轻松学Java之集合框架.pptx

第13章 集合框架,Java集合框架是Java语言的重要组成部分，它包含了系统而完整的集合层次体系，封装了大量的数据结构的实现。深刻理解Java集合框架的组成结构及其中的实现类和算法，能极大提高程序员编码的能力。本章讲述Java集合框架，主要包括集合框架的概念、集合框架接口，以及列表、集合、映射三种结构还有迭代方法、比较方法和较早以前版本的类和接口。下面就让我们一起来学习这些内容。,13.1 集合框架概述,集合有时又称为容器，简单地说，它是一个对象，能将具有相同性质的多个元素汇聚成一个整体。集合被用于存储、获取、操纵和传输聚合的数据。 Java集合框架提供了有效的数据结构和算法，因此程序员不需要自己编写代码实现这些功能。而且结合框架对各个接口的实现是可以互换的，因此很容易转换接口。这样就提高了软件的复用性。,13.1 集合框架概述,Java平台提供了一个全新的集合框架。集合框架的核心接口为Collection、List（列表）、Set（集合）和Map（映射），如图13.1所示。,13.1 集合框架概述,由于上面的框架图较为复杂，读者基本了解就可以，不需要全部记下来。将上面的关系图简化后，只需要读者记住的内容如图13.2所示。,13.1 集合框架概述,从图13.2中可以看到，Collection是集合继承树中最顶层的接口，几乎所有的Java集合框架成员都继承实现了Collection接口，或者与其有密切关系。Collection提供了关于集合的通用操作。 Set接口和List接口都继承了Collection接口，而Map接口没有继承Collection接口。因此，Set对象和List对象都可以调用Collection接口的方法，而Map对象则不可以。,13.1 集合框架概述,下面我们对这三种类型接口的结构加以说明：Set有点类似数学中集合的定义，是无序的、没有重复项目的集合。List是位置性集合，加进清单的元素可以加在清单中特定位置或加到末尾，可以保存重复的元素。Map用于关键字/数值对，其中关键字是数值的惟一标识（不可重复），用户可以按关键字存取数据，数据可重复。具体形式如图13.3所示：,13.2 Collection接口,Collection接口是集合框架最基础的接口，所以这个接口定义了整个集合框架都可以调用的方法，因此必须十分熟悉。Collection接口的定义方法如图13.4所示。,13.2 Collection接口,而Collection接口常用方法如表13.1所示。,13.2 Collection接口,知道了这些方法之后，我们就可以接着讨论实现他们的标准类了。标准的Collection实现类总结如表13.2所示。,13.3 列表,List列表作为集合的一种，其主要特点在于其中的元素保持一定的顺序。本节将具体讲解List的两种实现类（ArrayList类和LinkedList类）的使用。,13.3.1 ArrayList类,ArrayList类是对AbstractList类的扩展。ArrayList支持可随需要而增长的动态数组。在Java中，标准数组是定长的。它们被创建之后，就不能被加长或缩短，也就意味着开发者必须先知道数组可以容纳多少元素。一般情况下，只有在运行时才能知道需要多大的数组。为了解决这个问题，类集框架定义了ArrayList。ArrayList能够动态地增加或减小其大小。ArrayList有三种构造方法，如图13.6所示。,13.3.1 ArrayList类,ArrayList类的主要方法与功能描述如表13.3所示。,13.3.2 LinkedList类,LinkedList类是对AbstractSequentialList类的扩展。它提供了一个链接列表的数据结构。LinkedList类有两种构造方法，如图13.8所示。,13.3.2 LinkedList类,除了它继承的方法之外，LinkedList类本身还定义了一些有用的方法，这些方法主要用于操作和访问列表。它们具体的作用我们用图13.9来表示。,13.4 集合,Set集合是一种不包含重复元素的Collection，即Set的构造函数有一个约束条件，传入的Collection参数不能包含重复的元素。本节将介绍Set中的两个主要的类HashSet类和TreeSet类。,13.4.1 HashSet类,HashSet类是对AbstractSet类的扩展。它创建了一个类集。该类集使用散列表进行存储，而散列表则通过使用称之为散列法的机制来存储信息。在散列中，一个关键字的信息内容被用来确定唯一的一个值，称为散列码。而散列码则被用来当作与关键字相连的数据的存储下标。HashSet类的构造方法如图13.11所示。,13.4.1 HashSet类,图13.11中所提到的填充比必须介于0.0与1.0之间。它决定在散列集合向上调整大小之前，有多少能被充满。具体地说，就是当元素的个数大于散列集合容量乘以它的填充比时，散列集合会被扩大。这里要注意的是，散列集合并不能确定其元素的排列顺序。如果需要排序存储，可以使用下面将会讲到的TreeSet类。HashSet类的主要方法及功能描述如表13.4所示。 正如上面所说的一样，HashSet中的元素并没有按照顺序进行存储。,13.4.2 TreeSet类,TreeSet为使用树来进行存储的Set接口提供了一个工具。对象按升序进行存储，这方便我们对其进行访问和检索。在存储了大量的需要进行快速检索的排序信息的情况下，TreeSet是一个很好的选择。TreeSet类的构造方法如图13.14所示。,13.4.2 TreeSet类,在TreeSet类中有几个特殊的方法及功能描述，如表13.5所示。,13.5 通过迭代方法访问类集,通常我们会遇到要显示类集中每一个元素的情况，这时我们也许会想到用循环方法来完成。到目前为止，处理这个问题最简单的方法是使用iterator()。iterator()是一个或者实现Iterator，或者实现ListIterator接口的对象。Iterator可以完成通过循环输出类集内容，从而获得或删除元素。ListIterator是对Iterator的扩展，允许双向遍历列表，并且可以修改单元。 Iterator接口说明方法我们可以总结在表13.6中。,13.5 通过迭代方法访问类集,现在我们来介绍使用迭代的方法。 在通过迭代方法访问类集之前，必须得到一个迭代方法。通常，使用迭代方法循环输出类集内容的操作步骤如图13.15所示。 对于执行List的类集，也可以通过调用ListIterator来获得迭代方法。而且列表迭代方法提供了前向和后向访问类集的能力，并且可以修改元素。,13.6 映射,Java还在java.util中增加了映射。映射（map）是一个存储关键字和值的关联，或者说是“关键字/值”对的对象，即给定一个关键字，可以得到它的值。关键字和值都是对象，关键字必须是唯一的，但值是可以被复制的。,13.6.1 映射接口,映射接口定义了映射的特性和本质。支持映射的三大接口如图13.19所示。,13.6.1 映射接口,Map接口映射唯一关键字到值。关键字是以后用于检索值的对象。给定一个关键字和一个值，可以存储这个值到一个Map对象中。当这个值被存储以后，就可以使用它的关键字来检索它。Map.Entry接口使得可以操作映射的输入。而SortMap接口扩展了Map，它确保了各项关键字按升序排列。 Java提供了几个用来实现映射接口的类。可以被用作映射的类如表13.7所示。,13.6.2 HashMap类,HashMap类使用散列表实现Map接口。HashMap类的构造方法如图13.20所示。,13.6.2 HashMap类,HashMap类的主要方法与功能描述如表13.8所示。,13.6.2 HashMap类,HashMap实现Map并扩展AbstractMap。同HashSet一样，HashMap也不保证它的元素的顺序。 在向HashMap中添加元素时，不但要将元素添加，还要为每个元素设置一个Hash码。Hash码不只可以为数字，同样它也可以为字符串。,13.6.3 TreeMap类,TreeMap类通过使用树实现Map接口。TreeMap提供了按排序顺序存储关键字/值对的有效手段，同时允许快速检索。不像散列映射，树映射保证它的元素按照关键字升序排序。TreeMap的构造方法如图13.22所示。,13.6.3 TreeMap类,TreeMap实现SortedMap并且扩展AbstractMap。本身并没有定义其他方法。 TreeMap的主要方法与功能我们可以用表13.9来表示。,13.7 比较方法,TreeSet和TreeMap都按排序顺序存储元素。然而，精确定义到底采用哪种“排序顺序”则是比较方法。在默认情况下，Java采用的是“自然排序”的顺序存储它们的元素，例如A在B的前面，2在3的前面，等等。如果需要用到其他的方法对元素进行排序，可以在构造集合或者映射时，指定一个Comparator对象。 Comparator接口定义了两种方法：compare()和equals()。compare()方法的用法如图13.24所示。,13.7 比较方法,而equals()方法的用法如图13.26所示。 但是在实际应用中是没有必要去重载equals()方法的。所以在这里我们就不再为大家举例了。,13.8 从前版本的类和接口,java.util的最初版本中不包括类集框架。它定义了几个类和接口提供专门的方法用于存储对象。随着Java引入类集，有几种最初的类被重新设计成支持类集接口，因此它们与框架完全兼容。由Java定义的以前版本的类大致有：Vector、Stack、Dictionary、Hashtable和Properties。下面我们一一对其进行简要介绍。,13.8.1 Vector类,Vector类实现动态数组，这与ArrayList相似，但两者不同的是：Vector类是同步的，并且它包含了一些不属于类集框架的方法。但被重新定义后，Vector类已经完全兼容于类集框架了。Vector类的构造方法如图13.27所示。 所有的矢量开始都有一个原始的容量。在这个原始容量达到之后，下次再存储时，矢量会自动为那个对象分配空间。通过分配超过需要的内存，矢量减小了可能产生的分配的次数，节约了时间。,13.8.1 Vector类,Vetor提供了用于增加元素的方法，我们总结在表13.10中。,13.8.2 Stack类,Stack是Vector的一个子类，它实现标准的后进先出堆栈。Stack仅仅定义了创建空堆栈的默认构造方法。如图13.30所示。 Stack类包括了Vector类定义的所有方法，同时增加了几种它自己定的方法，具体总结在表13.10中。,13.8.2 Stack类,在栈的操作中，先压入栈的元素在栈的最底部，删除元素是从栈顶开始的。也就是最后压入栈的元素将会被先删除掉。,13.8.3 Dictionary类,字典（Dictionary）是一个表示关键字/值存储库的抽象类，同时它的操作和映射（Map）很类似。给定一个关键字和值，可以讲值存储到字典对象中。一旦这个值被存储了，就能够用关键字来检索它。因此与映射一样，字典可以被当做关键字/值对列表来考虑。但在当前版本的Java中，Dictionary类已经被Map类所取代，所以被认为已是过时的。所以我们也不再作详细的讨论，只要清楚其和映射的作用相同就可以了。,13.8.4 Hashtable类,散列表（Hashtable）是java.util的一部分，同时也是Dictionary的具体实现。现在的Hashtable已经被集成到类集框架中。它与HashMap相似，但Hashtable是同步的。使用Hashtable时，指定一个对象作为关键字，同时指定与该关键字相关联的值。接着该关键字被散列，把得到的散列值作为存储在表中的值的下标。Hashtable的构造方法如图13.32所示。,13.8.4 Hashtable类,第三种形式中，填充比必须介于0.0和1.0之间，它决定了在散列表向上调整大小之前的充满度。即当元素的个数大于散列表的容量乘以它的填充比时，散列表被扩展。如果没有指定填充比。则默认使用0.75。,13.8.5 Properties类,属性（Properties）是Hashtable类的一个子类。它用来保持值的列表，其中关键字和值都是字符串。