JAVA泛型与集合框架PPT课件

2010-1-10,.,1,Java面向对象程序设计第13章,配合例子源代码一起使用,Powerpoint制作：耿祥义张跃平,泛型与集合框架,2010-1-10,.,2,主要内容泛型链表堆栈散列映射树集树映射难点树映射,导读,2010-1-10,.,3,在jdk1.2之后，Java提供了实现常见数据结构的类，这些实现数据结构的类通称为Java集合框架。在JDK1.5后，Java集合框架开始支持泛型，本章首先介绍泛型，然后讲解常见数据结构类的用法。,概述,2010-1-10,.,4,13.1泛型,泛型（Generics）是在JDK1.5中推出的，其主要目的是可以建立具有类型安全的集合框架，如链表、散列映射等数据结构。,2010-1-10,.,5,13.1.1泛型类声明,可以使用“class名称”声明一个类,为了和普通的类有所区别，这样声明的类称作泛型类,如：classPeople参考：Cone.java,2010-1-10,.,6,13.1.2使用泛型类声明对象,泛型类声明和创建对象时，类名后多了一对“”，而且必须要用具体的类型替换“”中的泛型。例如：ConeconeOne;coneOne=newCone(newCircle();例题13-1,2010-1-10,.,7,13.1.3泛型接口,可以使用“interface名称”声明一个接口，这样声名的接口称作泛型接口如interfaceComputer例题13-2,2010-1-10,.,8,8.1Java中的集合类结构,Java提供了集合类(Collection)及其API，于是用户可以通过统一的操作接口，使得从一种数据结构到另一种数据结构的转换极为方便，简化了程序员编程时的负担。任何集合框架包括三部分内容：对外的接口接口的实现对集合运算的算法集合API的根是一个集合接口，存放于java.util包中。Collection接口定义了所有属于集合的类都应该具有的通用方法。,2010-1-10,.,9,8.1Java中的集合类结构,Java集合框架结构由两颗接口树构成：第一棵树根节点为Collection接口，它定义了所有集合的基本操作，如添加、删除、遍历等。它的子接口Set、List等则提供了更加特殊的功能。,2010-1-10,.,10,Collection接口,2010-1-10,.,11,第二棵树根节点为Map接口。与哈希表类似，保持的是键值对的集合，可以通过键来实现对值元素的快速访问。,2010-1-10,.,12,Map接口,第二棵树根节点为Map接口。与哈希表类似，保持的是键值对的集合，可以通过键来实现对值元素的快速访问。,2010-1-10,.,13,2010-1-10,.,14,8.2Collection接口,2010-1-10,.,15,13.2List接口,List接口是包含有序元素的一种Collection子接口，其中的元素必须按序存放。元素之间的顺序关系可以由插入的时间先后决定，也可以由元素值的大小决定。List接口使用类似于数组下标的索引的概念表示元素在List中的位置。用户能够使用索引来访问List中的元素。索引从0开始。为了保持元素的有序的特性，List接口新增加了大量的方法，使之能够在序列中间根据具体位置添加和删除元素。,2010-1-10,.,16,13.2链表,链表是由若干个称作节点的对象组成的一种数据结构，每个节点含有一个数据和下一个节点的引用。,2010-1-10,.,17,List接口的主要方法,2010-1-10,.,18,13.2.1LinkedList类,LinkedList类提供了使用双向链表实现数据存储的方法，可按序号检索数据，并能够进行向前或向后遍历。由于插入数据时只需要记录元素的前后项即可，所以插入数度较快，因此适合于在链表中间需要频繁进行插入和删除的操作。,2010-1-10,.,19,13.2.1LinkedList泛型类,LinkedList泛型类创建的对象以链表结构存储数据，习惯上称LinkedList类创建的对象为链表对象。例如，LinkedListmylist=newLinkedList();创建一个空双链表。add(Eobj)向链表依次增加节点,2010-1-10,.,20,Linkedlist接口的主要方法,2010-1-10,.,21,ArrayList类是List接口的一个可变长数组的实现，即一个ArrayList类对象可以动态改变大小。每个ArrayList类对象都有一个容量(Capacity)，用于存储元素的数组的大小。容量可随着不断添加新元素而自动增加。序列以初始长度创建，当长度超过时，集合自动变大；当删除对象时，集合自动变小。集合中允许存储null值。ArrayList类的随机访问速度快，但是向表中插入和删除比较慢。当需要插入大量元素时，在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。,8.4.2ArrayList类,2010-1-10,.,22,ArrayList常用的构造函数如下：ArrayList()：构建一个空的ArrayList对象。ArrayList(Collectionc)：构建一个ArrayList对象，并且将集合c中所有元素添加进去。ArrayList(intinitialCapacity)：构建一个拥有特定容量的空ArrayList对象。ArrayList的很多成员方法与LinkedList相似，两者的本质区别是一个使用顺序结构，另一个使用链表结构，因此，它也可以使用LinkedList类提供的方法进行列表的操作。,8.4.2ArrayList类,2010-1-10,.,23,2010-1-10,.,24,8.5Iterator接口,除了使用集合对象的get()方法可以实现对集合中的元素的遍历外。利用迭代器(Iterator)也可以实现元素遍历。迭代器是一个实现了Iterator接口或者ListIterator接口的对象。ListIterator继承了Iterator，可以进行双向遍历以及元素的修改。,2010-1-10,.,25,2010-1-10,.,26,Iterator迭代器只能前向循环，如果需要双向遍历，则可以使用更高级的ListIterator迭代器，ListIterator接口继承自Iterator接口。ListIterator迭代器除了有next()方法外，还新增了hasprevious()方法和previous()方法，实现前向遍历。ListIterator还可以定位当前的索引位置，调用nextIndex()和previousIndex()就可以实现。,2010-1-10,.,27,2010-1-10,.,28,2010-1-10,.,29,13.3Stack类,在Java语言中，Stack类是java.util包中专门用来实现栈的工具类。Stack类继承自Vector类，因此它是Vector的一个子类，实现了一个后进先出的堆栈。Stack类继承了Vector类的所有方法，还新增了一些方法使得Vector类能够实现堆栈的操作。,2010-1-10,.,30,1、创建Stack类对象publicStack()；它建立一个空的堆栈2、压栈与出栈操作publicObjectpush(Objectitem)：将指定的对象压入栈publicObjectpop()：将栈顶的对象从栈中取出3、检查栈是否为空publicbooleanempty()：测试堆栈是否为空，若堆栈中没有对象元素，则返回true，否则返回false4、查看栈顶端的数据，但不删除该数据。publicobjectpeek()5、获取数据在堆栈中的位置。最顶端的位置是1，向下依次增加。如果堆栈不含有此数据，则返回-1。publicsearch(Objectdata)例:13.6,2010-1-10,.,31,13.4Map及HashMap接口,2010-1-10,.,32,Map接口的主要方法,2010-1-10,.,33,Map接口的一个抽象类是AbstractMap。在这个抽象类中，部分地实现了Map接口中的成员方法，使得具体的映射类不必实现Map接口中的每个成员方法。AstractMap抽象类有三个子类：TreeMapHashMapWeakHashMap：,AstractMap抽象类,2010-1-10,.,34,(1)TreeMap描述了一个按键值升序排列的映射,它有一些扩展的方法，如firstKey()，lastKey()等，还可以从TreeMap中指定一个范围以取得其子Map。(2)HashMap描述的一个映射中允许存储空对象，由于键必须唯一，所以只能有一个空键值。(3)WeakHashMap是一种改进的HashMap，它描述了一个映射，当集合中的某些内容不再使用时需清除掉无用的数据，并使用垃圾回收机制进行回收。,AstractMap抽象类,2010-1-10,.,35,HashMap通过哈希运算可以快速查找一个键，因此在适合于在Map中插入、删除和定位元素。如果要按照自然顺序或者自定义顺序遍历关键字，TreeMap会更好些。,2HashMap,2010-1-10,.,36,由于HashMap实现了Map接口，因此它没有自己的新方法。HashMap的构造方法如下：HashMap()：创建一个空的HashMap集合。HashMap(Mapt)：创建一个哈希集，将t中所有元素添加进去。HashMap(intinitialCapacity)：创建一个拥有特定容量的空HashMap集合。HashMap(intinitialCapacity，floatloadFactor)：创建一个拥有特定容量和加载因子的空HashMap。,2010-1-10,.,37,散列表中的容量是指能够存储对象的数量。当对象存储的数目到达容量乘以加载因子的值时，容量将会自动地增加到原容量的2倍加1，加1的目的是确保散列表的容量为质数或奇数。例如:aMap对象最初的容量为151，当存储对象的数量达到91时，容量将会自动增加到303。,2010-1-10,.,38,13.4散列映射13.4.1HashMap泛型类,HashMap对象采用散列表这种数据结构存储数据，习惯上称HashMap对象为散列映射。例如HashMaphashtable=HashSet();hashtable可以存储“键/值”对数据。相关方法：publicVput(Kkey,Vvalue)将键/值对数据存放到散列映射中，该方法同时返回键所对应的值。,2010-1-10,.,39,loadFactor是0.01.0之间的一个数，通常默认为0.75。加载因子定义了哈希集合充满什么程度时就要增加容量。即当元素的数目大于哈希集容量和加载因子之积时，哈希集容量将扩展。,2010-1-10,.,40,HashMap类的主要成员方法,2010-1-10,.,41,13.4.2常用方法,publicvoidclear()清空散列映射。publicObjectclone()返回当前散列映射的一个克隆。publicbooleancontainsKey(Objectkey)如果散列映射有“键/值”对使用了参数指定的键，方法返回true，否则返回false。publicbooleancontainsValue(Objectvalue)如果散列映射有“键/值”对的值是参数指定的值。publicVget(Objectkey)返回散列映射中使用key做键的“键/值”对中的值。publicbooleanisEmpty()如果散列映射不含任何“键/值”对，方法返回true，否则返回false。publicVremove(Objectkey)删除散列映射中键为参数指定的“键/值”对，并返回键对应的值。publicintsize()返回散列映射的大小，即散列映射中“键/值”对的数目。,2010-1-10,.,42,13.6树映射,TreeMap类实现了Map接口，称TreeMap对象为树映射。树映射使用publicVput(Kkey,Vvalue);方法添加节点。例题13-9,2010-1-10,.,43,13.4.3遍历散列映射,publicCollectionvalues()方法返回一个实现Collection接口类创建的对象。使用接口回调技术，即将该对象的引用赋给Collection接口变量，该接口变量可以回调iterator()方法获取一个Iterator对象，这个Iterator对象存放着散列映射中所有“键/值”对中的“值”。,2010-1-10,.,44,13.5Set接口,Set接口是一种不包含重复元素的Collection的子接口。Set接口中并没有引入新方法，它提供的基本方法和Collection接口类似。,2010-1-10,.,45,2010-1-10,.,46,Set接口派生了一个SortedSet接口和一个抽象类AbstractSet。SortedSet接口用来描述有序的元素集合，TreeSet实现了这个接口，它将放入其中的元素按序存放，要求其中的对象是可排序的。抽象类AbstractSet实现了部分Collection接口，并有一个子类HashSet，它以散列方式表示集合内容。,2010-1-10,.,47,13.5树集13.5.1TreeSet泛型类,TreeSet类创建的对象称作树集。例如TreeSetmytree=newTreeSe();然后使用add方法为树集添加节点，例如mytree.add(boy);,2010-1-10,.,48,13.5.2节点的大小关系,树集用add方法添加节点，节点会按其存放的数据的“大小”顺序一层一层地依次排列，在同一层中的节点从左到右按“大小”顺序递增排列，下一层的都比上一层的小。,2010-1-10,.,49,13.5.3TreeSet类的常用方法,publicbooleanadd(Eo)向树集添加加节点。publicvoidclear()删除树集中的所有节点。publicvoidcontains(Objecto)如果树集中有包含参数指定的对象，该方法返回true，否则返回false。publicEfirst()返回树集中的第一个节点中的数据（最小的节点）。publicElast()返回最后一个节点中的数据（最大的节点）。publicisEmpty()判断是否是空树集，如果树集不含任何节点，该方法返回true。publicbooleanremove(Objecto)删除树集中的存储参数指定的对象的最小节点。publicintsize()返回树集中节点的数目。例题13-8,2010-1-10,.,50,HashSet类,HashSet类是实现了Set接口的标准类，它创建了一个使用哈希表存储的集合，能快速定位一个元素，从而可以优化查询的速度，特别是在查找大集合时HashSet类比较有用。HashSet的构造函数如下：HashSet()：创建一个空的哈希集。HashSet(Collectionc)：创建一个哈希集，并且将集合c中所有元素添加进去。HashSet(intinitialCapacity)：创建一个拥有特定容量的空哈希集。HashSet(intinitialCapacity，floatloadFactor)：创建一个拥有特定容量和加载因子的空哈希集。,2010-1-10,.,51,泛型是JDK1.5以上版本的新特性，泛型的本质是参数化类型，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。这种参数类型可以用在类、接口和方法的创建中，分别称为泛型类、泛型接口和泛型方法。在JDK1.5之前，没有泛型的情况的下，通过对类型Object的引用来实现参数的“任意化”。“任意化”带来的缺点是要做显式的强制类型转换，而这种转换是要求开发者对实际参数类型可以预知的情况下进行的。对于强制类型转换错误的情况，编译器可能不提示错误，但在