day07——集合进阶（Set、Map集合）

YangeIT大约 25 分钟JavaSE进阶

day07——集合进阶（Set、Map集合）

1.Set系列集合

1.1 Set集合入门 ✏️

Set系列集合

Set集合是属于Collection体系下的另一个分支，它的特点如下图所示

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下面我们用代码简单演示一下，每一种Set集合的特点。

//Set<Integer> set = new HashSet<>();//无序、无索引、不重复
//Set<Integer> set = new LinkedHashSet<>(); //有序、无索引、不重复
Set<Integer> set = new TreeSet<>(); //可排序(升序)、无索引、不重复
set.add(666);
set.add(555);
set.add(555);
set.add(888);
set.add(888);
set.add(777);
set.add(777);
System.out.println(set); //[555, 666, 777, 888]
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总结

课堂作业

  1. set集合的特点是什么？🎤

1.2 Set底层原理🍐

底层原理

HashSet集合底层原理

接下来，为了让同学们更加透彻的理解HashSet为什么可以去重，我们来看一下它的底层原理。

HashSet集合底层是基于哈希表实现的，哈希表根据JDK版本的不同，也是有点区别的

  • JDK8以前：哈希表 = 数组+链表
  • JDK8以后：哈希表 = 数组+链表+红黑树
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我们发现往HashSet集合中存储元素时，底层调用了元素的两个方法：

一个是hashCode方法获取元素的hashCode值（哈希值）；

另一个是调用了元素的equals方法，用来比较新添加的元素和集合中已有的元素是否相同。

  • 只有新添加元素的hashCode值 和集合中以后元素的hashCode值相同、新添加的元素 调用equals方法和集合中已有元素比较结果为true, 才认为元素重复。
  • 如果hashCode值相同，equals比较不同 ，则以链表的形式连接在数组的同一个索引为位置（如上图所示）

在JDK8开始后，为了提高性能，当链表的长度超过8时，就会把链表转换为红黑树，如下图所示：

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1666171011761

总结

课堂作业

  1. 说说HashSet底层的原理🎤
  2. 说说HashSet去重的原理
  3. 说说LinkedHashSet为什么能有序！？说说底层实现?

1.3 TreeSet集合

TreeSet集合

TreeSet集合的特点是可以对元素进行排序，但是必须指定元素的排序规则。

如果往集合中存储String类型的元素，或者Integer类型的元素，它们本身就具备排序规则，所以直接就可以排序。

Set<Integer> set1= new TreeSet<>();
set1.add(8);
set1.add(6);
set1.add(4);
set1.add(3);
set1.add(7);
set1.add(1);
set1.add(5);
set1.add(2);
System.out.println(set1); //[1,2,3,4,5,6,7,8]

Set<Integer> set2= new TreeSet<>();
set2.add("a");
set2.add("c");
set2.add("e");
set2.add("b");
set2.add("d");
set2.add("f");
set2.add("g");
System.out.println(set1); //[a,b,c,d,e,f,g]

如果往TreeSet集合中存储自定义类型的元素 ，比如说Student类型，则需要我们自己指定排序规则，否则会出现异常。

//创建TreeSet集合，元素为Student类型
Set<Student> students = new TreeSet<>();

//创建4个Student对象
Student s1 = new Student("至尊宝",20, 169.6);
Student s2 = new Student("紫霞",23, 169.8);
Student s3 = new Student("蜘蛛精",23, 169.6);
Student s4 = new Student("牛魔王",48, 169.6);

//添加Studnet对象到集合
students.add(s1);
students.add(s2);
students.add(s3);
students.add(s4);
System.out.println(students);

此时运行代码，会直接报错。原因是TreeSet不知道按照什么条件对Student对象来排序。

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代码操作

我们想要告诉TreeSet集合按照指定的规则排序，有两种办法：

第一种：让元素的类实现Comparable接口，重写compareTo方法

第二种：在创建TreeSet集合时，通过构造方法传递Compartor比较器对象

  • 排序方式1： 我们先来演示第一种排序方式:

让元素的类实现Comparable接口，重写compareTo方法

//第一步：先让Student类，实现Comparable接口
//注意：Student类的对象是作为TreeSet集合的元素的
public class Student implements Comparable<Student>{
    private String name;
    private int age;
    private double height;
	//无参数构造方法
    public Student(){}
    //全参数构造方法
    public Student(String name, int age, double height){
        this.name=name;
        this.age=age;
        this.height=height;
    }
    //...get、set、toString()方法自己补上..
    
    //第二步：重写compareTo方法
    //按照年龄进行比较，只需要在方法中让this.age和o.age相减就可以。
    /*
    原理：
    在往TreeSet集合中添加元素时，add方法底层会调用compareTo方法，根据该方法的
    结果是正数、负数、还是零，决定元素放在后面、前面还是不存。
    */
    @Override
    public int compareTo(Student o) {
        //this：表示将要添加进去的Student对象
        //o: 表示集合中已有的Student对象
        return this.age-o.age;
    }
}
 























 
 
 
 
 

此时，再运行测试类，结果如下

Student{name='至尊宝', age=20, height=169.6}
Student{name='紫霞', age=20, height=169.8}
Student{name='蜘蛛精', age=23, height=169.6}
Student{name='牛魔王', age=48, height=169.6}

总结

最后，将所有的Collection集合总结一下，要求大家掌握每一种集合的特点，以及他们的体系结构。

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好了，关于Collection集合，到这里就学习完了。

1.4 并发修改异常❤️

并发修改异常

学完Collection集合后，还有一个小问题需要给同学们补充说明一下，那就是在使用迭代器遍历集合时，可能存在并发修改异常 。

我们先把这个异常用代码演示出来，再解释一下为什么会有这个异常产生

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("王麻子");
list.add("小李子");
list.add("李爱花");
list.add("张全蛋");
list.add("晓李");
list.add("李玉刚");
System.out.println(list); // [王麻子, 小李子, 李爱花, 张全蛋, 晓李, 李玉刚]

//需求：找出集合中带"李"字的姓名，并从集合中删除
Iterator<String> it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
    String name = it.next();
    if(name.contains("李")){
        list.remove(name);
    }
}
System.out.println(list);














 



运行上面的代码，会出现下面的异常。这就是并发修改异常

1666174432223
1666174432223

为什么会出现这个异常呢？ 👇

那是因为迭代器遍历机制，规定迭代器遍历集合的同时，不允许集合自己去增删元素，否则就会出现这个异常。

怎么解决这个问题呢？ 👇

不使用集合的删除方法，而是使用迭代器的删除方法，代码如下：

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("王麻子");
list.add("小李子");
list.add("李爱花");
list.add("张全蛋");
list.add("晓李");
list.add("李玉刚");
System.out.println(list); // [王麻子, 小李子, 李爱花, 张全蛋, 晓李, 李玉刚]

//需求：找出集合中带"李"字的姓名，并从集合中删除
Iterator<String> it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
    String name = it.next();
    if(name.contains("李")){
        //list.remove(name);
        it.remove(); //当前迭代器指向谁，就删除谁
    }
}
System.out.println(list);















 



总结

课堂作业

  1. 什么是并发修改异常，怎么避免并发修改异常！！🎤

2.Collection的其他操作

相关信息

各位同学，前面我们已经把Collection家族的集合都学习完了。为了更加方便的对Collection集合进行操作，今天我们还要学习一个操作Collection集合的工具类，叫做Collections。但是Collections工具类中需要用到一个没有学过的小知识点，叫做可变参数，所以必须先学习这个前置知识可变参数，再学习Collections工具类，最后再利用这个工具类做一个综合案例。

2.1 可变参数 🍐

可变参数

关于可变参数我们首先要知道它是什么，然后要知道它的本质。 搞清楚这两个问题，可变参数就算你学明白了。🆗

  • 可变参数是一种特殊的形式参数 ，定义在方法、构造器的形参列表处 ，它可以让方法接收多个同类型 的实际参数。

  • 可变参数在方法内部， 本质上是一个数组

接下来，我们编写代码来演示一下

public class ParamTest{
    public static void main(String[] args){
        //不传递参数，下面的nums长度则为0, 打印元素是[]
        test();	
        
        //传递3个参数，下面的nums长度为3，打印元素是[10, 20, 30]
        test(10,20,30); 
        
        //传递一个数组，下面数组长度为4，打印元素是[10,20,30,40] 
        int[] arr = new int[]{10,20,30,40}
        test(arr); 
    }
    
    public static void test(int...nums){
        //可变参数在方法内部，本质上是一个数组
        System.out.println(nums.length);
        System.out.println(Arrays.toString(nums));
        System.out.println("----------------");
    }
}













 






最后还有一些错误写法，需要让大家写代码时注意一下，不要这么写哦！！！

  • 一个形参列表中，只能有一个可变参数；否则会报错 👇 1667194652653
  • 一个形参列表中如果多个参数，可变参数需要写在最后；否则会报错👇 1667194696892

总结

课堂作业

  1. 可变参数的本质是什么？🎤
  2. 使用可变参数有什么注意事项？

2.2 Collections工具类

Collections工具类

有了可变参数的基础，我们再学习Collections这个工具类就好理解了，因为这个工具类的方法中会用到可变参数。

注意Collections并不是集合，它比Collection多了一个s，一般后缀为s的类很多都是工具类。这里的Collections是用来操作Collection的工具类。它提供了一些好用的静态方法，如下

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1667195108724

我们把这些方法用代码来演示一下：

public class CollectionsTest{
    public static void main(String[] args){
        //1.public static <T> boolean addAll(Collection<? super T> c, T...e)
        List<String> names = new ArrayList<>();
        Collections.addAll(names, "张三","王五","李四", "张麻子");
        System.out.println(names);
        
        //2.public static void shuffle(List<?> list)：对集合打乱顺序
        Collections.shuffle(names);
        System.out.println(names);
        
        //3.public static <T> void short(List<T list): 对List集合排序
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(3);
        list.add(5);
        list.add(2);
        Collections.sort(list);
        System.out.println(list);
    }
}

代码操作

上面我们往集合中存储的元素要么是Stirng类型，要么是Integer类型，他们本来就有一种自然顺序所以可以直接排序。但是如果我们往List集合中存储Student对象，这个时候想要对List集合进行排序自定义比较规则的。指定排序规则有两种方式，如下：

排序方式1：让元素实现Comparable接口，重写compareTo方法

比如现在想要往集合中存储Studdent对象，首先需要准备一个Student类Student类之前案例写过了，实现Comparable接口。

public class Student implements Comparable<Student>{
    private String name;
    private int age;
    private double height;
    
     //排序时：底层会自动调用此方法，this和o表示需要比较的两个对象
    @Override
    public int compareTo(Student o){
        //需求：按照年龄升序排序
        //如果返回正数：说明左边对象的年龄>右边对象的年龄
        //如果返回负数：说明左边对象的年龄<右边对象的年龄，
        //如果返回0：说明左边对象的年龄和右边对象的年龄相同
        return this.age - o.age;
    }
    
    //...getter、setter、constructor..
}







 
 
 
 
 
 




然后再使用Collections.sort(list集合)对List集合排序，如下：

//3.public static <T> void short(List<T list): 对List集合排序
List<Student> students = new ArrayList<>();
students.add(new Student("蜘蛛精",23,169.7));
students.add(new Student("紫霞",22,169.8));
students.add(new Student("紫霞",22,169.8));
students.add(new Student("至尊宝",26,169.5));

/*
原理：sort方法底层会遍历students集合中的每一个元素，采用排序算法，将任意两个元素两两比较；
	每次比较时，会用一个Student对象调用compareTo方法和另一个Student对象进行比较；
	根据compareTo方法返回的结果是正数、负数，零来决定谁大，谁小，谁相等，重新排序元素的位置
	
	注意：这些都是sort方法底层自动完成的，想要完全理解，必须要懂排序算法才行；
*/
Collections.sort(students);	
System.out.println(students);

2.3 斗地主案例

斗地主案例

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1667306432458

我们先分析一下业务需求：

  • 总共有54张牌，每一张牌有花色和点数两个属性、为了排序还可以再加一个序号
  • 点数可以是：“3”,"4","5","6","7","8","9","10","J","Q","K","A","2"
  • 花色可以是：“♣”,"♠","♥","♦"
  • 斗地主时：三个玩家没人手里17张牌，剩余3张牌作为底牌
第一步：为了表示每一张牌有哪些属性，首先应该新建一个扑克牌的类
第二步：启动游戏时，就应该提前准备好54张牌
第三步：接着再完全洗牌、发牌、捋牌、看牌的业务逻辑

代码操作

先来完成第一步，定义一个扑克类Card

public class Card {
    private String number;
    private String color;
    // 每张牌是存在大小的。
    private int size; // 0 1 2 ....

    public Card() {
    }

    public Card(String number, String color, int size) {
        this.number = number;
        this.color = color;
        this.size = size;
    }

    public String getNumber() {
        return number;
    }

    public void setNumber(String number) {
        this.number = number;
    }

    public String getColor() {
        return color;
    }

    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }

    public int getSize() {
        return size;
    }

    public void setSize(int size) {
        this.size = size;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return color + number ;
    }
}

总结

课堂作业

  1. 参考代码完成案例🎤

3.Map集合

3.1 Map概述体系

Map概述体系

各位同学，前面我们已经把单列集合学习完了，接下来我们要学习的是双列集合。首先我们还是先认识一下什么是双列集合。

所谓双列集合，就是说集合中的元素是一对一对的。Map集合中的每一个元素是以key=value的形式存在的，一个key=value就称之为一个键值对，而且在Java中有一个类叫Entry类，Entry的对象用来表示键值对对象。

所有的Map集合有如下的 特点： 键不能重复，值可以重复，每一个键只能找到自己对应的值。

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下面我们先写一个Map集合，保存几个键值对，体验一下Map集合的特点

public class MapTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        // Map<String, Integer> map = new HashMap<>(); // 一行经典代码。 按照键 无序，不重复，无索引。
        Map<String, Integer> map = new LinkedHashMap<>(); // 有序，不重复，无索引。
        map.put("手表", 100);
        map.put("手表", 220); // 后面重复的数据会覆盖前面的数据（键）
        map.put("手机", 2);
        map.put("Java", 2);
        map.put(null, null);
        System.out.println(map);

        Map<Integer, String> map1 = new TreeMap<>(); // 可排序，不重复，无索引
        map1.put(23, "Java");
        map1.put(23, "MySQL");
        map1.put(19, "李四");
        map1.put(20, "王五");
        System.out.println(map1);
    }
}
运行结果
运行结果

Map集合也有很多种，在Java中使用不同的类来表示的，每一种Map集合其键的特点是有些差异的，值是键的一个附属值，所以我们只关注键的特点 就可以了。

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关于Map集合是什么，以及Map集合的体系我们先了解到这里，接下来就具体学习一下Map集合的通用方法。

总结

课堂作业

  1. Map集合的特点?🎤
  2. 开发用过最多的Map集合叫什么名字？ 它有什么特点？
  3. 根据下图，完成map常用方法的练习： 1667308854001

3.3 Map集合遍历方式 ✏️

Map集合遍历方式

Map集合一共有三种遍历方式，我们先来学习第一种，他需要用到下面的两个方法

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/**
 *  目标：掌握Map集合的遍历方式1：键找值
 */
public class MapTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        // 准备一个Map集合。
        Map<String, Double> map = new HashMap<>();
        map.put("蜘蛛精", 162.5);
        map.put("蜘蛛精", 169.8);
        map.put("紫霞", 165.8);
        map.put("至尊宝", 169.5);
        map.put("牛魔王", 183.6);
        System.out.println(map);
        // map = {蜘蛛精=169.8, 牛魔王=183.6, 至尊宝=169.5, 紫霞=165.8}

        // 1、获取Map集合的全部键
        Set<String> keys = map.keySet();
        // System.out.println(keys);
        // [蜘蛛精, 牛魔王, 至尊宝, 紫霞]
        //         key
        // 2、遍历全部的键，根据键获取其对应的值
        for (String key : keys) {
            // 根据键获取对应的值
            double value = map.get(key);
            System.out.println(key + "=====>" + value);
        }
    }
}

总结

课堂作业

  1. 根据上述提示，使用3中遍历方式遍历输出元素信息🎤

3.4 Map集合案例 🍐 ✏️

Map集合案例

学习完Map集合的基本用法之后，接下来我们做一个综合案例，将Map集合运用一下。

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先分析需求，再考虑怎么用代码实现：👇

  1. 首先可以将80个学生选择的景点放到一个集合中去（也就是说，集合中的元素是80个任意的ABCD元素）
  2. 准备一个Map集合用来存储景点，以及景点被选择的次数
  3. 遍历80个学生选择景点的集合，得到每一个景点，判断Map集合中是否包含该景点
    • 如果不包含，则存储"景点=1"
    • 如果包含，则存获取该景点原先的值，再存储"景点=原来的值+1"; 此时新值会覆盖旧值
/**
 * 目标：完成Map集合的案例：统计投票人数。
 */
public class MapDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
        // 1、把80个学生选择的景点数据拿到程序中来。
        List<String> data = new ArrayList<>();
        String[] selects = {"A", "B", "C", "D"};
        Random r = new Random();
        for (int i = 1; i <= 80; i++) {
            // 每次模拟一个学生选择一个景点，存入到集合中去。
            int index = r.nextInt(4); // 0 1 2 3
            data.add(selects[index]);
        }
        System.out.println("学生投票情况:"+data);

        // 2、开始统计每个景点的投票人数
        // 准备一个Map集合用于统计最终的结果
        Map<String, Integer> result = new HashMap<>();

        // 3、开始遍历80个景点数据
        for (String s : data) {
            // 问问Map集合中是否存在该景点
            if(result.containsKey(s)){
                // 说明这个景点之前统计过。其值+1. 存入到Map集合中去
                result.put(s, result.get(s) + 1);
            }else {
                // 说明这个景点是第一次统计，存入"景点=1"
                result.put(s, 1);
            }
        }
          System.out.println("投票汇总情况:"+result);
    }
}
运行截图
运行截图

课后作业

🚩 1. 重点完成上述的课堂作业

  1. 晚自习第一节课的前30分钟，总结完毕之后，每个同学先必须梳理今日知识点 (记得写不知道的，以及感恩三件事)；整理好的笔记可以发给组长，组长交给班长，意在培养大家总结的能力）

  2. 晚自习第一节课的后30分钟开始练习（记住：程序员是代码堆起来的）：

    • 先要把今天的所有案例或者课堂练习，如果没练完的，练完他
    • 完成讲师发送在班级群中的作业，提交位置关注群里
    • 不懂要多问，问同学，问老师，问百度，都可以！！ 独自解决分析问题，解决问题的能力-----编程思维！！

  3. 剩余的时间：预习第二天的知识，预习的时候一定要注意：

  • 预习不是学习，不要死看第二天的视频（很容易出现看了白看，为了看视频而看视频）
  • 预习看第二天的笔记，把笔记中标注重要的知识，可以找到预习视频，先看一遍，如果不懂的 ，记住做好标注。
焱哥的博客
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