                System.out.println(s);
            }
        });
        System.out.println("--------------------------");
        //1.Lambda表达式遍历
        coll.forEach(s -> System.out.println(s) );
    }

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3.List集合

在这里插入图片描述

List集合的特有方法

在这里插入图片描述

 public static void main(String[] args) {
        //0.创建一个集合
        List<String> list = new ArrayList<>();
        //1.添加元素
        list.add("aaa");
        list.add("bbb");
        list.add("ccc");

        //打印集合
        System.out.println(list); // [aaa, bbb, ccc]

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

        //2.在指定位置插入指定的元素
        list.add(2, "zhangsan");

        System.out.println(list); // [aaa, bbb, zhangsan, ccc]

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

        //3.删除指定索引处的元素，返回被删除的元素
        /*在调用方法的时候，如果方法出现了重载现象
        * 优先调用，实参跟形参类型一致的那个方法。*/
        String remove = list.remove(2);
        System.out.println(remove); // zhangsan
        System.out.println(list); // [aaa, bbb, ccc]
        System.out.println("-------------------------");

        //4.修改指定索引处的元素，返回被修改的元素
        list.set(0,"狗剩");
        System.out.println(list); // [狗剩, bbb, ccc]
        System.out.println("-------------------------");

        //5.返回指定索引处的元素
        String s = list.get(1);
        System.out.println(s); // bbb
    }

List集合的遍历方式

在这里插入图片描述

public static void main(String[] args) {
        //0.创建集合并添加元素
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("aaa");
        list.add("bbb");
        list.add("ccc");

        //1.迭代器遍历
        Iterator<String> it = list.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            String s = it.next();
            System.out.println(s);
        }

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

        //2.增强for
        for (String s : list) {
            System.out.println(s);
        }
        System.out.println("------------------------");

        //3.Lambda 表达式
        //匿名内部类
        list.forEach(new Consumer<String>() {
            @Override
            public void accept(String s) {
                System.out.println(s);
            }
        });
        System.out.println("-------------------------");
        list.forEach(s -> System.out.println(s));
        System.out.println("------------------------");

        //4.普通for循环
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            String s = list.get(i);
            System.out.println(s);
        }
        System.out.println("-------------------------");

        //5.列表迭代器
        ListIterator<String> it2 = list.listIterator();
        while (it2.hasNext()){
            String s = it2.next();
            if ("bbb".equals(s)){
                it2.add("zhangsan");
            }
            System.out.println(s);
        }

        System.out.println(list); // [aaa, bbb, zhangsan, ccc]
    }

五种遍历方式对比

在这里插入图片描述

4.数据结构

数据结构：计算机存储、组织数据的方式
不同的业务场景要选择不同的数据结构。
是指数据之间是以什么方式排列在一起的。
数据结构是为了更加方便的管理和使用数据，需要结合具体的业务场景来进行选择。
一般情况下，精心选择的数据结构可以带来更高的运行或者存储效率。

每种数据结构长什么样子？
如何添加数据？
如何删除数据？

1).栈

栈的特点：后进先出，先进后出
在这里插入图片描述

2).队列

队列的特点：先进先出，后进后出
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3）数组

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查询速度快：查询数据通过地址值和索引定位，查询任意数据耗时相同。（元素在内存中是连续存储的）
删除效率低：要将原始数据删除，同时后面每个数据前移。
添加效率极低：添加位置后的每个数据后移，再添加元素。

**数组是一种查询快，增删慢的模型。

4）链表

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链表中的结点是独立的对象，在内存中是不连续的，每个结点包含数据值和下一个结点的地址。
链表查询慢，无论查询哪个数据都要从头开始找。
链表增删相对快。

小结

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5）树

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6）二叉查找树

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前序遍历：
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中序遍历：
在这里插入图片描述
后序遍历：

层序遍历：

7）平衡二叉树

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平衡二叉树旋转机制——左旋

就是将根节点的右侧往左拉,原先的右子节点变成新的父节点,并把多余的左子节点出让,给已经降级的根节点当右子节点
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平衡二叉树旋转机制——右旋

就是将根节点的左侧往右拉,左子节点变成了新的父节点,并把多余的右子节点出让,给已经降级根节点当左子节点
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平衡二叉树和二叉查找树对比结构图

平衡二叉树需要旋转的四种情况

左左
- 左左: 当根节点左子树的左子树有节点插入,导致二叉树不平衡
- 如何旋转: 直接对整体进行右旋即可
左右
- 左右: 当根节点左子树的右子树有节点插入,导致二叉树不平衡
- 如何旋转: 先在左子树对应的节点位置进行左旋,在对整体进行右旋
右右
- 右右: 当根节点右子树的右子树有节点插入,导致二叉树不平衡
- 如何旋转: 直接对整体进行左旋即可
右左
- 右左:当根节点右子树的左子树有节点插入,导致二叉树不平衡
- 如何旋转: 先在右子树对应的节点位置进行右旋,在对整体进行左旋

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8）红黑树

在这里插入图片描述
平衡二叉树：

高度平衡
当左右子树高度差超过1时，通过旋转保持平衡

红黑树：

是一个二叉查找树
但是不是高度平衡的
条件：特有的红黑规则

红黑规则：

每一个结点或是红色的，或是黑色的
根节点必须是黑色
如果一个节点没有子节点或者父节点，则该节点相应的指针属性值为 Nil ，这些 Nil 视为叶节点，每个叶节点（Nil）是黑色的
如果某一个节点是红色，那么它的子节点必须是黑色（不能出现两个红色节点相连的情况）
对每一个结点，从该节点到其所有后代叶节点的简单路径上，均包含相同数目的黑色节点

添加节点的规则

默认颜色：添加节点默认是红色的（效率高）

当默认是黑色时：
在这里插入图片描述
当默认是红色时：

红黑树添加节点后如何保持红黑规则

根节点位置
- 直接变为黑色
非根节点位置
- 父节点为黑色
  - 不需要任何操作,默认红色即可
- 父节点为红色
  - 叔叔节点为红色
    1. 将"父节点"设为黑色,将"叔叔节点"设为黑色
    2. 将"祖父节点"设为红色
    3. 如果"祖父节点"为根节点,则将根节点再次变成黑色
  - 叔叔节点为黑色
    1. 将"父节点"设为黑色
    2. 将"祖父节点"设为红色
    3. 以"祖父节点"为支点进行旋转

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举例：

跳过添加20、18、23

全部添加完成后：

再向其中添加 15 和 14

在这里插入图片描述

红黑树增删改查的性能都很好

5.ArrayList集合

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1.ArrayList集合底层原理

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2.LinkedList集合

在这里插入图片描述

3.迭代器底层源码解析

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6.泛型深入

1）泛型概述

在这里插入图片描述
没有泛型的时候，集合如何存储数据？

public static void main(String[] args) {
        //没有泛型的时候，集合如何存储数据
        /*结论：
            * 如果我们没有给集合指定类型，默认认为所有的数据类型都是Object类型
            * 此时可以往集合添加任意的数据类型。
            * 带来一个坏处：我们在获取数据的时候，无法使用它的特有行为。*/
        
        /*此时推出了泛型 ，可以在添加数据的时候就把类型进行统一。
        * 而且我们在获取数据的时候，也省的强转了，非常的方便。*/
        //0.创建集合对象
        ArrayList<Object> list = new ArrayList<>();

        //1.添加数据
        list.add(123);
        list.add("abc");
        list.add(new Student("zhangsan", 123));

        //2.遍历集合获取集合中的每一个元素
        Iterator<Object> it = list.iterator();
        while (it.hasNext()){
            Object obj = it.next();
            //多态的弊端是不能访问子类的特有功能
            System.out.println(obj);
        }
    }

在这里插入图片描述

2）泛型类

在这里插入图片描述

package Generics;

import java.util.Arrays;

/*
 * 当在编写一个类的时候，如果不确定类型，那么这个类型就可以定义为泛型类。
 *  */
public class MyArrayList<E> {
    Object[] obj = new Object[10];
    int size;

    public boolean add(E e) {
        obj[size] = e;
        size++;
        return true;
    }

    public E get(int index) {
        return (E) obj[index];
    }

    @Override
    public String toString() {
        return Arrays.toString(obj);
    }
}

public static void main(String[] args) {
        MyArrayList<String> list = new MyArrayList<>();

        list.add("aaa");
        list.add("bbb");
        list.add("ccc");

        System.out.println(list); // [aaa, bbb, ccc, null, null, null, null, null, null, null]

        MyArrayList<Integer> list2 = new MyArrayList<>();
        list2.add(123);
        list2.add(456);
        list2.add(789);
        System.out.println(list2); // [123, 456, 789, null, null, null, null, null, null, null]
        
        Integer i = list2.get(0);
        System.out.println(i); //123
    }

3）泛型方法

在这里插入图片描述

package Generics;

import java.util.ArrayList;

public class ListUtil {
    private ListUtil() {
    }

    //类中定义一个静态方法addAll，用来添加多个集合的元素。
    public static <E> void addAll(ArrayList<E> list, E e1, E e2, E e3, E e4) {
        list.add(e1);
        list.add(e2);
        list.add(e3);
        list.add(e4);
    }

    //添加元素个数未知
    public static <E> void addAll2(ArrayList<E> list, E...e) {
        for (E element : e) {
            list.add(element);
        }
    }
}

package Generics;

import java.util.ArrayList;

public class GenericsDemo3 {
    //定义一个工具类：ListUtil
    //类中定义一个静态方法addAll，用来添加多个集合的元素。
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        ListUtil.addAll(list, "aaa", "bbb", "ccc","ddd" );
        System.out.println(list);//[aaa, bbb, ccc, ddd]

        ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>();
        ListUtil.addAll2(list1,1,2,3,4,5,6,7,8,9,3,6,4,2,5);
        System.out.println(list1);
    }
}

4）泛型接口

在这里插入图片描述

package Generics;

import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
import java.util.ListIterator;

public class MyArrayList2 implements List<String> {
    @Override
    public int size() {
        return 0;
    }

    @Override
    public boolean isEmpty() {
        return false;
    }

    @Override
    public boolean contains(Object o) {
        return false;
    }

    @Override
    public Iterator<String> iterator() {
        return null;
    }

    @Override
    public Object[] toArray() {
        return new Object[0];
    }

    @Override
    public <T> T[] toArray(T[] a) {
        return null;
    }

    @Override
    public boolean add(String s) {
        return false;
    }

    @Override
    public boolean remove(Object o) {
        return false;
    }

    @Override
    public boolean containsAll(Collection<?> c) {
        return false;
    }

    @Override
    public boolean addAll(Collection<? extends String> c) {
        return false;
    }

    @Override
    public boolean addAll(int index, Collection<? extends String> c) {
        return false;
    }

    @Override
    public boolean removeAll(Collection<?> c) {
        return false;
    }

    @Override
    public boolean retainAll(Collection<?> c) {
        return false;
    }

    @Override
    public void clear() {

    }

    @Override
    public String get(int index) {
        return null;
    }

    @Override
    public String set(int index, String element) {
        return null;
    }

    @Override
    public void add(int index, String element) {

    }

    @Override
    public String remove(int index) {
        return null;
    }

    @Override
    public int indexOf(Object o) {
        return 0;
    }

    @Override
    public int lastIndexOf(Object o) {
        return 0;
    }

    @Override
    public ListIterator<String> listIterator() {
        return null;
    }

    @Override
    public ListIterator<String> listIterator(int index) {
        return null;
    }

    @Override
    public List<String> subList(int fromIndex, int toIndex) {
        return null;
    }
}

public static void main(String[] args) {
        /*泛型接口的两种使用方式：
            * 1.实现类给出具体的类型
            * 2.实现类延续泛型，创建实现类对象时再确定类型 */

        MyArrayList2 list = new MyArrayList2();
        list.add("abc");

        //list.add(123); // java: 不兼容的类型: int无法转换为java.lang.String

    }

5）泛型的继承和通配符

泛型不具备继承性，但是数据具备继承性
- 泛型里面写的是什么类型，那么在方法中只能传递什么类型的数据。、

在这里插入图片描述

package Generics.Test;

public abstract class Animal {
    /*属性：名字，年龄
    行为：吃东西*/

    private String name;
    private int age;


    public Animal() {
    }

    public Animal(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    /**
     * 获取
     * @return name
     */
    public String getName() {
        return name;
    }

    /**
     * 设置
     * @param name
     */
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    /**
     * 获取
     * @return age
     */
    public int getAge() {
        return age;
    }

    /**
     * 设置
     * @param age
     */
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public abstract void eat();

    public String toString() {
        return "Animal{name = " + name + ", age = " + age + "}";
    }
}

package Generics.Test;

public abstract class Cat extends Animal{
}

package Generics.Test;

public abstract class Dog extends Animal{
}

package Generics.Test;

public class PersianCat extends Cat {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("一只叫做" + getName() + "的，" + getAge() + "岁的波斯猫，正在吃小饼干");
    }
}

package Generics.Test;

public class LiHuaCat extends Cat {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("一只叫做" + getName() + "的，" + getAge() + "岁的狸花猫，正在吃鱼");
    }
}

package Generics.Test;

public class HuskyDog extends Dog {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("一只叫做" + getName() + "的，" + getAge() + "岁的哈士奇，正在吃骨头，边吃边拆家");
    }
}

package Generics.Test;

public class TeddyDog extends Dog {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("一只叫做" + getName() + "的，" + getAge() + "岁的泰迪，正在吃骨头，边吃边蹭");
    }
}

public static void main(String[] args) {
        /*
            需求：
                定义一个继承结构：
                                    动物
                         |                           |
                         猫                          狗
                      |      |                    |      |
                   波斯猫   狸花猫                泰迪   哈士奇


                 属性：名字，年龄
                 行为：吃东西
                       波斯猫方法体打印：一只叫做XXX的，X岁的波斯猫，正在吃小饼干
                       狸花猫方法体打印：一只叫做XXX的，X岁的狸花猫，正在吃鱼
                       泰迪方法体打印：一只叫做XXX的，X岁的泰迪，正在吃骨头，边吃边蹭
                       哈士奇方法体打印：一只叫做XXX的，X岁的哈士奇，正在吃骨头，边吃边拆家

            测试类中定义一个方法用于饲养动物
                public static void keepPet(ArrayList<???> list){
                    //遍历集合，调用动物的eat方法
                }
            要求1：该方法能养所有品种的猫，但是不能养狗
            要求2：该方法能养所有品种的狗，但是不能养猫
            要求3：该方法能养所有的动物，但是不能传递其他类型
         */

        ArrayList<PersianCat> list1 = new ArrayList<>();
        ArrayList<LiHuaCat> list2 = new ArrayList<>();
        ArrayList<TeddyDog> list3 = new ArrayList<>();
        ArrayList<HuskyDog> list4 = new ArrayList<>();

        keepPet(list1);
        keepPet(list2);
        keepPet(list3);
        keepPet(list4);
    }

    //要求3：该方法能养所有的动物，但是不能传递其他类型
    public static void keepPet(ArrayList<? extends Animal> list){}

    //要求2：该方法能养所有品种的狗，但是不能养猫
    /*public static void keepPet(ArrayList<? extends Dog> list){}*/

    //要求1：该方法能养所有品种的猫，但是不能养狗
    /*public static void keepPet(ArrayList<? extends Cat> list){
    }*/

总结

在这里插入图片描述

7.Set系列集合

不可以存储重复元素
没有索引,不能使用普通for循环遍历

在这里插入图片描述

无序：存取顺序不一致
不重复：可以去除重复
无索引：没有带索引的方法，所以不能使用普通for循环遍历，也不能通过索引来获取元素

Set 集合的实现类

HashSet ：无序、不重复、无索引
LinkedHashSet：有序、不重复、无索引
TreeSet：可排序、不重复、无索引
Set 接口中的方法上基本上与Collection的API一致

public static void main(String[] args) {
        /*练习 存储字符串并遍历
         * 利用Set系列的集合，添加字符串，并使用多种方式遍历
         * 0.迭代器
         * 1.增强for
         * 2.Lambda表达式*/

        //0.创建Set集合的对线
        Set<String> s = new HashSet<>();

        //1.添加元素
        /*如果当前元素是第一次添加，那么可以添加成功，返回true
         * 如果当前元素是第二次添加，那么添加失败，返回false*/
        s.add("张三");
        s.add("李四");
        s.add("王五");

        //2.打印集合
        System.out.println(s); // [李四, 张三, 王五]

        //迭代器遍历
        Iterator<String> it = s.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            String s1 = it.next();
            System.out.println(s1);
        }
        System.out.println("==========================");

        //增强for遍历
        for (String s2 : s) {
            System.out.println(s2);
        }
        System.out.println("=========================");

        //Lambda 表达式
        /*s.forEach(new Consumer<String>() {
            @Override
            public void accept(String s) {
                System.out.println(s);
            }
        });*/

        s.forEach(s3 -> System.out.println(s3));
    }

1）HashSet

HashSet 底层原理

HashSet 集合底层采取哈希表存储数据
哈希表是一种对于增删改查数据性能都较好的结构

哈希表组成

JDK8之前：数组+链表
JDK8开始：数组+链表+红黑树

哈希值：对象的整数表现形式
在这里插入图片描述 哈希值：

根据hashCode方法计算出来的int类型的整数
该方法定义在Object类中，所有对象都可以调用，默认使用地址值进行计算
一般情况下，会重写hashCode方法，利用对象内部的属性值计算哈希值

在这里插入图片描述

public static void main(String[] args) {
        //0.创建对象
        Student s1 = new Student("zhangsan", 23);
        Student s2 = new Student("zhangsan", 23);

        //1.如果没有重写hashCode方法，不同对象计算处的哈希值是不同的
        System.out.println(s1.hashCode()); // 990368553
        System.out.println(s2.hashCode()); // 1096979270

        //2.如果已经重写hashCode方法，不同的对象只要属性值相同，计算处的哈希值就是一样的
        System.out.println(s1.hashCode()); // -1461067292
        System.out.println(s2.hashCode()); // -1461067292

        //3.但是在小部分情况下，不同的属性值或者不同的地址值计算出来的哈希值也有可能一样。（哈希碰撞）
        System.out.println("abc".hashCode()); // 96354
        System.out.println("acD".hashCode()); // 96354
    }

在这里插入图片描述

public static void main(String[] args) {
        //0.创建学生对象
        Student s1 = new Student("zhangsan", 23);
        Student s2 = new Student("lisi", 14);
        Student s3 = new Student("wangwu", 26);
        Student s4 = new Student("zhangsan", 23);

        //1.创建集合用来添加学生
        HashSet<Student> hs = new HashSet<>();

        //2.添加数据
        System.out.println(hs.add(s1)); //true
        System.out.println(hs.add(s2)); //true
        System.out.println(hs.add(s3)); //true
        System.out.println(hs.add(s4)); //false

        System.out.println(hs);
    }

package Set;

import java.util.Objects;

public class Student {
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    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;
    }

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

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

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

2）LinkedHashSet

在这里插入图片描述

public static void main(String[] args) {
        //0.创建学生对象
        Student s1 = new Student("zhangsan", 23);
        Student s2 = new Student("lisi", 14);
        Student s3 = new Student("wangwu", 26);
        Student s4 = new Student("zhangsan", 23);

        //1.创建集合用来添加学生
        LinkedHashSet<Student> lhs = new LinkedHashSet<>();

        //2.添加数据
        System.out.println(lhs.add(s1)); //true
        System.out.println(lhs.add(s2)); //true
        System.out.println(lhs.add(s3)); //true
        System.out.println(lhs.add(s4)); //false

        System.out.println(lhs); //[Student{name='zhangsan', age=23}, Student{name='lisi', age=14}, Student{name='wangwu', age=26}]
    }

在这里插入图片描述

3）TreeSet

在这里插入图片描述

public static void main(String[] args) {
        /*需求：
         * 存储整数并进行排序 */
        //0.创建TreeSet集合对象
        TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<>();

        //1.添加数据
        ts.add(4);
        ts.add(5);
        ts.add(2);
        ts.add(1);
        ts.add(3);

        //2.打印集合
        System.out.println(ts); // [1, 2, 3, 4, 5]

        //3.遍历
        //迭代器
        Iterator<Integer> it = ts.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Integer num = it.next();
            System.out.println(num);
        }

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

        //加强for
        for (Integer t : ts) {
            System.out.println(t);
        }
        System.out.println("======================");

        //Lambda表达式
        ts.forEach(num -> System.out.println(num));

在这里插入图片描述

public static void main(String[] args) {
        /*需求：
        * 创建TreeSet集合，并添加3个学生对象
        * 学生对象属性：
            * 姓名、年龄
            * 要求按照学生的年龄进行排序
            * 同年龄按照姓名字母排列（暂不考虑中文）
            * 同姓名，同年龄认为是同一个人
            *
         * 方式一：
            * 默认的排序规则/自然排序
            * Student实现Comparable接口，重写里面的抽象方法，再指定比较规则
            *
         * 方式二：
            * 比较器排序
            * 创建TreeSet对象的时候，传递比较器Comparator指定规则*/

        //0.创建学生对象
        Student s1 = new Student("zhangsan", 23);
        Student s2 = new Student("lisi", 24);
        Student s3 = new Student("wangwu", 25);

        //1.创建集合对象
        TreeSet<Student> ts = new TreeSet<>();

        //2.添加数据
        ts.add(s2);
        ts.add(s1);
        ts.add(s3);

        //3.打印数据
        System.out.println(ts);
    }

package Set;

import java.util.Objects;

public class Student implements Comparable<Student>{
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    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;
    }

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

    @Override
    public int compareTo(Student o) {
        int res = this.getAge() - o.getAge();
        return res;
    }
}

在这里插入图片描述

 public static void main(String[] args) {
        /*
         * 需求：请自行选择比较器排序和自然排序两种方式：
         * 要求：存入四个字符串，c , ab , df , qwer
         * 按照长度排序，如果一样长则按照首字母排序*/

        //0.创建集合
        /*o1:表示当前要添加的元素
         * o2:表示已经在红黑树存在的元素
         * 返回值：
         * 负数：认为要添加的元素是小的，存左边
         * 正数：认为要添加的元素是大的，存右边
         * 0：认为要添加的元素已经存在，舍弃*/
        /*TreeSet<String> ts = new TreeSet<>(new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(String o1, String o2) {
                //按照长度排序
                int i = o1.length() - o2.length();
                //如果一样长则按照首字母排序
                 i = i == 0 ? o1.compareTo(o2) : i;
                return i;
            }
        });*/

        TreeSet<String> ts = new TreeSet<>((o1, o2) -> {
            //按照长度排序
            int i = o1.length() - o2.length();
            //如果一样长则按照首字母排序
            i = i == 0 ? o1.compareTo(o2) : i;
            return i;
        });
        //添加数据
        ts.add("c");
        ts.add("ab");
        ts.add("df");
        ts.add("qwer");

        //打印
        System.out.println(ts); // [c, ab, df, qwer]
    }

在这里插入图片描述

package Set;

public class Student2 implements Comparable<Student2> {
    /*属性：（姓名、年龄、语文成绩、数学成绩、英语成绩）*/
    private String name;
    private int age;
    private int Chinese;
    private int Math;
    private int English;

    public Student2() {
    }

    public Student2(String name, int age, int Chinese, int Math, int English) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.Chinese = Chinese;
        this.Math = Math;
        this.English = English;
    }

    /**
     * 获取
     *
     * @return name
     */
    public String getName() {
        return name;
    }

    /**
     * 设置
     *
     * @param name
     */
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    /**
     * 获取
     *
     * @return age
     */
    public int getAge() {
        return age;
    }

    /**
     * 设置
     *
     * @param age
     */
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    /**
     * 获取
     *
     * @return Chinese
     */
    public int getChinese() {
        return Chinese;
    }

    /**
     * 设置
     *
     * @param Chinese
     */
    public void setChinese(int Chinese) {
        this.Chinese = Chinese;
    }

    /**
     * 获取
     *
     * @return Math
     */
    public int getMath() {
        return Math;
    }

    /**
     * 设置
     *
     * @param Math
     */
    public void setMath(int Math) {
        this.Math = Math;
    }

    /**
     * 获取
     *
     * @return English
     */
    public int getEnglish() {
        return English;
    }

    /**
     * 设置
     *
     * @param English
     */
    public void setEnglish(int English) {
        this.English = English;
    }

    public String toString() {
        return "Student2{name = " + name + ", age = " + age + ", Chinese = " + Chinese + ", Math = " + Math + ", English = " + English + "}";
    }

    /*按照总分从高到低输出到控制台
     * 如果总分一样，按照语文成绩排
     * 如果语文一样，按照数学成绩排
     * 如果数学成绩一样，按照英语成绩排
     * 如果英语成绩一样，按照年龄排
     * 如果年龄一样，按照姓名的字母顺序排
     * 如果都一样，认为是同一个学生，不存*/
    @Override
    public int compareTo(Student2 o) {
        int sum1 = this.getChinese() + this.getMath() + this.getEnglish();
        int sum2 = o.getChinese() + o.getMath() + o.getEnglish();
        //比较总分
        int i = sum1 - sum2;
        //果总分一样，按照语文成绩排
        i = i == 0 ? this.getChinese() - o.getChinese() : i;
        //如果语文一样，按照数学成绩排
        i = i == 0 ? this.getMath() - o.getMath() : i;
        //如果数学成绩一样，按照英语成绩排（可以省略不写）
        i = i == 0 ? this.getEnglish() - o.getEnglish() : i;
        //如果英语成绩一样，按照年龄排
        i = i == 0 ? this.getAge() - o.getAge() : i;
        //如果年龄一样，按照姓名的字母顺序排
        i = i == 0 ? this.getName().compareTo(o.getName()) : i;
        return i;
    }
}

public static void main(String[] args) {
        /*需求：创建5个学生对象
         * 属性：（姓名、年龄、语文成绩、数学成绩、英语成绩）
         * 按照总分从高到低输出到控制台
         * 如果总分一样，按照语文成绩排
         * 如果语文一样，按照数学成绩排
         * 如果数学成绩一样，按照英语成绩排
         * 如果英语成绩一样，按照年龄排
         * 如果年龄一样，按照姓名的字母顺序排
         * 如果都一样，认为是同一个学生，不存。*/

        //0.创建5个学生对象
        Student2 s1 = new Student2("zhangsan", 23, 90, 99, 50);
        Student2 s2 = new Student2("lisi", 24, 90, 98, 50);
        Student2 s3 = new Student2("wangwu", 25, 95, 100, 30);
        Student2 s4 = new Student2("zhaoliu", 26, 60, 99, 70);
        Student2 s5 = new Student2("qianqi", 26, 70, 80, 70);

        //1.创建集合
        TreeSet<Student2> ts = new TreeSet<>();

        //2.添加数据
        ts.add(s1);
        ts.add(s2);
        ts.add(s3);
        ts.add(s4);
        ts.add(s5);

        //3.打印
        //System.out.println(ts);
        Iterator<Student2> it = ts.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Student2 info = it.next();
            int sum = info.getChinese() + info.getMath() + info.getEnglish();
            System.out.println(info + " 总分：" + sum);
        }
        /*Student2{name = qianqi, age = 26, Chinese = 70, Math = 80, English = 70} 总分：220
          Student2{name = wangwu, age = 25, Chinese = 95, Math = 100, English = 30} 总分：225
          Student2{name = zhaoliu, age = 26, Chinese = 60, Math = 99, English = 70} 总分：229
          Student2{name = lisi, age = 24, Chinese = 90, Math = 98, English = 50} 总分：238
          Student2{name = zhangsan, age = 23, Chinese = 90, Math = 99, English = 50} 总分：239*/
    }