第一章 Iterator迭代器

1.1 Iterator接口

在程序開發(fā)中，經(jīng)常需要遍歷集合中的所有元素。針對這種需求，JDK專門提供了一個(gè)接口java.util.Iterator。

想要遍歷Collection集合，那么就要獲取該集合迭代器完成迭代操作，下面介紹一下獲取迭代器的方法：

• public Iterator iterator(): 獲取集合對應(yīng)的迭代器，用來遍歷集合中的元素的。

下面介紹一下迭代的概念：

• 迭代：即Collection集合元素的通用獲取方式。在取元素之前先要判斷集合中有沒有元素，如果有，就把這個(gè)元素取出來，繼續(xù)在判斷，如果還有就再取出出來。一直把集合中的所有元素全部取出。這種取出方式專業(yè)術(shù)語稱為迭代。

Iterator接口的常用方法如下：

• public E next():返回迭代的下一個(gè)元素。
• public boolean hasNext():如果仍有元素可以迭代，則返回 true。

接下來我們通過案例學(xué)習(xí)如何使用Iterator迭代集合中元素：

public class IteratorDemo {public static void main(String[] args) {// 使用多態(tài)方式 創(chuàng)建對象Collection<String> coll = new ArrayList<String>();// 添加元素到集合coll.add("串串星人");coll.add("吐槽星人");coll.add("汪星人");//遍歷//使用迭代器 遍歷 每個(gè)集合對象都有自己的迭代器Iterator<String> it = coll.iterator();// 泛型指的是 迭代出 元素的數(shù)據(jù)類型while(it.hasNext()){ //判斷是否有迭代元素String s = it.next();//獲取迭代出的元素System.out.println(s);}} }

tips:

在進(jìn)行集合元素獲取時(shí)，如果集合中已經(jīng)沒有元素了，還繼續(xù)使用迭代器的next方法，將會(huì)拋出java.util.NoSuchElementException沒有集合元素異常。

在進(jìn)行集合元素獲取時(shí)，如果添加或移除集合中的元素 , 將無法繼續(xù)迭代 , 將會(huì)拋出ConcurrentModificationException并發(fā)修改異常.

1.2 迭代器的實(shí)現(xiàn)原理

我們在之前案例已經(jīng)完成了Iterator遍歷集合的整個(gè)過程。當(dāng)遍歷集合時(shí)，首先通過調(diào)用t集合的iterator()方法獲得迭代器對象，然后使用hashNext()方法判斷集合中是否存在下一個(gè)元素，如果存在，則調(diào)用next()方法將元素取出，否則說明已到達(dá)了集合末尾，停止遍歷元素。

Iterator迭代器對象在遍歷集合時(shí)，內(nèi)部采用指針的方式來跟蹤集合中的元素，為了讓初學(xué)者能更好地理解迭代器的工作原理，接下來通過一個(gè)圖例來演示Iterator對象迭代元素的過程：

在調(diào)用Iterator的next方法之前，迭代器的索引位于第一個(gè)元素之前，不指向任何元素，當(dāng)?shù)谝淮握{(diào)用迭代器的next方法后，迭代器的索引會(huì)向后移動(dòng)一位，指向第一個(gè)元素并將該元素返回，當(dāng)再次調(diào)用next方法時(shí)，迭代器的索引會(huì)指向第二個(gè)元素并將該元素返回，依此類推，直到hasNext方法返回false，表示到達(dá)了集合的末尾，終止對元素的遍歷。

第二章 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

2.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)介紹

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) : 數(shù)據(jù)用什么樣的方式組合在一起。

2.2 常見數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的常用結(jié)構(gòu)有：棧、隊(duì)列、數(shù)組、鏈表和紅黑樹。我們分別來了解一下：

棧

• 棧：stack,又稱堆棧，它是運(yùn)算受限的線性表，其限制是僅允許在標(biāo)的一端進(jìn)行插入和刪除操作，不允許在其他任何位置進(jìn)行添加、查找、刪除等操作。

簡單的說：采用該結(jié)構(gòu)的集合，對元素的存取有如下的特點(diǎn)

• 先進(jìn)后出（即，存進(jìn)去的元素，要在后它后面的元素依次取出后，才能取出該元素）。例如，子彈壓進(jìn)彈夾，先壓進(jìn)去的子彈在下面，后壓進(jìn)去的子彈在上面，當(dāng)開槍時(shí)，先彈出上面的子彈，然后才能彈出下面的子彈。
• 棧的入口、出口的都是棧的頂端位置。

這里兩個(gè)名詞需要注意：

• 壓棧：就是存元素。即，把元素存儲(chǔ)到棧的頂端位置，棧中已有元素依次向棧底方向移動(dòng)一個(gè)位置。
• 彈棧：就是取元素。即，把棧的頂端位置元素取出，棧中已有元素依次向棧頂方向移動(dòng)一個(gè)位置。

隊(duì)列

• 隊(duì)列：queue,簡稱隊(duì)，它同堆棧一樣，也是一種運(yùn)算受限的線性表，其限制是僅允許在表的一端進(jìn)行插入，而在表的另一端進(jìn)行刪除。

簡單的說，采用該結(jié)構(gòu)的集合，對元素的存取有如下的特點(diǎn)：

• 先進(jìn)先出（即，存進(jìn)去的元素，要在后它前面的元素依次取出后，才能取出該元素）。例如，小火車過山洞，車頭先進(jìn)去，車尾后進(jìn)去；車頭先出來，車尾后出來。
• 隊(duì)列的入口、出口各占一側(cè)。例如，下圖中的左側(cè)為入口，右側(cè)為出口。
  

數(shù)組

• 數(shù)組:Array,是有序的元素序列，數(shù)組是在內(nèi)存中開辟一段連續(xù)的空間，并在此空間存放元素。就像是一排出租屋，有100個(gè)房間，從001到100每個(gè)房間都有固定編號，通過編號就可以快速找到租房子的人。

簡單的說,采用該結(jié)構(gòu)的集合，對元素的存取有如下的特點(diǎn)：

• 查找元素快：通過索引，可以快速訪問指定位置的元素
  

• 增刪元素慢

• 指定索引位置增加元素：需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新數(shù)組，將指定新元素存儲(chǔ)在指定索引位置，再把原數(shù)組元素根據(jù)索引，復(fù)制到新數(shù)組對應(yīng)索引的位置。如下圖
  

• **指定索引位置刪除元素：**需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新數(shù)組，把原數(shù)組元素根據(jù)索引，復(fù)制到新數(shù)組對應(yīng)索引的位置，原數(shù)組中指定索引位置元素不復(fù)制到新數(shù)組中。如下圖
  

鏈表

• 鏈表:linked list,由一系列結(jié)點(diǎn)node（鏈表中每一個(gè)元素稱為結(jié)點(diǎn)）組成，結(jié)點(diǎn)可以在運(yùn)行時(shí)i動(dòng)態(tài)生成。每個(gè)結(jié)點(diǎn)包括兩個(gè)部分：一個(gè)是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)元素的數(shù)據(jù)域，另一個(gè)是存儲(chǔ)下一個(gè)結(jié)點(diǎn)地址的指針域。我們常說的鏈表結(jié)構(gòu)有單向鏈表與雙向鏈表，那么這里給大家介紹的是單向鏈表。
  

簡單的說，采用該結(jié)構(gòu)的集合，對元素的存取有如下的特點(diǎn)：

• 多個(gè)結(jié)點(diǎn)之間，通過地址進(jìn)行連接。例如，多個(gè)人手拉手，每個(gè)人使用自己的右手拉住下個(gè)人的左手，依次類推，這樣多個(gè)人就連在一起了。

• 查找元素慢：想查找某個(gè)元素，需要通過連接的節(jié)點(diǎn)，依次向后查找指定元素

• 增刪元素快：
  

  樹是有很多節(jié)點(diǎn)組成的

2.3. 樹基本結(jié)構(gòu)介紹

樹具有的特點(diǎn)：

每一個(gè)節(jié)點(diǎn)有零個(gè)或者多個(gè)子節(jié)點(diǎn)

沒有父節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)稱之為根節(jié)點(diǎn)，一個(gè)樹最多有一個(gè)根節(jié)點(diǎn)。

每一個(gè)非根節(jié)點(diǎn)有且只有一個(gè)父節(jié)點(diǎn)

名詞含義

節(jié)點(diǎn)	指樹中的一個(gè)元素
節(jié)點(diǎn)的度	節(jié)點(diǎn)擁有的子樹的個(gè)數(shù)，二叉樹的度不大于2
葉子節(jié)點(diǎn)	度為0的節(jié)點(diǎn)，也稱之為終端結(jié)點(diǎn)
高度	葉子結(jié)點(diǎn)的高度為1，葉子結(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)高度為2，以此類推，根節(jié)點(diǎn)的高度最高
層	根節(jié)點(diǎn)在第一層，以此類推
父節(jié)點(diǎn)	若一個(gè)節(jié)點(diǎn)含有子節(jié)點(diǎn)，則這個(gè)節(jié)點(diǎn)稱之為其子節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)
子節(jié)點(diǎn)	子節(jié)點(diǎn)是父節(jié)點(diǎn)的下一層節(jié)點(diǎn)
兄弟節(jié)點(diǎn)	擁有共同父節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)互稱為兄弟節(jié)點(diǎn)

二叉樹

如果樹中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)不超過2，那么該樹就是一個(gè)二叉樹。

二叉查找樹/二叉排序樹

二叉查找樹的特點(diǎn)：

左子樹上所有的節(jié)點(diǎn)的值均小于等于他的根節(jié)點(diǎn)的值

右子樹上所有的節(jié)點(diǎn)值均大于或者等于他的根節(jié)點(diǎn)的值

每一個(gè)子節(jié)點(diǎn)最多有兩個(gè)子樹

案例演示(20,18,23,22,17,24,19)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)過程；

增刪改查的性能都很高！！！

遍歷獲取元素的時(shí)候可以按照"左中右"的順序進(jìn)行遍歷；

注意：二叉查找樹存在的問題：會(huì)出現(xiàn)"瘸子"的現(xiàn)象，影響查詢效率。

平衡二叉樹

（基于查找二叉樹，但是讓樹不要太高，盡量讓樹的元素均衡分布。這樣綜合性能就高了）

概述

為了避免出現(xiàn)"瘸子"的現(xiàn)象，減少樹的高度，提高我們的搜素效率，又存在一種樹的結(jié)構(gòu)：“平衡二叉樹”

規(guī)則：它的左右兩個(gè)子樹的高度差的絕對值不超過1，并且左右兩個(gè)子樹都是一棵平衡二叉樹

如下圖所示：

如下圖所示，左圖是一棵平衡二叉樹，根節(jié)點(diǎn)10，左右兩子樹的高度差是1，而右圖，雖然根節(jié)點(diǎn)左右兩子樹高度差是0，但是右子樹15的左右子樹高度差為2，不符合定義，

所以右圖不是一棵平衡二叉樹。

旋轉(zhuǎn)

在構(gòu)建一棵平衡二叉樹的過程中，當(dāng)有新的節(jié)點(diǎn)要插入時(shí)，檢查是否因插入后而破壞了樹的平衡，如果是，則需要做旋轉(zhuǎn)去改變樹的結(jié)構(gòu)。

左旋：

左旋就是將節(jié)點(diǎn)的右支往左拉，右子節(jié)點(diǎn)變成父節(jié)點(diǎn)，并把晉升之后多余的左子節(jié)點(diǎn)出讓給降級節(jié)點(diǎn)的右子節(jié)點(diǎn)；

右旋：

將節(jié)點(diǎn)的左支往右拉，左子節(jié)點(diǎn)變成了父節(jié)點(diǎn)，并把晉升之后多余的右子節(jié)點(diǎn)出讓給降級節(jié)點(diǎn)的左子節(jié)點(diǎn)

舉個(gè)例子，像上圖是否平衡二叉樹的圖里面，左圖在沒插入前"19"節(jié)點(diǎn)前，該樹還是平衡二叉樹，但是在插入"19"后，導(dǎo)致了"15"的左右子樹失去了"平衡"，

所以此時(shí)可以將"15"節(jié)點(diǎn)進(jìn)行左旋，讓"15"自身把節(jié)點(diǎn)出讓給"17"作為"17"的左樹，使得"17"節(jié)點(diǎn)左右子樹平衡，而"15"節(jié)點(diǎn)沒有子樹，左右也平衡了。如下圖，

由于在構(gòu)建平衡二叉樹的時(shí)候，當(dāng)有新節(jié)點(diǎn)插入時(shí)，都會(huì)判斷插入后時(shí)候平衡，這說明了插入新節(jié)點(diǎn)前，都是平衡的，也即高度差絕對值不會(huì)超過1。當(dāng)新節(jié)點(diǎn)插入后，

有可能會(huì)有導(dǎo)致樹不平衡，這時(shí)候就需要進(jìn)行調(diào)整，而可能出現(xiàn)的情況就有4種，分別稱作左左，左右，右左，右右。

左左

左左即為在原來平衡的二叉樹上，在節(jié)點(diǎn)的左子樹的左子樹下，有新節(jié)點(diǎn)插入，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)的左右子樹的高度差為2，如下即為"10"節(jié)點(diǎn)的左子樹"7"，的左子樹"4"，插入了節(jié)點(diǎn)"5"或"3"導(dǎo)致失衡。

左左調(diào)整其實(shí)比較簡單，只需要對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行右旋即可，如下圖，對節(jié)點(diǎn)"10"進(jìn)行右旋，

左右

左右即為在原來平衡的二叉樹上，在節(jié)點(diǎn)的左子樹的右子樹下，有新節(jié)點(diǎn)插入，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)的左右子樹的高度差為2，如上即為"11"節(jié)點(diǎn)的左子樹"7"，的右子樹"9"，

插入了節(jié)點(diǎn)"10"或"8"導(dǎo)致失衡。

左右的調(diào)整就不能像左左一樣，進(jìn)行一次旋轉(zhuǎn)就完成調(diào)整。我們不妨先試著讓左右像左左一樣對"11"節(jié)點(diǎn)進(jìn)行右旋，結(jié)果圖如下，右圖的二叉樹依然不平衡，而右圖就是接下來要

講的右左，即左右跟右左互為鏡像，左左跟右右也互為鏡像。

左右這種情況，進(jìn)行一次旋轉(zhuǎn)是不能滿足我們的條件的，正確的調(diào)整方式是，將左右進(jìn)行第一次旋轉(zhuǎn)，將左右先調(diào)整成左左，然后再對左左進(jìn)行調(diào)整，從而使得二叉樹平衡。

即先對上圖的節(jié)點(diǎn)"7"進(jìn)行左旋，使得二叉樹變成了左左，之后再對"11"節(jié)點(diǎn)進(jìn)行右旋，此時(shí)二叉樹就調(diào)整完成，如下圖:

右左

右左即為在原來平衡的二叉樹上，在節(jié)點(diǎn)的右子樹的左子樹下，有新節(jié)點(diǎn)插入，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)的左右子樹的高度差為2，如上即為"11"節(jié)點(diǎn)的右子樹"15"，的左子樹"13"，

插入了節(jié)點(diǎn)"12"或"14"導(dǎo)致失衡。

前面也說了，右左跟左右其實(shí)互為鏡像，所以調(diào)整過程就反過來，先對節(jié)點(diǎn)"15"進(jìn)行右旋，使得二叉樹變成右右，之后再對"11"節(jié)點(diǎn)進(jìn)行左旋，此時(shí)二叉樹就調(diào)整完成，如下圖:

右右

右右即為在原來平衡的二叉樹上，在節(jié)點(diǎn)的右子樹的右子樹下，有新節(jié)點(diǎn)插入，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)的左右子樹的高度差為2，如下即為"11"節(jié)點(diǎn)的右子樹"13"，的左子樹"15"，插入了節(jié)點(diǎn)

"14"或"19"導(dǎo)致失衡。

右右只需對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行一次左旋即可調(diào)整平衡，如下圖，對"11"節(jié)點(diǎn)進(jìn)行左旋。

紅黑樹

就是平衡的二叉查找樹！！

概述

紅黑樹是一種自平衡的二叉查找樹，是計(jì)算機(jī)科學(xué)中用到的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它是在1972年由Rudolf Bayer發(fā)明的，當(dāng)時(shí)被稱之為平衡二叉B樹，后來，在1978年被

Leoj.Guibas和Robert Sedgewick修改為如今的"紅黑樹"。它是一種特殊的二叉查找樹，紅黑樹的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)上都有存儲(chǔ)位表示節(jié)點(diǎn)的顏色，可以是紅或者黑；

紅黑樹不是高度平衡的，它的平衡是通過"紅黑樹的特性"進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的；

紅黑樹的特性：

每一個(gè)節(jié)點(diǎn)或是紅色的，或者是黑色的。

根節(jié)點(diǎn)必須是黑色

每個(gè)葉節(jié)點(diǎn)(Nil)是黑色的；（如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)沒有子節(jié)點(diǎn)或者父節(jié)點(diǎn)，則該節(jié)點(diǎn)相應(yīng)的指針屬性值為Nil，這些Nil視為葉節(jié)點(diǎn)）

如果某一個(gè)節(jié)點(diǎn)是紅色，那么它的子節(jié)點(diǎn)必須是黑色(不能出現(xiàn)兩個(gè)紅色節(jié)點(diǎn)相連的情況)

對每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，從該節(jié)點(diǎn)到其所有后代葉節(jié)點(diǎn)的簡單路徑上，均包含相同數(shù)目的黑色節(jié)點(diǎn)；

如下圖所示就是一個(gè)

在進(jìn)行元素插入的時(shí)候，和之前一樣； 每一次插入完畢以后，使用黑色規(guī)則進(jìn)行校驗(yàn)，如果不滿足紅黑規(guī)則，就需要通過變色，左旋和右旋來調(diào)整樹，使其滿足紅黑規(guī)則；

第三章 List接口

我們掌握了Collection接口的使用后，再來看看Collection接口中的子類，他們都具備那些特性呢？

接下來，我們一起學(xué)習(xí)Collection中的常用幾個(gè)子類（java.util.List集合、java.util.Set集合）。

3.1 List接口介紹

java.util.List接口繼承自Collection接口，是單列集合的一個(gè)重要分支，習(xí)慣性地會(huì)將實(shí)現(xiàn)了List接口的對象稱為List集合。在List集合中允許出現(xiàn)重復(fù)的元素，所有的元素是以一種線性方式進(jìn)行存儲(chǔ)的，在程序中可以通過索引來訪問集合中的指定元素。另外，List集合還有一個(gè)特點(diǎn)就是元素有序，即元素的存入順序和取出順序一致。

看完API，我們總結(jié)一下：

List接口特點(diǎn)：

它是一個(gè)元素存取有序的集合。例如，存元素的順序是11、22、33。那么集合中，元素的存儲(chǔ)就是按照11、22、33的順序完成的）。

它是一個(gè)帶有索引的集合，通過索引就可以精確的操作集合中的元素（與數(shù)組的索引是一個(gè)道理）。

集合中可以有重復(fù)的元素，通過元素的equals方法，來比較是否為重復(fù)的元素。

tips:我們在基礎(chǔ)班的時(shí)候已經(jīng)學(xué)習(xí)過List接口的子類java.util.ArrayList類，該類中的方法都是來自List中定義。

3.2 List接口中常用方法

List作為Collection集合的子接口，不但繼承了Collection接口中的全部方法，而且還增加了一些根據(jù)元素索引來操作集合的特有方法，如下：

• public void add(int index, E element): 將指定的元素，添加到該集合中的指定位置上。
• public E get(int index):返回集合中指定位置的元素。
• public E remove(int index): 移除列表中指定位置的元素, 返回的是被移除的元素。
• public E set(int index, E element):用指定元素替換集合中指定位置的元素,返回值的更新前的元素。

List集合特有的方法都是跟索引相關(guān)，我們在基礎(chǔ)班都學(xué)習(xí)過。

tips:我們之前學(xué)習(xí)Colletion體系的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)List集合下有很多集合，它們的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)不同，這樣就導(dǎo)致了這些集合它們有各自的特點(diǎn)，供我們在不同的環(huán)境下使用，那么常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有哪些呢？在下一章我們來介紹：

3.3 ArrayList集合

java.util.ArrayList集合數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的結(jié)構(gòu)是數(shù)組結(jié)構(gòu)。元素增刪慢，查找快，由于日常開發(fā)中使用最多的功能為查詢數(shù)據(jù)、遍歷數(shù)據(jù)，所以ArrayList是最常用的集合。

許多程序員開發(fā)時(shí)非常隨意地使用ArrayList完成任何需求，并不嚴(yán)謹(jǐn)，這種用法是不提倡的。

3.4 LinkedList集合

java.util.LinkedList集合數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的結(jié)構(gòu)是鏈表結(jié)構(gòu)。方便元素添加、刪除的集合。

LinkedList是一個(gè)雙向鏈表，那么雙向鏈表是什么樣子的呢，我們用個(gè)圖了解下

實(shí)際開發(fā)中對一個(gè)集合元素的添加與刪除經(jīng)常涉及到首尾操作，而LinkedList提供了大量首尾操作的方法。這些方法我們作為了解即可：

• public void addFirst(E e):將指定元素插入此列表的開頭。
• public void addLast(E e):將指定元素添加到此列表的結(jié)尾。
• public E getFirst():返回此列表的第一個(gè)元素。
• public E getLast():返回此列表的最后一個(gè)元素。
• public E removeFirst():移除并返回此列表的第一個(gè)元素。
• public E removeLast():移除并返回此列表的最后一個(gè)元素。
• public E pop():從此列表所表示的堆棧處彈出一個(gè)元素。
• public void push(E e):將元素推入此列表所表示的堆棧。
• public boolean isEmpty()：如果列表不包含元素，則返回true。

LinkedList是List的子類，List中的方法LinkedList都是可以使用，這里就不做詳細(xì)介紹，我們只需要了解LinkedList的特有方法即可。在開發(fā)時(shí)，LinkedList集合也可以作為堆棧，隊(duì)列的結(jié)構(gòu)使用。

public class Demo04LinkedList {public static void main(String[] args) {method4();}/** void push(E e)： 壓入。把元素添加到集合的第一個(gè)位置。* E pop()： 彈出。把第一個(gè)元素刪除，然后返回這個(gè)元素。*/public static void method4() {//創(chuàng)建LinkedList對象LinkedList<String> list = new LinkedList<>();//添加元素list.add("達(dá)爾文");list.add("達(dá)芬奇");list.add("達(dá)爾優(yōu)");System.out.println("list:" + list);//調(diào)用push在集合的第一個(gè)位置添加元素//list.push("愛迪生");//System.out.println("list:" + list);//[愛迪生, 達(dá)爾文, 達(dá)芬奇, 達(dá)爾優(yōu)]//E pop()： 彈出。把第一個(gè)元素刪除，然后返回這個(gè)元素。String value = list.pop();System.out.println("value:" + value);//達(dá)爾文System.out.println("list:" + list);//[達(dá)芬奇，達(dá)爾優(yōu)]}/** E removeFirst()：刪除第一個(gè)元素* E removeLast()：刪除最后一個(gè)元素。*/public static void method3() {//創(chuàng)建LinkedList對象LinkedList<String> list = new LinkedList<>();//添加元素list.add("達(dá)爾文");list.add("達(dá)芬奇");list.add("達(dá)爾優(yōu)");//刪除集合的第一個(gè)元素 // String value = list.removeFirst(); // System.out.println("value:" + value);//達(dá)爾文 // System.out.println("list:" + list);//[達(dá)芬奇，達(dá)爾優(yōu)]//刪除最后一個(gè)元素String value = list.removeLast();System.out.println("value:" + value);//達(dá)爾優(yōu)System.out.println("list:" + list);//[達(dá)爾文， 達(dá)芬奇]}/** E getFirst()： 獲取集合中的第一個(gè)元素* E getLast()： 獲取集合中的最后一個(gè)元素*/public static void method2() {//創(chuàng)建LinkedList對象LinkedList<String> list = new LinkedList<>();//添加元素list.add("達(dá)爾文");list.add("達(dá)芬奇");list.add("達(dá)爾優(yōu)");System.out.println("list:" + list);//獲取集合中的第一個(gè)元素System.out.println("第一個(gè)元素是：" + list.getFirst());//獲取集合中的最后一個(gè)元素怒System.out.println("最后一個(gè)元素是：" + list.getLast());} /** void addFirst(E e)： 在集合的開頭位置添加元素。* void addLast(E e)： 在集合的尾部添加元素。*/public static void method1() {//創(chuàng)建LinkedList對象LinkedList<String> list = new LinkedList<>();//添加元素list.add("達(dá)爾文");list.add("達(dá)芬奇");list.add("達(dá)爾優(yōu)");//打印這個(gè)集合System.out.println("list:" + list);//[達(dá)爾文, 達(dá)芬奇, 達(dá)爾優(yōu)]//調(diào)用addFirst添加元素list.addFirst("曹操");System.out.println("list:" + list);//[曹操, 達(dá)爾文, 達(dá)芬奇, 達(dá)爾優(yōu)]//調(diào)用addLast方法添加元素list.addLast("大喬");System.out.println("list:" + list);//[曹操, 達(dá)爾文, 達(dá)芬奇, 達(dá)爾優(yōu), 大喬]} }

第四章 Set接口

java.util.Set接口和java.util.List接口一樣，同樣繼承自Collection接口，它與Collection接口中的方法基本一致，并沒有對Collection接口進(jìn)行功能上的擴(kuò)充，只是比Collection接口更加嚴(yán)格了。與List接口不同的是，Set接口都會(huì)以某種規(guī)則保證存入的元素不出現(xiàn)重復(fù)。

Set集合有多個(gè)子類，這里我們介紹其中的java.util.HashSet、java.util.LinkedHashSet、java.util.TreeSet這兩個(gè)集合。

tips:Set集合取出元素的方式可以采用：迭代器、增強(qiáng)for。

4.1 HashSet集合介紹

java.util.HashSet是Set接口的一個(gè)實(shí)現(xiàn)類，它所存儲(chǔ)的元素是不可重復(fù)的，并且元素都是無序的(即存取順序不能保證不一致)。java.util.HashSet底層的實(shí)現(xiàn)其實(shí)是一個(gè)java.util.HashMap支持，由于我們暫時(shí)還未學(xué)習(xí)，先做了解。

HashSet是根據(jù)對象的哈希值來確定元素在集合中的存儲(chǔ)位置，因此具有良好的存儲(chǔ)和查找性能。保證元素唯一性的方式依賴于：hashCode與equals方法。

我們先來使用一下Set集合存儲(chǔ)，看下現(xiàn)象，再進(jìn)行原理的講解:

public class HashSetDemo {public static void main(String[] args) {//創(chuàng)建 Set集合HashSet<String> set = new HashSet<String>();//添加元素set.add(new String("cba"));set.add("abc");set.add("bac"); set.add("cba"); //遍歷for (String name : set) {System.out.println(name);}} }

輸出結(jié)果如下，說明集合中不能存儲(chǔ)重復(fù)元素：

cba abc bac

tips:根據(jù)結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)字符串"cba"只存儲(chǔ)了一個(gè)，也就是說重復(fù)的元素set集合不存儲(chǔ)。

4.2 HashSet集合存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)（哈希表）

什么是哈希表呢？

在JDK1.8之前，哈希表底層采用數(shù)組+鏈表實(shí)現(xiàn)，即使用數(shù)組處理沖突，同一hash值的鏈表都存儲(chǔ)在一個(gè)數(shù)組里。但是當(dāng)位于一個(gè)桶中的元素較多，即hash值相等的元素較多時(shí)，通過key值依次查找的效率較低。而JDK1.8中，哈希表存儲(chǔ)采用數(shù)組+鏈表+紅黑樹實(shí)現(xiàn)，當(dāng)鏈表長度超過閾值（8）時(shí)，將鏈表轉(zhuǎn)換為紅黑樹，這樣大大減少了查找時(shí)間。

簡單的來說，哈希表是由數(shù)組+鏈表+紅黑樹（JDK1.8增加了紅黑樹部分）實(shí)現(xiàn)的，如下圖所示。

看到這張圖就有人要問了，這個(gè)是怎么存儲(chǔ)的呢？

為了方便大家的理解我們結(jié)合一個(gè)存儲(chǔ)流程圖來說明一下：

總而言之，JDK1.8引入紅黑樹大程度優(yōu)化了HashMap的性能，那么對于我們來講保證HashSet集合元素的唯一，其實(shí)就是根據(jù)對象的hashCode和equals方法來決定的。如果我們往集合中存放自定義的對象，那么保證其唯一，就必須復(fù)寫hashCode和equals方法建立屬于當(dāng)前對象的比較方式。

4.3 HashSet存儲(chǔ)自定義類型元素

給HashSet中存放自定義類型元素時(shí)，需要重寫對象中的hashCode和equals方法，建立自己的比較方式，才能保證HashSet集合中的對象唯一.

創(chuàng)建自定義Student類:

public class Student {private String name;private int age;//get/set@Overridepublic 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);}@Overridepublic int hashCode() {return Objects.hash(name, age);} }

創(chuàng)建測試類:

public class HashSetDemo2 {public static void main(String[] args) {//創(chuàng)建集合對象 該集合中存儲(chǔ) Student類型對象HashSet<Student> stuSet = new HashSet<Student>();//存儲(chǔ) Student stu = new Student("于謙", 43);stuSet.add(stu);stuSet.add(new Student("郭德綱", 44));stuSet.add(new Student("于謙", 43));stuSet.add(new Student("郭麒麟", 23));stuSet.add(stu);for (Student stu2 : stuSet) {System.out.println(stu2);}} } 執(zhí)行結(jié)果： Student [name=郭德綱, age=44] Student [name=于謙, age=43] Student [name=郭麒麟, age=23]

4.4 LinkedHashSet

我們知道HashSet保證元素唯一，可是元素存放進(jìn)去是沒有順序的，那么我們要保證有序，怎么辦呢？

在HashSet下面有一個(gè)子類java.util.LinkedHashSet，它是鏈表和哈希表組合的一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。

演示代碼如下:

public class LinkedHashSetDemo {public static void main(String[] args) {Set<String> set = new LinkedHashSet<String>();set.add("bbb");set.add("aaa");set.add("abc");set.add("bbc");Iterator<String> it = set.iterator();while (it.hasNext()) {System.out.println(it.next());}} } 結(jié)果：bbbaaaabcbbc

4.5 TreeSet集合

1. 特點(diǎn)

TreeSet集合是Set接口的一個(gè)實(shí)現(xiàn)類,底層依賴于TreeMap,是一種基于紅黑樹的實(shí)現(xiàn),其特點(diǎn)為：

元素唯一

元素沒有索引

使用元素的自然順序?qū)υ剡M(jìn)行排序，或者根據(jù)創(chuàng)建 TreeSet 時(shí)提供的 Comparator 比較器
進(jìn)行排序，具體取決于使用的構(gòu)造方法：

public TreeSet()： 根據(jù)其元素的自然排序進(jìn)行排序 public TreeSet(Comparator<E> comparator): 根據(jù)指定的比較器進(jìn)行排序

2. 演示

案例演示自然排序(20,18,23,22,17,24,19):

public static void main(String[] args) {//無參構(gòu)造,默認(rèn)使用元素的自然順序進(jìn)行排序TreeSet<Integer> set = new TreeSet<Integer>();set.add(20);set.add(18);set.add(23);set.add(22);set.add(17);set.add(24);set.add(19);System.out.println(set); }控制臺(tái)的輸出結(jié)果為: [17, 18, 19, 20, 22, 23, 24]

案例演示比較器排序(20,18,23,22,17,24,19):

public static void main(String[] args) {//有參構(gòu)造,傳入比較器,使用比較器對元素進(jìn)行排序TreeSet<Integer> set = new TreeSet<Integer>(new Comparator<Integer>() {@Overridepublic int compare(Integer o1, Integer o2) {//元素前 - 元素后 : 升序//元素后 - 元素前 : 降序return o2 - o1;}});set.add(20);set.add(18);set.add(23);set.add(22);set.add(17);set.add(24);set.add(19);System.out.println(set); }控制臺(tái)的輸出結(jié)果為: [24, 23, 22, 20, 19, 18, 17]

第五章 Collections類

5.1 Collections常用功能

• java.utils.Collections是集合工具類，用來對集合進(jìn)行操作。

  常用方法如下：

• public static void shuffle(List<?> list):打亂集合順序。

• public static <T> void sort(List<T> list):將集合中元素按照默認(rèn)規(guī)則排序。

• public static <T> void sort(List<T> list，Comparator<? super T> ):將集合中元素按照指定規(guī)則排序。

代碼演示：

public class CollectionsDemo {public static void main(String[] args) {ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();list.add(100);list.add(300);list.add(200);list.add(50);//排序方法 Collections.sort(list);System.out.println(list);} } 結(jié)果： [50,100, 200, 300]

我們的集合按照默認(rèn)的自然順序進(jìn)行了排列，如果想要指定順序那該怎么辦呢？

5.2 Comparator比較器

創(chuàng)建一個(gè)學(xué)生類，存儲(chǔ)到ArrayList集合中完成指定排序操作。

Student 類

public class Student{private String name;private int age;//構(gòu)造方法//get/set//toString }

測試類：

public class Demo {public static void main(String[] args) {// 創(chuàng)建四個(gè)學(xué)生對象 存儲(chǔ)到集合中ArrayList<Student> list = new ArrayList<Student>();list.add(new Student("rose",18));list.add(new Student("jack",16));list.add(new Student("abc",20));Collections.sort(list, new Comparator<Student>() {@Overridepublic int compare(Student o1, Student o2) {return o1.getAge()-o2.getAge();//以學(xué)生的年齡升序}});for (Student student : list) {System.out.println(student);}} } Student{name='jack', age=16} Student{name='rose', age=18} Student{name='abc', age=20}

5.3 可變參數(shù)

在JDK1.5之后，如果我們定義一個(gè)方法需要接受多個(gè)參數(shù)，并且多個(gè)參數(shù)類型一致，我們可以對其簡化.

格式：

修飾符 返回值類型 方法名(參數(shù)類型... 形參名){ }

代碼演示:

public class ChangeArgs {public static void main(String[] args) {int sum = getSum(6, 7, 2, 12, 2121);System.out.println(sum);}public static int getSum(int... arr) {int sum = 0;for (int a : arr) {sum += a;}return sum;} }

注意：

? 1.一個(gè)方法只能有一個(gè)可變參數(shù)

? 2.如果方法中有多個(gè)參數(shù)，可變參數(shù)要放到最后。

應(yīng)用場景: Collections

? 在Collections中也提供了添加一些元素方法：

? public static <T> boolean addAll(Collection<T> c, T... elements):往集合中添加一些元素。

代碼演示:

public class CollectionsDemo {public static void main(String[] args) {ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();//原來寫法//list.add(12);//list.add(14);//list.add(15);//list.add(1000);//采用工具類 完成 往集合中添加元素 Collections.addAll(list, 5, 222, 1，2);System.out.println(list); }

第六章 集合綜合案例

6.1 案例介紹

按照斗地主的規(guī)則，完成洗牌發(fā)牌的動(dòng)作。
具體規(guī)則：

使用54張牌打亂順序,三個(gè)玩家參與游戲，三人交替摸牌，每人17張牌，最后三張留作底牌。

6.2 案例分析

• 準(zhǔn)備牌：

  牌可以設(shè)計(jì)為一個(gè)ArrayList,每個(gè)字符串為一張牌。
  每張牌由花色數(shù)字兩部分組成，我們可以使用花色集合與數(shù)字集合嵌套迭代完成每張牌的組裝。
  牌由Collections類的shuffle方法進(jìn)行隨機(jī)排序。

• 發(fā)牌

  將每個(gè)人以及底牌設(shè)計(jì)為ArrayList,將最后3張牌直接存放于底牌，剩余牌通過對3取模依次發(fā)牌。

• 看牌

  直接打印每個(gè)集合。

6.3 代碼實(shí)現(xiàn)

Poker.java

public class Poker {private String name;public Poker() {}public Poker(String name) {this.name = name;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}@Overridepublic String toString() {return "{" + name + "}";} }

2 測試類

public class Demo12 {public static void main(String[] args) {// 創(chuàng)建一個(gè)ArrayList用于存放一副牌ArrayList<Poker> pokers = new ArrayList<>();pokers.add(new Poker("大王", ""));pokers.add(new Poker("小王", ""));String[] colors = new String[] {"?", "?", "?", "?"};String[] numbers = new String[] {"2", "A", "K", "Q", "J", "10", "9", "8", "7", "6", "5", "4", "3"};// 組合牌, 嵌套循環(huán)的流程:外循環(huán)一次,內(nèi)循環(huán)所有次// 2.使用嵌套循環(huán)生成一副牌for (String n : numbers) {// "2", "A"for (String c : colors) {// "?", "?", "?", "?"Poker p = new Poker(c, n);// 3.將54張牌放到集合pokers.add(p);}}// 打印 // System.out.println(pokers);// 洗牌: Collections,集合工具類// static void shuffle?(List<?> list) 將集合中元素的順序打亂Collections.shuffle(pokers);System.out.println("洗牌后:" + pokers);// 發(fā)牌// 1.創(chuàng)建3個(gè)玩家集合,創(chuàng)建底牌集合ArrayList<Poker> player01 = new ArrayList<>();ArrayList<Poker> player02 = new ArrayList<>();ArrayList<Poker> player03 = new ArrayList<>();ArrayList<Poker> diPai = new ArrayList<>();// 2.遍歷牌的集合// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ...51 52 53// pokers = [?5], [?4], [?8], [?A], [?7], [?2], [?6], [?J], [?A], [?7], [?6], [?5], [?7], [?10]// 玩家1: 索引0,3,6 索引 % 3 == 0// 玩家2: 索引1,4,7 索引 % 3 == 1// 玩家3: 索引2,5,8 索引 % 3 == 2// 3.根據(jù)索引將牌發(fā)給不同的玩家for (int i = 0; i < pokers.size(); i++) {// i表示索引,poker就是i索引對應(yīng)的pokerPoker poker = pokers.get(i);if (i >= 51) { // 最后3張給底牌diPai.add(poker);} else if (i % 3 == 0) { // 玩家1player01.add(poker);} else if (i % 3 == 1) { // 玩家2player02.add(poker);} else if (i % 3 == 2) { // 玩家3player03.add(poker);}}// 看牌System.out.println("玩家1: " + player01);System.out.println("玩家2: " + player02);System.out.println("玩家3: " + player03);System.out.println("底牌: " + diPai);// 還要?jiǎng)?chuàng)建一副牌// 創(chuàng)建一個(gè)ArrayList用于存放一副牌} }

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java基础学习系列--（五）【迭代器，数据结构,List,Set ,TreeSet集合,Collections工具类】的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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