JAVA进阶--Collection集合之Set系列集合、可变参数、Collections工具类、Map集合体系、集合的嵌套--2022年9月3日

第一节  Set系列集合

　　1、Set系列

　　　　

 

 

 　　2、HashSet集合元素无序的底层原理：哈希表

　　　　a、Set集合的底层原理是什么样的

　　　　　　JDK8之前，哈希表：底层使用数组+链表组成

　　　　　　JDK8开始后，哈希表：底层使用数组+链表+红黑树组成

　　　　b、哈希表的详细流程

　　　　　　创建一个默认长度16，默认加载因 为0.75的数组，数组名table

　　　　　　根据元素的哈希值根数组的长度计算出应存入的位置

　　　　　　判断当前位置是否为null，如果是null直接存入，如果位置不为null，表示有元素，则调用equals方法比较属性值，如果一样，则不存，如果不一样，则存入数据。

　　　　　　当数组存满16*0.75=12时，就自动扩容，每次扩容原先的两倍

　　　　

 

 

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 　　　　3、HashSet元素去重复的底层原理

　　　　　　a、如果希望Set集合认为2个内容相同的对象是重复的应该怎么办

　　　　　　　　重写对象的hashCode和equals方法

　　　　

　　　　4、LinkedHashSet

　　　　　　a、LinkedHaseSet集合的特点和原理是怎么样的

　　　　　　　　有序、不重复、无索引

　　　　　　　　底层基于哈希表，使用双链表记录添加顺序

　　　　　　

　　　　5、treeSet

　　　　　　a、TreeSet集合的特点是怎么样的

　　　　　　　　可排序，不重复，无索引

　　　　　　b、TreeSet集合自定义排序规则有几种方式

　　　　　　　　2种

　　　　　　　　类实现Comparable接口，重写比较规则

　　　　　　　　集合自定义Comparator比较器对象，重写比较规则

　　　　

 

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 　　　　=================================================================================================================

　　　　

 

 　　　　

 

 

package com.itheima.d1_collection_set;

import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;

/**
   目标：观察TreeSet对于有值特性的数据如何排序。
        学会对自定义类型的对象进行指定规则排序
 */
public class SetDemo5 {
    public static void main(String[] args) {
        Set<Integer> sets = new TreeSet<>(); // 不重复 无索引 可排序
        sets.add(23);
        sets.add(24);
        sets.add(12);
        sets.add(8);
        System.out.println(sets);

        Set<String> sets1 = new TreeSet<>(); // 不重复 无索引 可排序
        sets1.add("Java");
        sets1.add("Java");
        sets1.add("angela");
        sets1.add("黑马");
        sets1.add("Java");
        sets1.add("About");
        sets1.add("Python");
        sets1.add("UI");
        sets1.add("UI");
        System.out.println(sets1);

        System.out.println("------------------------------");
        // 方式二：集合自带比较器对象进行规则定制
        //
//        Set<Apple> apples = new TreeSet<>(new Comparator<Apple>() {
//            @Override
//            public int compare(Apple o1, Apple o2) {
//                // return o1.getWeight() - o2.getWeight(); // 升序
//                // return o2.getWeight() - o1.getWeight(); // 降序
//                // 注意：浮点型建议直接使用Double.compare进行比较
//                // return Double.compare(o1.getPrice() , o2.getPrice()); // 升序
//                return Double.compare(o2.getPrice() , o1.getPrice()); // 降序
//            }
//        });

        Set<Apple> apples = new TreeSet<>(( o1,  o2) ->  Double.compare(o2.getPrice() , o1.getPrice())  );
        apples.add(new Apple("红富士", "红色", 9.9, 500));
        apples.add(new Apple("青苹果", "绿色", 15.9, 300));
        apples.add(new Apple("绿苹果", "青色", 29.9, 400));
        apples.add(new Apple("黄苹果", "黄色", 9.8, 500));
        System.out.println(apples);
    }
}

 

第二节  Collection体系的特点、使用场景总结

　　1、如果希望元素可以重复，又有索引，索引查询要快？

　　　　ArrayList集合，基于数组的（用的最多）

　　2、如果希望元素可以重复，又有索引，增删首尾操作快

　　　　LinkedList集合，基于链表的

　　3、如果洗完增删改查都快，但是元素不重复、无序、无索引

　　　　HashSet集合，基于哈希表的

　　4、如果希望增删改查都快，但是元素不重复，有序，无索引

　　　　LinkedHashSet集合，基于哈希表和双链表的

　　5、如果要对对象进行排序

　　　　TreeSet集合，基于红黑树，后续也可以用List集合实现排序

第三节  补充知识：可变参数

　　

package com.itheima.d2_params;

import java.util.Arrays;

/**
    目标：可变参数。

    可变参数用在形参中可以接收多个数据。
    可变参数的格式：数据类型...参数名称

    可变参数的作用：
         传输参数非常灵活，方便。
         可以不传输参数。
         可以传输一个参数。
         可以传输多个参数。
         可以传输一个数组。

     可变参数在方法内部本质上就是一个数组。
     可变参数的注意事项：
         1.一个形参列表中可变参数只能有一个！！
         2.可变参数必须放在形参列表的最后面！！
     小结：
        记住。
 */
public class MethodDemo {
    public static void main(String[] args) {

        sum(); // 1、不传参数
        sum(10); // 2、可以传输一个参数
        sum(10, 20, 30); // 3、可以传输多个参数
        sum(new int[]{10, 20, 30, 40, 50}); // 4、可以传输一个数组
    }

    /**
       注意：一个形参列表中只能有一个可变参数,可变参数必须放在形参列表的最后面
     * @param nums
     */
    public static void sum(  int...nums){
        // 注意：可变参数在方法内部其实就是一个数组。 nums
        System.out.println("元素个数：" + nums.length);
        System.out.println("元素内容：" + Arrays.toString(nums));
    }
}

 

第四节  补充知识：集合工具类Collections

　　1、

　　2、

 

　　3、

第五节  Collection体系的综合案例：斗地主小游戏

package com.itheima.d4_collection_test;

public class Card {
    private String size;
    private String color;
    private int index; // 牌的真正大小

    public Card(){
    }

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

    public String getSize() {
        return size;
    }

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

    public String getColor() {
        return color;
    }

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

    public int getIndex() {
        return index;
    }

    public void setIndex(int index) {
        this.index = index;
    }

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

package com.itheima.d4_collection_test;

import java.util.*;

/**
    目标：斗地主游戏的案例开发。

    业务需求分析:
        斗地主的做牌, 洗牌, 发牌, 排序（拓展知识）, 看牌。
        业务: 总共有54张牌。
        点数: "3","4","5","6","7","8","9","10","J","Q","K","A","2"
        花色: "♠", "♥", "♣", "♦"
        大小王: "👲" , "🃏"
        点数分别要组合4种花色，大小王各一张。
        斗地主：发出51张牌，剩下3张作为底牌。

    功能：
        1.做牌。
        2.洗牌。
        3.定义3个玩家
        4.发牌。
        5.排序（拓展，了解，作业）
        6.看牌
 */
public class GameDemo {
    /**
      1、定义一个静态的集合存储54张牌对象
     */
     public static List<Card> allCards = new ArrayList<>();

    /**
      2、做牌：定义静态代码块初始化牌数据
     */
    static {
        // 3、定义点数：个数确定，类型确定，使用数组
        String[] sizes = {"3","4","5","6","7","8","9","10","J","Q","K","A","2"};
        // 4、定义花色：个数确定，类型确定，使用数组
        String[] colors = {"♠", "♥", "♣", "♦"};
        // 5、组合点数和花色
        int index = 0; // 记录牌的大小
        for (String size : sizes) {
            index++;
            for (String color : colors) {
                // 6、封装成一个牌对象。
                Card c = new Card(size, color, index);
                // 7、存入到集合容器中去
                allCards.add(c);
            }
        }
        // 8 大小王存入到集合对象中去 "👲" , "🃏"
        Card c1 = new Card("" ,  "🃏", ++index);
        Card c2 = new Card("" ,  "👲",++index);
        Collections.addAll(allCards , c1 , c2);
        System.out.println("新牌：" + allCards);
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 9、洗牌
        Collections.shuffle(allCards);
        System.out.println("洗牌后：" + allCards);

        // 10、发牌（定义三个玩家，每个玩家的牌也是一个集合容器）
        List<Card> linhuchong = new ArrayList<>();
        List<Card> jiumozhi = new ArrayList<>();
        List<Card> renyingying = new ArrayList<>();

        // 11、开始发牌（从牌集合中发出51张牌给三个玩家，剩余3张作为底牌）
        // allCards = [🃏, A♠, 5♥, 2♠, 2♣, Q♣, 👲, Q♠ ...
        //    i        0  1   2   3   4   5    6  7      %  3
        for (int i = 0; i < allCards.size() - 3; i++) {
            // 先拿到当前牌对象
            Card c = allCards.get(i);
            if(i % 3 == 0) {
                // 请阿冲接牌
                linhuchong.add(c);
            }else if(i % 3 == 1){
                // 请阿鸠
                jiumozhi.add(c);
            }else if(i % 3 == 2){
                // 请盈盈接牌
                renyingying.add(c);
            }
        }

        // 12、拿到最后三张底牌(把最后三张牌截取成一个子集合)
        List<Card> lastThreeCards = allCards.subList(allCards.size() - 3 , allCards.size());

        // 13、给玩家的牌排序（从大到小 可以自己先试试怎么实现）
        sortCards(linhuchong);
        sortCards(jiumozhi);
        sortCards(renyingying);

        // 14、输出玩家的牌：
        System.out.println("啊冲：" + linhuchong);
        System.out.println("啊鸠：" + jiumozhi);
        System.out.println("盈盈：" + renyingying);
        System.out.println("三张底牌：" + lastThreeCards);
    }

    /**
       给牌排序
     * @param cards
     */
    private static void sortCards(List<Card> cards) {
        // cards = [J♥, A♦, 3♥, 🃏, 5♦, Q♥, 2♥
        Collections.sort(cards, new Comparator<Card>() {
            @Override
            public int compare(Card o1, Card o2) {
                // o1 = J♥
                // o2 = A♦
                // 知道牌的大小，才可以指定规则
                return o2.getIndex() - o1.getIndex();
            }
        });
    }

}

第六节  Map集合体系

　　1、Map集合的概述

　　　　a、Map集合是什么？使用场景是什么样的？

　　　　　　Map集合是键值对集合

　　　　　　Map集合非常适合做类购物车这样的业务场景

　　　　

　　2、Map集合体系特点

　　　　a、Map集合的特点

　　　　　　HashMap：元素按照键是无序，不重复，无索引，值不做要求（与Map体系一致）

　　　　　　LinkedHashMap：元素按照键是有序，不重复，无索引，值不做要求

　　　　　　TreeMap：元素按照键是排序，不重复，无所有的，值不做要求

　　　　

 

 　　　　

　　3、Map集合常用API

　　　　

package com.itheima.d6_map_api;
import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

/**
    目标：Map集合的常用API(重点中的重点)
     - public V put(K key, V value):  把指定的键与指定的值添加到Map集合中。
     - public V remove(Object key): 把指定的键 所对应的键值对元素 在Map集合中删除，返回被删除元素的值。
     - public V get(Object key) 根据指定的键，在Map集合中获取对应的值。
     - public Set<K> keySet(): 获取Map集合中所有的键，存储到Set集合中。
     - public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet(): 获取到Map集合中所有的键值对对象的集合(Set集合)。
     - public boolean containKey(Object key):判断该集合中是否有此键。
     - public boolean containValue(Object value):判断该集合中是否有此值。
 */
public class MapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 1.添加元素: 无序，不重复，无索引。
        Map<String , Integer> maps = new HashMap<>();
        maps.put("iphoneX",10);
        maps.put("娃娃",20);
        maps.put("iphoneX",100);//  Map集合后面重复的键对应的元素会覆盖前面重复的整个元素！
        maps.put("huawei",100);
        maps.put("生活用品",10);
        maps.put("手表",10);
        // {huawei=100, 手表=10, 生活用品=10, iphoneX=100, 娃娃=20}
        System.out.println(maps);

        // 2.清空集合
//        maps.clear();
//        System.out.println(maps);

        // 3.判断集合是否为空，为空返回true ,反之！
        System.out.println(maps.isEmpty());

        // 4.根据键获取对应值:public V get(Object key)
        Integer key = maps.get("huawei");
        System.out.println(key);
        System.out.println(maps.get("生活用品")); // 10
        System.out.println(maps.get("生活用品2")); // null

        // 5.根据键删除整个元素。(删除键会返回键的值)
        System.out.println(maps.remove("iphoneX"));
        System.out.println(maps);

        // 6.判断是否包含某个键 ，包含返回true ,反之
        System.out.println(maps.containsKey("娃娃"));  // true
        System.out.println(maps.containsKey("娃娃2"));  // false
        System.out.println(maps.containsKey("iphoneX")); // false

        // 7.判断是否包含某个值。
        System.out.println(maps.containsValue(100));  //
        System.out.println(maps.containsValue(10));  //
        System.out.println(maps.containsValue(22)); //

        // {huawei=100, 手表=10, 生活用品=10, 娃娃=20}
        // 8.获取全部键的集合：public Set<K> keySet()
        Set<String> keys = maps.keySet();
        System.out.println(keys);

        System.out.println("------------------------------");
        // 9.获取全部值的集合：Collection<V> values();
        Collection<Integer> values = maps.values();
        System.out.println(values);

        // 10.集合的大小
        System.out.println(maps.size()); // 4

        // 11.合并其他Map集合。(拓展)
        Map<String , Integer> map1 = new HashMap<>();
        map1.put("java1", 1);
        map1.put("java2", 100);
        Map<String , Integer> map2 = new HashMap<>();
        map2.put("java2", 1);
        map2.put("java3", 100);
        map1.putAll(map2); // 把集合map2的元素拷贝一份到map1中去
        System.out.println(map1);
        System.out.println(map2);
    }
}

　　4、Map集合遍历方式一：键找值

　　　　

 

package com.itheima.d7_map_traversal;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

/**
    目标：Map集合的遍历方式一：键找值

    Map集合的遍历方式有：3种。
        （1）“键找值”的方式遍历：先获取Map集合全部的键，再根据遍历键找值。
        （2）“键值对”的方式遍历：难度较大。
        （3）JDK 1.8开始之后的新技术：Lambda表达式。（暂时了解）

    a.“键找值”的方式遍历Map集合。
        1.先获取Map集合的全部键的Set集合。
        2.遍历键的Set集合，然后通过键找值。
    小结：
        代码简单，需要记住!

 */
public class MapDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String , Integer> maps = new HashMap<>();
        // 1.添加元素: 无序，不重复，无索引。
        maps.put("娃娃",30);
        maps.put("iphoneX",100);
        maps.put("huawei",1000);
        maps.put("生活用品",10);
        maps.put("手表",10);
        System.out.println(maps);
        // maps = {huawei=1000, 手表=10, 生活用品=10, iphoneX=100, 娃娃=30}

        // 1、键找值：第一步：先拿到集合的全部键。
        Set<String> keys = maps.keySet();
        // 2、第二步：遍历每个键，根据键提取值
        for (String key : keys) {
            int value = maps.get(key);
            System.out.println(key + "===>" + value);
        }

    }
}

　　5、Map集合遍历方式二：键值对

　　　　

package com.itheima.d7_map_traversal;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

/**
    目标：Map集合的遍历方式。

    Map集合的遍历方式有：3种。
        （1）“键找值”的方式遍历：先获取Map集合全部的键，再根据键找值。
        （2）“键值对”的方式遍历：难度较大。
        （3）JDK 1.8开始之后的新技术：Lambda表达式。

    b.“键值对”的方式遍历：
        1.把Map集合转换成一个Set集合:Set<Map.Entry<K, V>> entrySet();
        2.此时键值对元素的类型就确定了，类型是键值对实体类型：Map.Entry<K, V>
        3.接下来就可以用foreach遍历这个Set集合，类型用Map.Entry<K, V>
 */
public class MapDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String , Integer> maps = new HashMap<>();
        // 1.添加元素: 无序，不重复，无索引。
        maps.put("娃娃",30);
        maps.put("iphoneX",100);
        maps.put("huawei",1000);
        maps.put("生活用品",10);
        maps.put("手表",10);
        System.out.println(maps);
        // maps = {huawei=1000, 手表=10, 生活用品=10, iphoneX=100, 娃娃=30}
        /**
            maps = {huawei=1000, 手表=10, 生活用品=10, iphoneX=100, 娃娃=30}
                👇
            使用foreach遍历map集合.发现Map集合的键值对元素直接是没有类型的。所以不可以直接foreach遍历集合。
                👇
            可以通过调用Map的方法 entrySet把Map集合转换成Set集合形式  maps.entrySet();
                👇
            Set<Map.Entry<String,Integer>> entries =  maps.entrySet();
             [(huawei=1000), (手表=10), (生活用品=10), (iphoneX=100), (娃娃=30)]
                              entry
                👇
            此时可以使用foreach遍历
       */
       // 1、把Map集合转换成Set集合
        Set<Map.Entry<String, Integer>> entries = maps.entrySet();
        // 2、开始遍历
        for(Map.Entry<String, Integer> entry : entries){
            String key = entry.getKey();
            int value = entry.getValue();
            System.out.println(key + "====>" + value);
        }
    }
}

　　6、Map集合遍历方式三：Lambda

　　　　

package com.itheima.d7_map_traversal;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.function.BiConsumer;

/**
    目标：Map集合的遍历方式。

    Map集合的遍历方式有：3种。
        （1）“键找值”的方式遍历：先获取Map集合全部的键，再根据键找值。
        （2）“键值对”的方式遍历：难度较大。
        （3）JDK 1.8开始之后的新技术：Lambda表达式。

    c.JDK 1.8开始之后的新技术：Lambda表达式。（暂时了解）
 */
public class MapDemo03 {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String , Integer> maps = new HashMap<>();
        // 1.添加元素: 无序，不重复，无索引。
        maps.put("娃娃",30);
        maps.put("iphoneX",100);//  Map集合后面重复的键对应的元素会覆盖前面重复的整个元素！
        maps.put("huawei",1000);
        maps.put("生活用品",10);
        maps.put("手表",10);
        System.out.println(maps);

        //  maps = {huawei=1000, 手表=10, 生活用品=10, iphoneX=100, 娃娃=30}

//        maps.forEach(new BiConsumer<String, Integer>() {
//            @Override
//            public void accept(String key, Integer value) {
//                System.out.println(key + "--->" + value);
//            }
//        });

        maps.forEach((k, v) -> {
                System.out.println(k + "--->" + v);
        });

    }
}

　　7、Map集合案例

　　　　

package com.itheima.d8_map_test;

import java.util.*;

/**
   需求：统计投票人数
 */
public class MapTest1 {
    public static void main(String[] args) {
         // 1、把80个学生选择的数据拿进来。
        String[] selects = {"A" , "B", "C", "D"};
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        Random r = new Random();
        for (int i = 0; i < 80; i++) {
            sb.append(selects[r.nextInt(selects.length)]);
        }
        System.out.println(sb);

        // 2、定义一个Map集合记录最终统计的结果： A=30 B=20 C=20 D=10  键是景点 值是选择的数量
        Map<Character, Integer> infos = new HashMap<>(); //

        // 3、遍历80个学生选择的数据
        for (int i = 0; i < sb.length(); i++) {
            // 4、提取当前选择景点字符
            char ch = sb.charAt(i);
            // 5、判断Map集合中是否存在这个键
            if(infos.containsKey(ch)){
                 // 让其值 + 1
                infos.put(ch , infos.get(ch) + 1);
            }else {
                // 说明此景点是第一次被选
                infos.put(ch , 1);
            }
        }

        // 4、输出集合
        System.out.println(infos);

    }
}

　　8、Map集合的实现类--HashMap

　　　　

 

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　　9、Map集合的实现类--LinkedHashMap

　　　　

　　10、Map集合的实现类--TreeMap

　　　　

 

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 　　11、Map集合类特点总结

　　　　

第七节  补充知识：集合的嵌套

　　1、嵌套结合案例

　　　　

package com.itheima.d9_map_impl;

import java.util.*;

/**
   需求：统计投票人数
 */
public class MapTest4 {
    public static void main(String[] args) {
        // 1、要求程序记录每个学生选择的情况。
        // 使用一个Map集合存储。
        Map<String, List<String>> data = new HashMap<>();

        // 2、把学生选择的数据存入进去。
        List<String> selects = new ArrayList<>();
        Collections.addAll(selects, "A", "C");
        data.put("罗勇", selects);

        List<String> selects1 = new ArrayList<>();
        Collections.addAll(selects1, "B", "C" , "D");
        data.put("胡涛", selects1);

        List<String> selects2 = new ArrayList<>();
        Collections.addAll(selects2 , "A",  "B", "C" , "D");
        data.put("刘军", selects2);

        System.out.println(data);

        // 3、统计每个景点选择的人数。
        Map<String, Integer> infos = new HashMap<>(); // {}

        // 4、提取所有人选择的景点的信息。
        Collection<List<String>> values = data.values();
        System.out.println(values);
        // values = [[A, B, C, D], [B, C, D], [A, C]]
        //             value

        for (List<String> value : values) {
            for (String s : value) {
                // 有没有包含这个景点
                if(infos.containsKey(s)){
                    infos.put(s, infos.get(s) + 1);
                }else {
                    infos.put(s , 1);
                }
            }
        }

        System.out.println(infos);
    }
}