Java面向对象程序设计案例教程（第二版） 课件 第8章 集合

第8章集合框架《Java面向对象程序设计案例教程（第2版）》目录/Contents8.18.28.3集合概述Collection接口Map接口8.4

Set接口8.5

集合遍历8.6

泛型思政要点/Point创新思维

1.鼓励学生探索不同集合的特点和应用场景，培养他们的创新思维能力。社会责任

2.在软件开发过程中，合理使用集合框架可以帮助优化程序性能，减少资源消耗科学态度

3.在学习过程中保持严谨的态度，认真对待每一个概念和细节，培养科学的研究方法。集合概述8.1

为了在程序中保存数目不确定的对象，Java提供了一系列特殊的类，这些类可以存储任意类型的对象,并且长度可变，这些类统称为集合。集合类都位于java.util包中，使用时必须导包。集合按照其存储结构可以分为两大类，即单列集合Collection和双列集合Map，这两种集合的特点具体如下。8.1集合概述图8-1集合类的继承系Collection接口8.28.1Collection接口类描述LinkedList对一个集合的扩展与适应必须是简单的，因此整个集合框架围绕一组标准接口而设计。可以直接使用这些接口的标准实现集合框架，如LinkedList类、HashSet类与TreeSet类等。除此之外，可以通过这些接口实现用户自定义的集合ArrayList该类实现了List接口，且实现了可变大小的数组，随机访问与遍历元素时，该类能够提供更好的性能。该类也是非同步的，在多线程的情况下不能使用该类。ArrayList数据增加时，增长率为当前长度的50%，且该类的插入及删除效率低HashSet该类实现了Set接口，不允许出现重复元素，不保证集合中元素的顺序，允许包含值为null的元素，但最多只能包含一个值为null的元素TreeSet该类实现了Set接口，可以实现排序等功能HashMapHashMap是一个散列表，它存储的内容是键值对映射。该类实现了Map接口，其根据键的HashCode值存储数据，具有很快的访问速度，最多允许一条记录的键为null，不支持线程同步TreeMap该类继承了AbstractMap抽象类，AbstractMap实现了大部分的Map接口。TreeMap的实现使用红黑树的数据结构表8-1Collection接口的实现类List接口8.38.3List接口

List接口继承自Collection接口，是单列集合的一个重要分支。List集合允许出现重复的元素，所有的元素是以一种线性方式进行存储的，在程序中可以通过索引访问List集合中的指定元素。另外,List集合还有一个特点就是元素有序，即元素的存入顺序和取出顺序一致。

List作为Collection集合的子接口，不但继承了Collection接口中的全部方法，还增加了一些根据元素索引操作集合的特有方法。其主要的实现类是ArrayList与LinkedList。8.3.1ArrayList集合

ArrayList是List接口的一个实现类，它是程序中最常见的一种集合。在rrayList内部封装了一个长度变的数组对象，当存人的元素超过数组长度时，ArrayList会在内存中分配一个更大的数组来存储这些元素，因此可以将ArrayList集合看作一个长度可变的数组。ArrayList集合中大部分方法都是从父类Collection和List继承过来的，其中add()方法和get()方法分别用于实现元素的存人和取出。下面通过一个案例学习ArrayList集合的元素存取。8.3.1ArrayList集合importjava.util.*;publicclassExample01{publicstaticvoidmain(String[]args){ArrayListlist=newArrayList();//创建ArrayList集合list.add("张三"); //向集合中添加元素 list.add("李四"); list.add("王五");list.add("赵六"); //获取集合中元素的个数 System.out.println("集合的长度:"+list.size()); //取出并打印指定位置的元素 System.out.println("第2个元素是:"+list.get(1)); } }示例代码8.3.2LinkedList集合

LinkedList与ArrayList都是List接口的实现类，所以它们的添加、删除与遍历的操作方式基本相同，但是它们也有一些区别。从名称上来看，ArrayList是Array(动态数组)数据结构，LinkedList是Link(链表)数据结构。此外，它们两个都是对List接口的实现。前者是数组队列，相当于动态数组;后者是双向链表结构，也可用作堆栈、队列、双端队列。当随机访问List接口(使用get或set方法)时，ArrayList比LinkedList的效率更高。因为LinkedList是线性的数据存储方式，其需要移动指针从前往后依次进行查找。总结ArrayList与LinkedList的区别如下。1.ArrayList是List接口的一种实现，它是使用数组来实现的。LinkedList是List接口的一种实现，它是使用链表来实现的。2.AmrayList遍历与查找元素较快，LinkedList遍历与查找元素较慢。3.ArrayList添加、删除元素较慢，LinkedList添加、删除元素较快。Map接口8.48.4Map接口方法声明功能描述voidput(Objectkey,Objectvalue)将指定的值与此映射中的指定健关联(可选操作)Objectget(Objectkey)返回指定键所映射的值；如果此映射不包含该键的映射关系，则返回nullVremove(Objectkey)根据键删除对应的值，返回被删除的值intsize()返回集合中的键值对的个数booleancontainsKey(Objectkey)如果此映射包含指定键的映射关系，则返回truebooleancontainsValue(Objectvalue)如果此映射将一个或多个键映射到指定值，则返回trueSetkeySet()返回此映射中包含的键的Set视图Collection<V>values()返回此映射中包含的值的Collection视图Set<Map.Entry<K,V>>entrySet()返回此映射中包含的映射关系的Set视图表8-2Map接口的实现类8.4.1HashMap集合

HashMap是最常用的Map实现类，其特点为保存元素时先进后出，元素是无序的;查询效率比较高;键值对可以为null，但最多只能有一个null;不支持线程同步，即如果有多个线程同时写HashMap，可能会导致数据不一致，如果数据需要同步，则可以使用Collection接口的synchronizedMap方法。8.4.1HashMap集合importjava.util.*;publicclassExample02{publicstaticvoidmain(String[]args){HashMapmap=newHashMap();//存储键和值//创建Map对象map.put("1","张三");map.put("2","李四");map.put("3","王五");System.out.println("1:"+map.get("1")); //根据键获取值 System.out.println("2:"+map.get("2"));System.out.println("3:"+map.get("3"));}}示例代码8.4.1HashMap集合在程序开发中，经常需要取出Map中所有的键和值，那么如何遍历Map中所有的键值对呢?有两种方式可以实现，第一种方式就是先遍历Map集合中所有的键，再根据键获取相应的值。下面通过一个案例来演示先遍历Map集合中所有的键，再根据键获取相应的值。8.4.1HashMap集合importjava.util.*;publicclassExample03{publicstaticvoidmain(String[]args){HashMapmap=newHashMap();//创建Map集合map.put("1","张三");//存储键和值map.put("2","李四");map.put("3","王五");SetkeySet=map.keySet(); //获取键的集合 Iteratorit=keySet.iterator(); //迭代键的集合 while(it.hasNext()){Objectkey=it.next();Objectvalue=map.get(key);//获取每个键所对应的值System.out.println(key+":"+value);}}}示例代码8.4.1HashMap集合在上面代码中，首先调用Map对象的KeySet()方法，获得存储Map中所有键的Set集合，然后通过Iterator迭代Set集合的每一个元素，即每一个键，最后通过调用get(Stringkey)方法，根据键获取对应的值。Map集合的另外一种遍历方式是先获取集合中的所有的映射关系，然后从映射关系中取出键和值。下面通过一个案例演示这种遍历方式。8.4.1HashMap集合importjava.util.*;publicclassExample04{publicstaticvoidmain(String[]args){HashMapmap=newHashMap(); //创建Map集合 map.put("1","张三"); //存储键和值 map.put("2","李四");map.put("3","王五");//获取Iterator对象SetentrySet=map.entrySet(); Iteratorit=entrySet.iterator();while(it.hasNext()){//获取集合中键值对映射关系Map.Entryentry=(Map.Entry)(it.next());Objectkey=entry.getKey();//获取Entry中的键Objectvalue=entry.getValue();//获取Entry中的值System.out.println(key+":"+value);}}}

示例代码8.4.2LinkedHashMap集合LinkedHashMap内部是双向链表结构，其保存了元素插入的顺序，支持线程同步。LinkedHashMap是HashMap的子类，因此其put、get等常用方法与HashMap一致，示例代码如下。importjava.util.*;publicclassExample05{publicstaticvoidmain(String[]args){LinkedHashMapmap=newLinkedHashMap(); //创建Map集合 map.put("3","李四");//存储键和值map.put("2","王五");map.put("4","赵六");SetkeySet=map.keySet();Iteratorit=keySet.iterator();while(it.hasNext()){Objectkey=it.next();Objectvalue=map.get(key);//获取每个键所对应的值System.out.println(key+":"+value);}}}8.4.3TreeMap集合importjava.util.Iterator;importjava.util.Set;importjava.util.TreeMap;publicclassExample06{publicstaticvoidmain(String[]args){TreeMapmap=newTreeMap(); //创建Map集合 map.put(3,"李四");//存储键和值map.put(2,"王五");map.put(4,"赵六");map.put(3,"张三");SetkeySet=map.keySet();Iteratorit=keySet.iterator();while(it.hasNext()){Objectkey=it.next();Objectvalue=map.get(key);//获取每个键所对应的值System.out.println(key+":"+value);}}}

示例代码Set接口8.58.5Set接口Set接口与List接口一样继承自Collection接口，因此其操作方式与List基本一致，但是其不允许存储重复元素，并且由于St集合是无序集合，所以元素存储顺序与取出顺序不同。一个Set中最多包含一个空元素。Set接口主要有HashSet和TreeSet两大实现类。8.5.1HashSet接口HashSet类直接实现了Set接口，其底层是通过包装一个HashMap实现的。HashSet采用HashCode算法存取集合中的元素，因此具有较好的读取与查找性能。HashSet不但无法保证元素插入的顺序，而且集合中元素的顺序中也可能发生变化，HashSet终端元素顺序由HashCode存储对象(元素)决定，因而对象变化可能会导致HashCode变化。HashSet是非线程安全的，因此跨线程使用可能会影响最终的结果。HashSet元素值可以为空。8.5.1HashSet接口importjava.util.*;publicclassExample07{publicstaticvoidmain(String[]args){HashSetset=newHashSet(); //创建HashSet集合 set.add("张三"); //向该Set集合中添加字符串 set.add("李四");set.add("王五");set.add("李四"); //向该Set集合中添加重复元素 Iteratorit=set.iterator(); //获取Iterator对象 while(it.hasNext()){ //通过while循环，判断集合中是否有元素Objectobj=it.next(); //如果有元素，就通过迭代器的next()方法获取元素 System.out.println(obj);}}}

示例代码8.5.2TreeSet接口importjava.util.*;publicclassExample07{publicstaticvoidmain(String[]args){HashSetset=newHashSet(); //创建HashSet集合 set.add("张三"); //向该Set集合中添加字符串 set.add("李四");set.add("王五");set.add("李四"); //向该Set集合中添加重复元素 Iteratorit=set.iterator(); //获取Iterator对象 while(it.hasNext()){ //通过while循环，判断集合中是否有元素Objectobj=it.next(); //如果有元素，就通过迭代器的next()方法获取元素 System.out.println(obj);}}}

示例代码8.5.2TreeSet接口importjava.util.TreeSet;publicclassExample08{publicstaticvoidmain(String[]args){TreeSetts=newTreeSet();ts.add(3);ts.add(1);ts.add(1);ts.add(2);ts.add(3);System.out.println(ts);}}

示例代码集合遍历8.68.6.1Iterator遍历集合可以利用Collection中的Iterator来遍历集合中的元素。Iterator主要用于迭代访问Collection中的元素，Iterator对象也被称为迭代器。使用Iterator遍历集合的主要过程如下。(1)利用集合的iterator()方法获得迭代器对象。集合遍历(2)使用迭代器对象的hasNext()方法循环判断集合中是否存在下一个元素，如果存在，则调用其next()方法将元素取出，否则说明已经到达了集合末尾，停止遍历集合。下面通过一个案例演示利用Iterator遍历List集合和Set集合。8.6.1Iterator遍历集合importjava.util.ArrayList;importjava.util.Iterator;importjava.util.TreeSet;publicclassExample09{publicstaticvoidmain(String[]args){ArrayListlist=newArrayList();list.add(4);list.add(3);list.add(1);list.add(5);System.out.println("ArrayList集合中元素:"+list);System.out.print("利用lterator遍历ArrayList:");Iteratoriterator=list.iterator(); //获取迭代器对象 //循环判断集合中是否存在下一个元素while(iterator.hasNext()){Objectobj=iterator.next(); //取出集合中的下一个元素 System.out.print(obj+"");}示例代码System.out.println();TreeSetts=newTreeSet();ts.add(3);ts.add(2);ts.add(5);System.out.println("TreeSet集合中元素:"+ts);System.out.print("利用lterator遍历TreeSet:");Iteratoriterator2=ts.iterator(); //获取迭代器对象 //循环判断集合中是否存在下一个元素while(iterator2.hasNext()){Objectobj=iterator2.next();//取出集合中的下一个元素System.out.print(obj+"");}}}8.6.2forEach遍历集合importjava.util.ArrayList;importjava.util.TreeMap;importjava.util.TreeSet;publicclassExample12{publicstaticvoidmain(String[]args){ArrayListlist=newArrayList();list.add(3);list.add(2);list.add(5);System.out.println("ArrayLis集合中元素:"+list);System.out.print("forEach遍历ArrayList集合:");list.forEach(obj->System.out.print(obj+""));System.out.println();TreeSetts=newTreeSet();ts.add(3);ts.add(2);ts.add(5);示例代码System.out.println("TreeSet集合中元素:"+ts);System.out.print("forEach遍历TreeSet集合:");ts.forEach(obj->System.out.print(obj+""));System.out.println();TreeMaptm=newTreeMap();tm.put(3，"lilly");tm.put(2，"tom");tm.put(4，"rose");System.out.println("TreeMap集合中元素:"+tm);System.out.println("forEach遍历TreeMap集合:");tm.forEach((key,value)->System.out.println(key+":"+value));}}8.6.3for循环遍历集合importjava.util.ArrayList;importjava.util.LinkedList;publicclassExample13{publicstaticvoidmain(String[]args){ArrayListal=newArrayList();al.add(3);al.add(2);al.add(4);System.out.println("ArrayList集合中元素:"+al);System.out.print("for循环遍历ArrayList集合:");for(inti=0;i<al.size();i++){System.out.print(al.get(i)+"");}示例代码System.out.println();LinkedListll=newLinkedList();ll.add(30);ll.add(20);ll.add(40);System.out.println("LinkedList集合中元素:");System.out.print("for循环遍历LinkedList集合:");for(inti=0;i<ll.size();i++){System.out.print(ll.get(i)+"");}}}泛型8.78.7泛型importjava.util.Arr