6.集合 数据结构
【1】算法：
（1）可以解决具体问题 :例如 1+2+3+4+。。。+99+100
解题流程=算法
（2）有设计解决的具体的流程
算法1： 1+2=3 3+3=6 6+4=10.....加到100 --》5050
算法2：(1+100)*50=101*50=5050-->高斯算法
（3）有评价这个算法的具体的指标 --》时间复杂度 空间复杂度（从数学角度考虑）
---------------------------------------------------------------------
【2】数据结构：就是在计算机的缓存，内存，硬盘 如何组织管理数据的。重点在结构上，是按照什么结构来组织管理我们的数据。
数据结构分为：
（1）逻辑结构 ：--》思想上的结构--》卧室，厨房，卫生间 ---》线性表（数组，链表），图，树，栈，队列
（2）物理结构 ：--》真实结构--》钢筋混凝土+牛顿力学------》紧密结构（顺序结构），跳转结构（链式结构）
【3】紧密结构（顺序结构），跳转结构（链式结构）
以线性表为例：
线性表的逻辑结构如图所示：
线性表特点：
线性表是n个类型相同数据元素的有限序列，通常记作a0,a1,,,ai-1,ai,ai+1,,,,,an-1)。
1.相同数据类型
在线性表的定义中,我们看到从a0到an-1的n个数据元素是具有相同属件的亓素。
比如说可以都是数字,例如(12,23,45,56,45);
也可以是宇符,例如(A,B,....Z)
当然也可以是具有更复杂结构的数据元素,例如学生、商品、装备等。
相同数据类型意味着在内存中存储时,每个元素会占用相同的内存空间,便于后续的查询定位。
2.序列(顺序性)
在线性表的相邻数据元素之间存在若序偶关系，
即ai-1是ai的直接前驱,则ai是ai-1的直接后续,
同时ai又是ai+1的直接前驱，ai+1是ai的直接后续。
唯一没有直接前驱的元素a0 一端称为表头,唯一没有后续的元素an-1一端称为表尾。
除了表头和表尾元素外,任何一个元素都有且仅有一个直接前驱和直接后继。
3.有限
线件表中数据元素的个数n定义为线性表的长度, n是个有限值。
当n=0时线性表为空表，
在非空的线性表中每个数据元索在线性表中都有唯一确定的序号，
例如a0的序号是0 ,ai的序号是i。
在一个具有n>0个数据元素的线性表中,数据元素序号的范围是[O, n-1]。
逻辑结构和物理结构的关系：
线性表逻辑结构，对应的真实结构如果是紧密结构---》典型就是 数组：
线性表逻辑结构，对应的真实结构如果是跳转结构---》典型就是 链表：
优点：删除元素，插入元素效率高
缺点：查询元素效率低
集合
Colletion接口：
1.Colletion接口常用方法
public class Test01 {
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
/*
Collection接口的常用方法：
增加：add(E e) addAll(Collection<? extends E> c)
删除：clear() remove(Object o)
修改：
查看：iterator() size()
判断：contains(Object o) equals(Object o) isEmpty()
*/
//创建对象：接口不能创建对象，利用实现类创建对象：
Collection col = new ArrayList();
//调用方法：
//集合有一个特点：只能存放引用数据类型的数据，不能是基本数据类型
//基本数据类型自动装箱，对应包装类。int--->Integer
col.add(18);
col.add(12);
col.add(11);
col.add(17);
System.out.println(col/*.toString()*/);
List list = Arrays.asList(new Integer[]{11, 15, 3, 7, 1});
col.addAll(list);//将另一个集合添加入col中
System.out.println(col);
//col.clear();清空集合
System.out.println(col);
System.out.println("集合中元素的数量为："+col.size());
System.out.println("集合是否为空："+col.isEmpty());
boolean isRemove = col.remove(15);
System.out.println(col);
System.out.println("集合中数据是否被删除："+isRemove);
Collection col2 = new ArrayList();
col2.add(18);
col2.add(12);
col2.add(11);
col2.add(17);
Collection col3 = new ArrayList();
col3.add(18);
col3.add(12);
col3.add(11);
col3.add(17);
System.out.println(col2.equals(col3));
System.out.println(col2==col3);//地址一定不相等 false
System.out.println("是否包含元素："+col3.contains(117));
}
}2.Collection集合的遍历
迭代器简要原理图：
public class Test02 {
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
Collection col = new ArrayList();
col.add(18);
col.add(12);
col.add(11);
col.add(17);
col.add("abc");
col.add(9.8);
//对集合遍历（对集合中元素进行查看）
//方式1：普通for循环
/*for(int i= 0;i<col.size();i++){
col.
}*/
//方式2：增强for循环
for(Object o:col){
System.out.println(o);
}
System.out.println("------------------------");
//方式3：iterator()
Iterator it = col.iterator();
while(it.hasNext()){
System.out.println(it.next());
}
}
}
3.List接口
List接口的常用方法和遍历方式
public class Test03 {
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
/*
List接口中常用方法：
增加：add(int index, E element)
删除：remove(int index) remove(Object o)
修改：set(int index, E element)
查看：get(int index)
判断：
*/
List list = new ArrayList();
list.add(13);
list.add(17);
list.add(6);
list.add(-1);
list.add(2);
list.add("abc");
System.out.println(list);
list.add(3,66);
System.out.println(list);
list.set(3,77);
System.out.println(list);
list.remove(2);//在集合中存入的是Integer类型数据的时候，调用remove方法调用的是：remove(int index)
System.out.println(list);
list.remove("abc");
System.out.println(list);
Object o = list.get(0);
System.out.println(o);
//List集合 遍历：
//方式1：普通for循环：
System.out.println("---------------------");
for(int i = 0;i<list.size();i++){
System.out.println(list.get(i));
}
//方式2：增强for循环：
System.out.println("---------------------");
for(Object obj:list){
System.out.println(obj);
}
//方式3：迭代器：
System.out.println("---------------------");
Iterator it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
System.out.println(it.next());
}
}
}
LinkedList实现类的使用
模拟LinkedList源码
public class MyLinkedList {
//链中一定有一个首节点：
Node first;
//链中一定有一个尾节点：
Node last;
//计数器：
int count = 0;
//提供一个构造器：
public MyLinkedList(){
}
//添加元素方法：
public void add(Object o){
if(first == null){//证明你添加的元素是第一个节点：
//将添加的元素封装为一个Node对象：
Node n = new Node();
n.setPre(null);
n.setObj(o);
n.setNext(null);
//当前链中第一个节点变为n
first = n;
//当前链中最后一个节点变为n
last = n;
}else{//证明已经不是链中第一个节点了
//将添加的元素封装为一个Node对象：
Node n = new Node();
n.setPre(last);//n的上一个节点一定是当前链中的最后一个节点last
n.setObj(o);
n.setNext(null);
//当前链中的最后一个节点的下一个元素 要指向n
last.setNext(n);
//将最后一个节点变为n
last = n;
}
//链中元素数量加1
count++;
}
//得到集合中元素的数量：
public int getSize(){
return count;
}
//通过下标得到元素：
public Object get(int index){
//获取链表的头元素：
Node n = first;
//一路next得到想要的元素
for(int i=0;i<index;i++){
n = n.getNext();
}
return n.getObj();
}
}
class Test{
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
//创建一个MyLinkedList集合对象：
MyLinkedList ml = new MyLinkedList();
ml.add("aa");
ml.add("bb");
ml.add("cc");
System.out.println(ml.getSize());
System.out.println(ml.get(0));
}
}LinkedList源码解析
public class LinkedList<E>{//E是一个泛型，具体的类型要在实例化的时候才会最终确定
transient int size = 0;//集合中元素的数量
//Node的内部类
private static class Node<E> {
E item;//当前元素
Node<E> next;//指向下一个元素地址
Node<E> prev;//上一个元素地址
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
transient Node<E> first;//链表的首节点
transient Node<E> last;//链表的尾节点
//空构造器：
public LinkedList() {
}
//添加元素操作：
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
void linkLast(E e) {//添加的元素e
final Node<E> l = last;//将链表中的last节点给l 如果是第一个元素的话 l为null
//将元素封装为一个Node具体的对象：
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
//将链表的last节点指向新的创建的对象：
last = newNode;
if (l == null)//如果添加的是第一个节点
first = newNode;//将链表的first节点指向为新节点
else//如果添加的不是第一个节点
l.next = newNode;//将l的下一个指向为新的节点
size++;//集合中元素数量加1操作
modCount++;
}
//获取集合中元素数量
public int size() {
return size;
}
//通过索引得到元素：
public E get(int index) {
checkElementIndex(index);//健壮性考虑
return node(index).item;
}
Node<E> node(int index) {
//如果index在链表的前半段，那么从前往后找
if (index < (size >> 1)) {
Node<E> x = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else {//如果index在链表的后半段，那么从后往前找
Node<E> x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}
}
面试题：iterator(),Iterator,Iterable关系
【1】面试题：对应的关系：
【2】hasNext(),next()的具体实现：
【3】增强for循环 底层也是通过迭代器实现的：
ListIterator迭代器
public class Test2 {
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("aa");
list.add("bb");
list.add("cc");
list.add("dd");
list.add("ee");
//在"cc"之后添加一个字符串"kk"
Iterator<String> it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
if("cc".equals(it.next())){
list.add("kk");
}
}
}
}发现报错：
出错原因：就是迭代器和list同时对集合进行操作：
解决办法：事情让一个“人”做 --》引入新的迭代器：ListIterator
迭代和添加操作都是靠ListIterator来完成的：
public class Test2 {
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("aa");
list.add("bb");
list.add("cc");
list.add("dd");
list.add("ee");
//在"cc"之后添加一个字符串"kk"
ListIterator<String> it = list.listIterator();
while(it.hasNext()){
if("cc".equals(it.next())){
it.add("kk");
}
}
System.out.println(it.hasNext());
System.out.println(it.hasPrevious());
//逆向遍历：
while(it.hasPrevious()){
System.out.println(it.previous());
}
System.out.println(it.hasNext());
System.out.println(it.hasPrevious());
System.out.println(list);
}
}
4.Set接口
HashSet实现类的使用
【1】放入Integer类型数据：
public class TestInteger {
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
//创建一个HashSet集合：
HashSet<Integer> hs = new HashSet<>();
System.out.println(hs.add(19));//true
hs.add(5);
hs.add(20);
System.out.println(hs.add(19));//false 这个19没有放入到集合中
hs.add(41);
hs.add(0);
System.out.println(hs.size());//唯一，无序
System.out.println(hs);
}
}【2】放入String类型数据：
public class TestString {
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
//创建一个HashSet集合：
HashSet<String> hs = new HashSet<>();
hs.add("hello");
hs.add("apple");
hs.add("banana");
hs.add("html");
hs.add("apple");
hs.add("css");
System.out.println(hs.size());
System.out.println(hs);
}
}【3】放入自定义的引用数据类型的数据：
public class TestStudent {
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
//创建一个HashSet集合：
HashSet<Student> hs = new HashSet<>();
hs.add(new Student(19,"lili"));
hs.add(new Student(20,"lulu"));
hs.add(new Student(18,"feifei"));
hs.add(new Student(19,"lili"));
hs.add(new Student(10,"nana"));
System.out.println(hs.size());
System.out.println(hs);
}
}上面自定义的类型不满足 唯一，无序的特点。为什么呢？
【4】HashSet原理图：（简要原理图）
【5】疑问：
1.数组的长度是多少。
2.数组的类型是什么？
3.hashCode，equals方法真的调用了吗？验证
4.底层表达式是什么？
5.同一个位置的数据 向前放 还是 向后放？
6.放入数组中的数据，是直接放的吗？是否封装为对象了？
LinkedHashSet使用
其实就是在HashSet的基础上，多了一个总的链表，这个总链表将放入的元素串在一起，方便有序的遍历：
（可以看到LinkedHashMap.Entry 继承自HashMap.Node 除了Node 本身有的几个属性外，额外增加了before after 用于指向前一个Entry 后一个Entry。也就是说，元素之间维持着一条总的链表数据结构。）
代码：
public class TestInteger {
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
//创建一个HashSet集合：
LinkedHashSet<Integer> hs = new LinkedHashSet<>();
System.out.println(hs.add(19));//true
hs.add(5);
hs.add(20);
System.out.println(hs.add(19));//false 这个19没有放入到集合中
hs.add(41);
hs.add(0);
System.out.println(hs.size());//唯一，无序
System.out.println(hs);
}
}
比较器的使用
【1】以int类型为案例：
比较的思路：将比较的数据做差，然后返回一个int类型的数据，将这个int类型的数值 按照 =0 >0 <0
int a = 10;
int b = 20;
System.out.println(a-b); // =0 >0 <0【2】比较String类型数据：
String类实现了Comparable接口，这个接口中有一个抽象方法compareTo，String类中重写这个方法即可
String a = "A";
String b = "B";
System.out.println(a.compareTo(b));
【3】比较double类型数据：
double a = 9.6;
double b = 9.3;
/* System.out.println((int)(a-b));*/
System.out.println(((Double) a).compareTo((Double) b));
【4】比较自定义的数据类型：
（1）内部比较器：
public class Student implements Comparable<Student>{
private int age;
private double height;
private String name;
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public double getHeight() {
return height;
}
public void setHeight(double height) {
this.height = height;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public Student(int age, double height, String name) {
this.age = age;
this.height = height;
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"age=" + age +
", height=" + height +
", name='" + name + '\'' +
'}';
}
@Override
public int compareTo(Student o) {
//按照年龄进行比较：
/*return this.getAge() - o.getAge();*/
//按照身高比较
/*return ((Double)(this.getHeight())).compareTo((Double)(o.getHeight()));*/
//按照名字比较：
return this.getName().compareTo(o.getName());
}
}
public class Test02 {
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
//比较两个学生：
Student s1 = new Student(14,160.5,"alili");
Student s2 = new Student(14,170.5,"bnana");
System.out.println(s1.compareTo(s2));
}
}（2）外部比较器：
public class Student{
private int age;
private double height;
private String name;
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public double getHeight() {
return height;
}
public void setHeight(double height) {
this.height = height;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public Student(int age, double height, String name) {
this.age = age;
this.height = height;
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"age=" + age +
", height=" + height +
", name='" + name + '\'' +
'}';
}
}
class BiJiao01 implements Comparator<Student> {
@Override
public int compare(Student o1, Student o2) {
//比较年龄：
return o1.getAge()-o2.getAge();
}
}
class BiJiao02 implements Comparator<Student> {
@Override
public int compare(Student o1, Student o2) {
//比较姓名：
return o1.getName().compareTo(o2.getName());
}
}class BiJiao03 implements Comparator<Student> {
@Override
public int compare(Student o1, Student o2) {
//在年龄相同的情况下 比较身高 年龄不同比较年龄
if((o1.getAge()-o2.getAge())==0){
return ((Double)(o1.getHeight())).compareTo((Double)(o2.getHeight()));
}else{//年龄不一样
return o1.getAge()-o2.getAge();
}
}
}
public class Test02 {
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
//比较两个学生：
Student s1 = new Student(9,160.5,"alili");
Student s2 = new Student(14,170.5,"bnana");
//获取外部比较器：
Comparator bj1 = new BiJiao03();
System.out.println(bj1.compare(s1, s2));
}
}【5】外部比较器和内部比较器 谁好呀？
答案：外部比较器，多态，扩展性好
TreeSet实现类的使用
【1】存入Integer类型数据：（底层利用的是内部比较器）
public class Test01 {
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
//创建一个TreeSet:
TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<>();
ts.add(12);
ts.add(3);
ts.add(7);
ts.add(9);
ts.add(3);
ts.add(16);
System.out.println(ts.size());
System.out.println(ts);
}
}
特点：唯一，无序（没有按照输入顺序进行输出）， 有序（按照升序进行遍历）
【2】原理：底层：二叉树（数据结构中的一个逻辑结构）
【3】放入String类型数据：（底层实现类内部比较器）
public class Test02 {
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
//创建一个TreeSet:
TreeSet<String> ts = new TreeSet<>();
ts.add("elili");
ts.add("blili");
ts.add("alili");
ts.add("elili");
ts.add("clili");
ts.add("flili");
ts.add("glili");
System.out.println(ts.size());
System.out.println(ts);
}
}
【4】想放入自定义的Student类型的数据：
（1）利用内部比较器：
public class Student implements Comparable<Student> {
private int age;
private String name;
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public Student(int age, String name) {
this.age = age;
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"age=" + age +
", name='" + name + '\'' +
'}';
}
@Override
public int compareTo(Student o) {
return this.getAge()-o.getAge();
}
}
public class Test03 {
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
//创建一个TreeSet:
TreeSet<Student> ts = new TreeSet<>();
ts.add(new Student(10,"elili"));
ts.add(new Student(8,"blili"));
ts.add(new Student(4,"alili"));
ts.add(new Student(9,"elili"));
ts.add(new Student(10,"flili"));
ts.add(new Student(1,"dlili"));
System.out.println(ts.size());
System.out.println(ts);
}
}
（2）通过外部比较器：
public class Student {
private int age;
private String name;
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public Student(int age, String name) {
this.age = age;
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"age=" + age +
", name='" + name + '\'' +
'}';
}
}
class BiJiao implements Comparator<Student>{
@Override
public int compare(Student o1, Student o2) {
return o1.getName().compareTo(o2.getName());
}
}
public class Test03 {
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
//创建一个TreeSet:
//利用外部比较器，必须自己制定：
Comparator<Student> com = new BiJiao();
TreeSet<Student> ts = new TreeSet<>(com);//一旦指定外部比较器，那么就会按照外部比较器来比较
ts.add(new Student(10,"elili"));
ts.add(new Student(8,"blili"));
ts.add(new Student(4,"alili"));
ts.add(new Student(9,"elili"));
ts.add(new Student(10,"flili"));
ts.add(new Student(1,"dlili"));
System.out.println(ts.size());
System.out.println(ts);
}
}
实际开发中利用外部比较器多，因为扩展性好（多态）
换一种写法：
public class Test03 {
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
//创建一个TreeSet:
//利用外部比较器，必须自己制定：
/*Comparator<Student> com = new Comparator<Student>() {
@Override
public int compare(Student o1, Student o2) {
return o1.getName().compareTo(o2.getName());
}
};*/
TreeSet<Student> ts = new TreeSet<>(new Comparator<Student>() {
@Override
public int compare(Student o1, Student o2) {
return o1.getName().compareTo(o2.getName());
}
});//一旦指定外部比较器，那么就会按照外部比较器来比较
ts.add(new Student(10,"elili"));
ts.add(new Student(8,"blili"));
ts.add(new Student(4,"alili"));
ts.add(new Student(9,"elili"));
ts.add(new Student(10,"flili"));
ts.add(new Student(1,"dlili"));
System.out.println(ts.size());
System.out.println(ts);
}
}
【5】TreeSet底层的二叉树的遍历是按照升序的结果出现的，这个升序是靠中序遍历得到的：
Collection部分整体结构图
Map接口：
常用方法
public class Test01 {
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
/*
增加：put(K key, V value)
删除：clear() remove(Object key)
修改：
查看：entrySet() get(Object key) keySet() size() values()
判断：containsKey(Object key) containsValue(Object value)
equals(Object o) isEmpty()
*/
//创建一个Map集合：无序，唯一
Map<String,Integer> map = new HashMap<>();
System.out.println(map.put("lili", 10101010));
map.put("nana",12345234);
map.put("feifei",34563465);
System.out.println(map.put("lili", 34565677));
map.put("mingming",12323);
/*map.clear();清空*/
/*map.remove("feifei");移除*/
System.out.println(map.size());
System.out.println(map);
System.out.println(map.containsKey("lili"));
System.out.println(map.containsValue(12323));
Map<String,Integer> map2 = new HashMap<>();
System.out.println(map2.put("lili", 10101010));
map2.put("nana",12345234);
map2.put("feifei",34563465);
System.out.println(map2.put("lili", 34565677));
map2.put("mingming2",12323);
System.out.println(map==map2);
System.out.println(map.equals(map2));//equals进行了重写，比较的是集合中的值是否一致
System.out.println("判断是否为空："+map.isEmpty());
System.out.println(map.get("nana"));
System.out.println("-----------------------------------");
//keySet()对集合中的key进行遍历查看：
Set<String> set = map.keySet();
for(String s:set){
System.out.println(s);
}
System.out.println("-----------------------------------");
//values()对集合中的value进行遍历查看：
Collection<Integer> values = map.values();
for(Integer i:values){
System.out.println(i);
}
System.out.println("-----------------------------------");
//get(Object key) keySet()
Set<String> set2 = map.keySet();
for(String s:set2){
System.out.println(map.get(s));
}
System.out.println("-----------------------------------");
//entrySet()
Set<Map.Entry<String, Integer>> entries = map.entrySet();
for(Map.Entry<String, Integer> e:entries){
System.out.println(e.getKey()+"----"+e.getValue());
}
}
}【1】key的类型为String类型：
public class Test02 {
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
Map<String,Integer> map = new TreeMap<>();
map.put("blili",1234);
map.put("alili",2345);
map.put("blili",5467);
map.put("clili",5678);
map.put("dlili",2345);
System.out.println(map.size());
System.out.println(map);
}
}【2】key的类型是一个自定义的引用数据类型：
（1）内部比较器：
public class Test03 {
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
Map<Student,Integer> map = new TreeMap<>();
map.put(new Student(19,"blili",170.5),1001);
map.put(new Student(18,"blili",150.5),1003);
map.put(new Student(19,"alili",180.5),1023);
map.put(new Student(17,"clili",140.5),1671);
map.put(new Student(10,"dlili",160.5),1891);
System.out.println(map);
System.out.println(map.size());
}
}public class Student implements Comparable<Student>{
private int age;
private String name;
private double height;
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public double getHeight() {
return height;
}
public void setHeight(double height) {
this.height = height;
}
public Student(int age, String name, double height) {
this.age = age;
this.name = name;
this.height = height;
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"age=" + age +
", name='" + name + '\'' +
", height=" + height +
'}';
}
@Override
public int compareTo(Student o) {
/* return this.getAge()-o.getAge();*/
return this.getName().compareTo(o.getName());
}
}
public class Test03 {
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
Map<Student,Integer> map = new TreeMap<>(new Comparator<Student>() {
@Override
public int compare(Student o1, Student o2) {
return ((Double)(o1.getHeight())).compareTo((Double)(o2.getHeight()));
}
});
map.put(new Student(19,"blili",170.5),1001);
map.put(new Student(18,"blili",150.5),1003);
map.put(new Student(19,"alili",180.5),1023);
map.put(new Student(17,"clili",140.5),1671);
map.put(new Student(10,"dlili",160.5),1891);
System.out.println(map);
System.out.println(map.size());
}
}
Map部分整体结构图
HashMap
原理
先演示原理图，再看源码，直接看的话，有的人接不上就蒙了：
相当于先看原理，然后从源码中验证这个原理是否正确：把图搞懂了，就是事倍功半的效果
原理如下：(JDK1.7)
public class HashMap<K,V>
extends AbstractMap<K,V> //【1】继承的AbstractMap中，已经实现了Map接口
//【2】又实现了这个接口，多余，但是设计者觉得没有必要删除，就这么地了
implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable{
//【3】后续会用到的重要属性：先粘贴过来：
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;//哈希表主数组的默认长度
//定义了一个float类型的变量，以后作为：默认的装填因子，加载因子是表示Hsah表中元素的填满的程度
//太大容易引起哈西冲突，太小容易浪费 0.75是经过大量运算后得到的最好值
//这个值其实可以自己改，但是不建议改，因为这个0.75是大量运算得到的
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
transient Entry<K,V>[] table;//主数组,每个元素为Entry类型
transient int size;
int threshold;//数组扩容的界限值,门槛值 16*0.75=12
final float loadFactor;//用来接收装填因子的变量
//【4】查看构造器：内部相当于：this(16,0.75f);调用了当前类中的带参构造器
public HashMap() {
this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
//【5】本类中带参数构造器：--》作用给一些数值进行初始化的！
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
//【6】给capacity赋值，capacity的值一定是 大于你传进来的initialCapacity 的 最小的 2的倍数
int capacity = 1;
while (capacity < initialCapacity)
capacity <<= 1;
//【7】给loadFactor赋值，将装填因子0.75赋值给loadFactor
this.loadFactor = loadFactor;
//【8】数组扩容的界限值,门槛值
threshold = (int)Math.min(capacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
//【9】给table数组赋值，初始化数组长度为16
table = new Entry[capacity];
}
//【10】调用put方法：
public V put(K key, V value) {
//【11】对空值的判断
if (key == null)
return putForNullKey(value);
//【12】调用hash方法，获取哈希码
int hash = hash(key);
//【14】得到key对应在数组中的位置
int i = indexFor(hash, table.length);
//【16】如果你放入的元素，在主数组那个位置上没有值，e==null 那么下面这个循环不走
//当在同一个位置上放入元素的时候
for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
Object k;
//哈希值一样 并且 equals相比一样
//(k = e.key) == key 如果是一个对象就不用比较equals了
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
modCount++;
//【17】走addEntry添加这个节点的方法：
addEntry(hash, key, value, i);
return null;
}
//【13】hash方法返回这个key对应的哈希值，内部进行二次散列，为了尽量保证不同的key得到不同的哈希码！
final int hash(Object k) {
int h = 0;
if (useAltHashing) {
if (k instanceof String) {
return sun.misc.Hashing.stringHash32((String) k);
}
h = hashSeed;
}
//k.hashCode()函数调用的是key键值类型自带的哈希函数，
//由于不同的对象其hashCode()有可能相同，所以需对hashCode()再次哈希，以降低相同率。
h ^= k.hashCode();
// This function ensures that hashCodes that differ only by
// constant multiples at each bit position have a bounded
// number of collisions (approximately 8 at default load factor).
/*
接下来的一串与运算和异或运算，称之为“扰动函数”，
扰动的核心思想在于使计算出来的值在保留原有相关特性的基础上，
增加其值的不确定性，从而降低冲突的概率。
不同的版本实现的方式不一样，但其根本思想是一致的。
往右移动的目的，就是为了将h的高位利用起来，减少哈西冲突
*/
h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}
//【15】返回int类型数组的坐标
static int indexFor(int h, int length) {
//其实这个算法就是取模运算：h%length，取模效率不如位运算
return h & (length-1);
}
//【18】调用addEntry
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
//【25】size的大小 大于 16*0.75=12的时候，比如你放入的是第13个，这第13个你打算放在没有元素的位置上的时候
if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
//【26】主数组扩容为2倍
resize(2 * table.length);
//【30】重新调整当前元素的hash码
hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
//【31】重新计算元素位置
bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
}
//【19】将hash,key,value,bucketIndex位置 封装为一个Entry对象：
createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
}
//【20】
void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
//【21】获取bucketIndex位置上的元素给e
Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
//【22】然后将hash, key, value封装为一个对象，然后将下一个元素的指向为e （链表的头插法）
//【23】将新的Entry放在table[bucketIndex]的位置上
table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);
//【24】集合中加入一个元素 size+1
size++;
}
//【27】
void resize(int newCapacity) {
Entry[] oldTable = table;
int oldCapacity = oldTable.length;
if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return;
}
//【28】创建长度为newCapacity的数组
Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
boolean oldAltHashing = useAltHashing;
useAltHashing |= sun.misc.VM.isBooted() &&
(newCapacity >= Holder.ALTERNATIVE_HASHING_THRESHOLD);
boolean rehash = oldAltHashing ^ useAltHashing;
//【28.5】转让方法：将老数组中的东西都重新放入新数组中
transfer(newTable, rehash);
//【29】老数组替换为新数组
table = newTable;
//【29.5】重新计算
threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
}
//【28.6】
void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
int newCapacity = newTable.length;
for (Entry<K,V> e : table) {
while(null != e) {
Entry<K,V> next = e.next;
if (rehash) {
e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
}
//【28.7】将哈希值，和新的数组容量传进去，重新计算key在新数组中的位置
int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
//【28.8】头插法
e.next = newTable[i];//获取链表上元素给e.next
newTable[i] = e;//然后将e放在i位置
e = next;//e再指向下一个节点继续遍历
}
}
}
}TreeMap
【1】原理大致介绍：
【2】源码：
public class TreeMap<K,V>{
//重要属性：
//外部比较器：
private final Comparator<? super K> comparator;
//树的根节点：
private transient Entry<K,V> root = null;
//集合中元素的数量：
private transient int size = 0;
//空构造器:
public TreeMap() {
comparator = null;//如果使用空构造器，那么底层就不使用外部比较器
}
//有参构造器：
public TreeMap(Comparator<? super K> comparator) {
this.comparator = comparator;//如果使用有参构造器，那么就相当于指定了外部比较器
}
public V put(K key, V value) {//k,V的类型在创建对象的时候确定了
//如果放入的是第一对元素，那么t的值为null
Entry<K,V> t = root;//在放入第二个节点的时候，root已经是根节点了
//如果放入的是第一个元素的话，走入这个if中：
if (t == null) {
//自己跟自己比
compare(key, key); // type (and possibly null) check
//根节点确定为root
root = new Entry<>(key, value, null);
//size值变为1
size = 1;
modCount++;
return null;
}
int cmp;
Entry<K,V> parent;
// split comparator and comparable paths
//将外部比较器赋给cpr:
Comparator<? super K> cpr = comparator;
//cpr不等于null，意味着你刚才创建对象的时候调用了有参构造器，指定了外部比较器
if (cpr != null) {
do {
parent = t;
cmp = cpr.compare(key, t.key);//将元素的key值做比较
//cmp返回的值就是int类型的数据：
//要是这个值《0 =0 》0
if (cmp < 0)
t = t.left;
else if (cmp > 0)
t = t.right;
else//cpm==0
//如果key的值一样，那么新的value替换老的value 但是key不变 因为key是唯一的
return t.setValue(value);
} while (t != null);
}
//cpr等于null，意味着你刚才创建对象的时候调用了空构造器，没有指定外部比较器，使用内部比较器
else {
if (key == null)
throw new NullPointerException();
Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;
do {
parent = t;
cmp = k.compareTo(t.key);//将元素的key值做比较
if (cmp < 0)
t = t.left;
else if (cmp > 0)
t = t.right;
else
return t.setValue(value);
} while (t != null);
}
Entry<K,V> e = new Entry<>(key, value, parent);
if (cmp < 0)
parent.left = e;
else
parent.right = e;
fixAfterInsertion(e);
size++;//size加1 操作
modCount++;
return null;
}
}
static final class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
K key;
V value;
Entry<K,V> left = null;
Entry<K,V> right = null;
Entry<K,V> parent;
boolean color = BLACK;
}泛型
【1】什么是泛型（Generic）：
泛型就相当于标签
形式：<>
集合容器类在设计阶段/声明阶段不能确定这个容器到底实际存的是什么类型的对象，所以在JDK1.5之前只能把元素类型设计为Object，
JDK1.5之 后使用泛型来解决。因为这个时候除了元素的类型不确定，其他的部分是确定的，例如关于这个元素如何保存，如何管理等是确定的，因此此时把元素的类型设计成一个参数，这个类型参数叫做泛型。
Collection<E>, List<E>， ArrayList<E> 这个<E>就是类型参数，即泛型。
【2】没有泛型的时候使用集合：
public class Test01 {
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
//创建一个ArrayList集合，向这个集合中存入学生的成绩：
ArrayList al = new ArrayList();
al.add(98);
al.add(18);
al.add(39);
al.add(60);
al.add(83);
al.add("丽丽");
//对集合遍历查看：
for(Object obj:al){
System.out.println(obj);
}
}
}如果不使用泛型的话，有缺点：
一般我们在使用的时候基本上往集合中存入的都是相同类型的数据--》便于管理，所以现在什么引用数据类型都可以存入集合，不方便！
【3】JDK1.5以后开始使用泛型，集合中使用泛型：
public class Test01 {
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
//创建一个ArrayList集合，向这个集合中存入学生的成绩：
//加入泛型的优点：在编译时期就会对类型进行检查，不是泛型对应的类型就不可以添加入这个集合。
ArrayList<Integer> al = new ArrayList<Integer>();
al.add(98);
al.add(18);
al.add(39);
al.add(60);
al.add(83);
/*al.add("丽丽");
al.add(9.8);*/
//对集合遍历查看：
/*for(Object obj:al){
System.out.println(obj);
}*/
for(Integer i:al){
System.out.println(i);
}
}
}
【4】泛型总结：
（1）JDK1.5以后
（2）泛型实际就是 一个<>引起来的 参数类型，这个参数类型 具体在使用的时候才会确定具体的类型。
（3）使用了泛型以后，可以确定集合中存放数据的类型，在编译时期就可以检查出来。
（4）使用泛型你可能觉得麻烦，实际使用了泛型才会简单，后续的遍历等操作简单。
（5）泛型的类型：都是引用数据类型，不能是基本数据类型。
（6）ArrayList<Integer> al = new ArrayList<Integer>();在JDK1.7以后可以写为：
ArrayList<Integer> al = new ArrayList<>(); --<> ---钻石运算符
（1）泛型类，泛型接口
【1】泛型类的定义和实例化：
/**
* GenericTes就是一个普通的类
* GenericTest<E> 就是一个泛型类
* <>里面就是一个参数类型，但是这个类型是什么呢？这个类型现在是不确定的，相当于一个占位
* 但是现在确定的是这个类型一定是一个引用数据类型，而不是基本数据类型
*/
public class GenericTest<E> {
int age;
String name;
E sex;
public void a(E n){
}
public void b(E[] m){
}
}
class Test{
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
//GenericTest进行实例化：
//(1)实例化的时候不指定泛型：如果实例化的时候不明确的指定类的泛型，那么认为此泛型为Object类型
GenericTest gt1 = new GenericTest();
gt1.a("abc");
gt1.a(17);
gt1.a(9.8);
gt1.b(new String[]{"a","b","c"});
//（2）实例化的时候指定泛型：---》推荐方式
GenericTest<String> gt2 = new GenericTest<>();
gt2.sex = "男";
gt2.a("abc");
gt2.b(new String[]{"a","b","c"});
}
}
【2】继承情况：
（1）父类指定泛型：
class SubGenericTest extends GenericTest<Integer>{
}
class Demo{
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
//指定父类泛型，那么子类就不需要再指定泛型了，可以直接使用
SubGenericTest sgt = new SubGenericTest();
sgt.a(19);
}
}
（2）父类不指定泛型：
如果父类不指定泛型，那么子类也会变成一个泛型类，那这个E的类型可以在创建子类对象的时候确定：
class SubGenericTest2<E> extends GenericTest<E>{
}
class Demo2{
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
SubGenericTest2<String> s = new SubGenericTest2<>();
s.a("abc");
s.sex = "女";
}
}
（2）泛型方法
* 1.什么是泛型方法：
* 不是带泛型的方法就是泛型方法
* 泛型方法有要求：这个方法的泛型的参数类型要和当前的类的泛型无关
* 换个角度：
* 泛型方法对应的那个泛型参数类型 和 当前所在的这个类 是否是泛型类，泛型是啥 无关
* 2.泛型方法定义的时候，前面要加上<T>
* 原因：如果不加的话，会把T当做一种数据类型，然而代码中没有T类型那么就会报错
* 3.T的类型是在调用方法的时候确定的
* 4.泛型方法可否是静态方法？可以是静态方法
*/
public class TestGeneric<E> {
//不是泛型方法 （不能是静态方法）
public static void a(E e){
}
//是泛型方法
public static <T> void b(T t){
}
}
class Demo{
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
TestGeneric<String> tg = new TestGeneric<>();
tg.a("abc");
tg.b("abc");
tg.b(19);
tg.b(true);
}
}
（3）泛型参数存在继承关系的情况
（4）通配符
【1】在没有通配符的时候：
下面的a方法，相当于方法的重复定义，报错
public class Test {
/*public void a(List<Object> list){
}
public void a(List<String> list){
}
public void a(List<Integer> list){
}*/
}【2】引入通配符：
public class Demo {
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
List<Object> list1 = new ArrayList<>();
List<String> list2 = new ArrayList<>();
List<Integer> list3 = new ArrayList<>();
List<?> list = null;
list = list1;
list = list2;
list = list3;
}
}发现： A 和 B是子类父类的关系，G<A>和G<B>不存在子类父类关系，是并列的
加入通配符？后，G<?>就变成了 G<A>和G<B>的父类
【3】使用通配符：
package com.msb.test06;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Test {
/*public void a(List<Object> list){
}
public void a(List<String> list){
}
public void a(List<Integer> list){
}*/
public void a(List<?> list){
//内部遍历的时候用Object即可，不用？
for(Object a:list){
System.out.println(a);
}
}
}
class T{
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
Test t = new Test();
t.a(new ArrayList<Integer>());
t.a(new ArrayList<String>());
t.a(new ArrayList<Object>());
}
}【4】查看API中应用位置：
（5）使用通配符后的细节
public class Test {
public void a(List<?> list){
//1.遍历：
for(Object a:list){
System.out.println(a);
}
//2.数据的写入操作 ：
//list.add("abc");-->出错，不能随意的添加数据
list.add(null);
//3.数据的读取操作：
Object s = list.get(0);
}
}
class T{
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
Test t = new Test();
t.a(new ArrayList<Integer>());
t.a(new ArrayList<String>());
t.a(new ArrayList<Object>());
}
}
（6）泛型受限
public class Test {
//这是main方法，程序的入口
public static void main(String[] args) {
//a,b,c三个集合是并列的关系：
List<Object> a = new ArrayList<>();
List<Person> b = new ArrayList<>();
List<Student> c = new ArrayList<>();
/*开始使用泛型受限：泛型的上限
List<? extends Person>:
就相当于：
List<? extends Person>是List<Person>的父类，是List<Person的子类>的父类
*/
List<? extends Person> list1 = null;
/*list1 = a;
list1 = b;
list1 = c;*/
/*开始使用泛型受限：泛型的下限
List<? super Person>
就相当于：
List<? super Person>是List<Person>的父类，是List<Person的父类>的父类
*/
List<? super Person> list2 = null;
list2 = a;
list2 = b;
list3 = c;
}
}
数据结构
1二叉树【理解】
+ 二叉树的特点
+ 二叉树中,任意一个节点的度要小于等于2
+ 节点: 在树结构中,每一个元素称之为节点
+ 度: 每一个节点的子节点数量称之为度
+ 二叉树结构图
8.2二叉查找树【理解】
+ 二叉查找树的特点
+ 二叉查找树,又称二叉排序树或者二叉搜索树
+ 每一个节点上最多有两个子节点
+ 左子树上所有节点的值都小于根节点的值
+ 右子树上所有节点的值都大于根节点的值
+ 二叉查找树结构图
+ 二叉查找树和二叉树对比结构图
+ 二叉查找树添加节点规则
+ 小的存左边
+ 大的存右边
+ 一样的不存
3平衡二叉树【理解】
+ 平衡二叉树的特点
+ 二叉树左右两个子树的高度差不超过1
+ 任意节点的左右两个子树都是一颗平衡二叉树
+ 平衡二叉树旋转
+ 旋转触发时机
+ 当添加一个节点之后,该树不再是一颗平衡二叉树
+ 左旋
+ 就是将根节点的右侧往左拉,原先的右子节点变成新的父节点,并把多余的左子节点出让,给已经降级的根节点当右子节点
+ 右旋
+ 就是将根节点的左侧往右拉,左子节点变成了新的父节点,并把多余的右子节点出让,给已经降级根节点当左子节点
+ 平衡二叉树和二叉查找树对比结构图
+ 平衡二叉树旋转的四种情况
+ 左左
+ 左左: 当根节点左子树的左子树有节点插入,导致二叉树不平衡
+ 如何旋转: 直接对整体进行右旋即可
+ 左右
+ 左右: 当根节点左子树的右子树有节点插入,导致二叉树不平衡
+ 如何旋转: 先在左子树对应的节点位置进行左旋,在对整体进行右旋
+ 右右
+ 右右: 当根节点右子树的右子树有节点插入,导致二叉树不平衡
+ 如何旋转: 直接对整体进行左旋即可
+ 右左
+ 右左:当根节点右子树的左子树有节点插入,导致二叉树不平衡
+ 如何旋转: 先在右子树对应的节点位置进行右旋,在对整体进行左旋
4红黑树【理解】
+ 红黑树的特点
+ 平衡二叉B树
+ 每一个节点可以是红或者黑
+ 红黑树不是高度平衡的,它的平衡是通过"自己的红黑规则"进行实现的
+ 红黑树的红黑规则有哪些
1. 每一个节点或是红色的,或者是黑色的
2. 根节点必须是黑色
3. 如果一个节点没有子节点或者父节点,则该节点相应的指针属性值为Nil,这些Nil视为叶节点,每个叶节点(Nil)是黑色的
4. 如果某一个节点是红色,那么它的子节点必须是黑色(不能出现两个红色节点相连 的情况)
5. 对每一个节点,从该节点到其所有后代叶节点的简单路径上,均包含相同数目的黑色节点
+ 红黑树添加节点的默认颜色
+ 添加节点时,默认为红色,效率高
+ 红黑树添加节点后如何保持红黑规则
+ 根节点位置
+ 直接变为黑色
+ 非根节点位置
+ 父节点为黑色
+ 不需要任何操作,默认红色即可
+ 父节点为红色
+ 叔叔节点为红色
1. 将"父节点"设为黑色,将"叔叔节点"设为黑色
2. 将"祖父节点"设为红色
3. 如果"祖父节点"为根节点,则将根节点再次变成黑色
+ 叔叔节点为黑色
1. 将"父节点"设为黑色
2. 将"祖父节点"设为红色
3. 以"祖父节点"为支点进行旋转
浙公网安备 33010602011771号