05-Collection、List、泛型、数据结构

今日内容

  • Collection集合------------------>必须掌握
    • 单列集合继承体系
    • Collection常用方法
  • 迭代器------------------>必须掌握
    • 迭代器的使用
    • 迭代器的原理
    • 增强for循环
  • 泛型------------------>掌握使用泛型-----相对难点
    • 定义和使用含有泛型的类
    • 定义和使用含有泛型的方法
    • 定义和使用含有泛型的接口
    • 泛型通配符
  • 数据结构--------->了解
    • 常见数据结构的特点
  • List集合------------------>必须掌握
    • List常用方法
    • List实现类的使用

第一章 Collection集合

1.1 集合概述

  • 概述: 集合是java中提供的一种容器，可以用来存储多个引用数据类型的数据
  • 分类:
    • 单列集合: 以单个单个元素进行存储
    • 双列集合: 以键值对的形式进行存储
  • 集合与数组的区别:
    • 长度:
      • 数组长度是固定的
      • 集合长度是不固定的
    • 存储范围:
      • 数组可以存储基本类型+引用类型 eg; int[],String[]
      • 集合只能存储引用类型,如果要存储基本类型,需要存储基本类型对应的包装类类型 eg; ArrayList ,ArrayList

1.2 单列集合常用类的继承体系[重点]

  • 单列集合: 以单个单个元素进行存储

  • 单列集合继承体系:

    • Collection接口: 是所有单列集合的顶层父接口,所以Collection中定义了所有单列集合共有的方法

      • List接口: 继承Collection接口,特
      • 特点: 元素有索引,元素可重复,元素存取有序
        • ArrayList类: 底层采用的是数组结构,查询快,增删慢
        • LinkedList类: 底层采用的是链表结构,查询慢,增删快
        • ...
      • Set接口: 继承Collection接口,特点: 元素无索引,元素唯一(不可重复)
        • HashSet类: 底层采用的是哈希表结构,由哈希表结构保证元素唯一,元素存取无序
        • LinkedHashSet类:底层采用的是哈希表+链表结构,由哈希表结构保证元素唯一,由链表保证元素存取有序
        • TreeSet类:底层采用的是红黑树结构,可以对元素进行排序
        • ....

      image-20210323091611804

1.3 Collection 常用功能

  • Collection是接口，只能通过其子类创建对象

  • Collection是所有单列集合的顶层父接口,所以所有单列集合都拥有Collection中的方法

  • 常用方法:

    • public boolean add(E e)： 把给定的对象添加到当前集合中 。
    • public void clear() :清空集合中所有的元素。
    • public boolean remove(E e): 把给定的对象在当前集合中删除。
    • public boolean contains(Object obj): 判断当前集合中是否包含给定的对象。
    • public boolean isEmpty(): 判断当前集合是否为空。
    • public int size(): 返回集合中元素的个数。
    • public Object[] toArray(): 把集合中的元素，存储到数组中
    /**
* Created by PengZhiLin on 2021/8/3 9:34
*/
public class Test {
   public static void main(String[] args) {
       // 创建Collection集合对象,限制集合元素的类型为String类型
       Collection<String> col = new ArrayList<>();

       //- `public boolean add(E e)`：  把给定的对象添加到当前集合中 。
       col.add("谢霆锋");
       col.add("王宝强");
       col.add("贾乃亮");
       col.add("陈羽凡");
       // col:[谢霆锋, 王宝强, 贾乃亮, 陈羽凡]
       System.out.println("col:" + col);

       //- `public void clear()` :清空集合中所有的元素。
       //col.clear();
       //System.out.println("col:" + col);// col:[]

       //- `public boolean remove(E e)`: 把给定的对象在当前集合中删除。
       // 删除王宝强
       boolean res1 = col.remove("王宝强");
       System.out.println("res1:"+res1);// res1:true
       System.out.println("col:" + col);// col:[谢霆锋, 贾乃亮, 陈羽凡]

       // 删除潘粤明
       boolean res2 = col.remove("潘粤明");
       System.out.println("res2:"+res2);// res2:false
       System.out.println("col:" + col);// col:[谢霆锋, 贾乃亮, 陈羽凡]

       //- `public boolean contains(Object obj)`: 判断当前集合中是否包含给定的对象。
       // 判断是否包含王宝强这个元素
       boolean res3 = col.contains("王宝强");
       System.out.println("res3:"+res3);// res3: false

       // 判断是否包含贾乃亮这个元素
       boolean res4 = col.contains("贾乃亮");
       System.out.println("res4:"+res4);// res4: true

       //- `public boolean isEmpty()`: 判断当前集合是否为空。
       boolean res5 = col.isEmpty();
       System.out.println("col是否为空:"+res5);// false

       //- `public int size()`: 返回集合中元素的个数。
       int size = col.size();
       System.out.println("元素个数:"+size);// 3

       //- `public Object[] toArray()`: 把集合中的元素，存储到数组中
       Object[] arr = col.toArray();
       System.out.println("arr:"+ Arrays.toString(arr));// arr:[谢霆锋, 贾乃亮, 陈羽凡]
       
   }
}

第二章 Iterator迭代器

2.1 Iterator接口

迭代的概念

  • 概述：迭代即Collection集合元素的通用获取方式。在取元素之前先要判断集合中有没有元素，如果有，就把这个元素取出来，继续再判断，如果还有就再取出来。一直把集合中的所有元素全部取出。这种取出方式专业术语称为迭代。
  • 迭代的步骤:
    • 获取迭代器对象
    • 使用迭代器对象判断集合中是否有元素可以取出
    • 如果有元素可以取出,就直接取出来该元素,如果没有元素可以取出,就结束迭代

获取迭代器对象

Collection集合提供了一个获取迭代器的方法：

  • public Iterator iterator(): 获取集合对应的迭代器，用来遍历集合中的元素的。

Iterator迭代器对象的常用方法

  • public boolean hasNext():如果仍有元素可以迭代，则返回 true。

  • public E next():返回迭代的下一个元素。

  • void remove() 删除当前迭代出来的元素

  • 案例:

    import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;

/**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 9:51
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建Collection集合对象,限制集合元素的类型为String类型
        Collection<String> col = new ArrayList<>();

        // 往集合中添加元素
        col.add("谢霆锋");
        col.add("王宝强");
        col.add("贾乃亮");
        col.add("陈羽凡");

        // 获取迭代器
        Iterator<String> it = col.iterator();

        // 循环判断是否有元素可以取出来
        while (it.hasNext()) {
            // 说明有元素可以取出来,取出来
            String e = it.next();
            System.out.println("取出来的元素:" + e);

            // 删除当前迭代出来的元素
            it.remove();
        }

        System.out.println("col:"+col);// col:[]

    }
}

2.2 迭代器的实现原理

  • 迭代器的实现原理

​ 我们在之前案例已经完成了Iterator遍历集合的整个过程。当遍历集合时，首先通过调用集合的iterator()方法获得迭代器对象，然后使用hashNext()方法判断集合中是否存在下一个元素，如果存在，则调用next()方法将元素取出，否则说明已到达了集合末尾，停止遍历元素。

​ Iterator迭代器对象在遍历集合时，内部采用指针的方式来跟踪集合中的元素。在调用Iterator的next方法之前，迭代器的索引位于第一个元素之前，不指向任何元素，当第一次调用迭代器的next方法后，迭代器的索引会向后移动一位，指向第一个元素并将该元素返回，当再次调用next方法时，迭代器的索引会指向第二个元素并将该元素返回，依此类推，直到hasNext方法返回false，表示到达了集合的末尾，终止对元素的遍历。

image-20210323101019946

2.3 迭代器的常见问题

常见问题一

  • 在进行集合元素获取时，如果集合中已经没有元素可以迭代了，还继续使用迭代器的next方法，将会抛出java.util.NoSuchElementException没有集合元素异常。

    /**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 10:02
 */
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {

        // 创建Collection集合对象,限制集合元素的类型为String类型
        Collection<String> col = new ArrayList<>();

        // 往集合中添加元素
        col.add("谢霆锋");
        col.add("王宝强");
        col.add("贾乃亮");
        col.add("陈羽凡");

        // 获取迭代器
        Iterator<String> it = col.iterator();

        // 循环判断是否有元素可以取出来
        while (it.hasNext()) {
            // 说明有元素可以取出来,取出来
            String e = it.next();
            System.out.println("取出来的元素:" + e);
        }
        System.out.println("col:" + col);

        // 在进行集合元素获取时，如果集合中已经没有元素可以迭代了，
        // 还继续使用迭代器的next方法，将会抛出java.util.NoSuchElementException没有集合元素异常。
        //String e = it.next();// 报NoSuchElementException没有集合元素异常。


        // 解决办法: 重新获取迭代器
        // 获取迭代器
        Iterator<String> it1 = col.iterator();

        // 循环判断是否有元素可以取出来
        while (it1.hasNext()) {
            // 说明有元素可以取出来,取出来
            String e = it1.next();
            System.out.println("取出来的元素:" + e);
        }
        System.out.println("col:" + col);

    }
}

  • 解决方式: 使用集合从新获取一个新的迭代器对象来使用

常见问题二

  • 在进行集合元素迭代时，如果添加或移除集合中的元素 , 将无法继续迭代 , 将会抛出ConcurrentModificationException并发修改异常.

    /**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 10:02
 */
public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {

        // 创建Collection集合对象,限制集合元素的类型为String类型
        Collection<String> col = new ArrayList<>();
        //Collection<String> col = new CopyOnWriteArrayList<>();

        // 往集合中添加元素
        col.add("谢霆锋");
        col.add("王宝强");
        col.add("贾乃亮");
        col.add("陈羽凡");

        // 获取迭代器
        Iterator<String> it = col.iterator();

        // 循环判断是否有元素可以取出来
        while (it.hasNext()) {
            // 说明有元素可以取出来,取出来
            String e = it.next();
            System.out.println("取出来的元素:" + e);

            // 迭代的同时,往集合中,添加或者删除元素---->不可以的,会报ConcurrentModificationException并发修改异常
            col.add("潘粤明");// 解决方式:使用CopyOnWriteArrayList集合
            //col.remove(e);// --->解决方式:使用迭代器的删除方法

            // 迭代器自己删除----可以的
            //it.remove();
        }
        System.out.println("col:" + col);


    }
}

  • 解决办法:

    • 使用CopyOnWriteArrayList集合,就可以迭代的时候,往集合中添加或删除元素
    • 使用迭代器的remove方法实现一边迭代,一边删除

2.4

  • 概述: 增强for循环(foreach循环)，是JDK1.5以后出来的一个高级for循环，专门用来遍历数组和Collection集合

  • 原理: 内部基于Iterator迭代器实现，所以在遍历的过程中，不能对集合中的元素进行增删操作，否则抛出ConcurrentModificationException并发修改异常

  • 格式:

    for(数据类型 变量名 :  数组名\集合名){
    
}

  • 案例:

    /**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 10:16
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建Collection集合对象,限制集合元素的类型为String类型
        Collection<String> col = new ArrayList<>();

        // 往集合中添加元素
        col.add("谢霆锋");
        col.add("王宝强");
        col.add("贾乃亮");
        col.add("陈羽凡");

        // 增强for循环
        for (String name : col) {
            System.out.println("name:" + name);
            //col.add("潘粤明");// 报并发修改异常
            //col.remove(name);// 报并发修改异常
        }

        System.out.println("--------------------");

        // 创建String类型的数组,并存储元素
        String[] arr = {"陈冠希", "罗志祥", "吴签", "林俊杰"};
        // 增强for循环
        for (String name : arr) {
            System.out.println("name:" + name);
        }
    }
}

第三章 泛型

3.1 泛型的概述

  • 概述: JDK5之后，新增了泛型(Generic)语法，可以在类、接口或方法中预支地使用未知的类型

  • 简而言之: 泛型其实就是表示一种未知的数据类型,在使用的时候确定其具体数据类型

  • 表示方式: <泛型变量> 泛型变量任意字母

  • 泛型的好处:

    • 将运行时期的ClassCastException，转移到了编译时期变成了编译失败
    • 避免了类型转换的麻烦

  • 案例:

    • 集合不使用泛型

      • 可能会发生类型转换异常

      • 避免类型转换异常,就需要先做类型判断,再转型--->比较麻烦

        /**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 10:44
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建Collection集合,不使用泛型
        Collection col = new ArrayList();

        // 往集合中添加元素
        col.add("张三");
        col.add(18);
        col.add("中国北京");
        col.add(3.14);
        System.out.println("col:" + col);

        // 循环遍历
        for (Object obj : col) {
            // 获取字符串元素的长度,打印输出
            //String str = (String)obj;
            //System.out.println("字符串元素的长度:"+str.length());

            // 避免类型转换异常
            if (obj instanceof String){
                String str = (String)obj;
                System.out.println("字符串元素的长度:"+str.length());
            }
        }
    }
}

    • 集合使用泛型

      • 概述:指定泛型的具体数据类型----->(只能是引用数据类型)

        /**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 10:44
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建Collection集合,使用泛型
        Collection<String> col = new ArrayList();

        // 往集合中添加元素
        col.add("张三");
        //col.add(18);// 编译报错
        col.add("中国北京");
        //col.add(3.14);// 编译报错
        System.out.println("col:" + col);

        // 循环遍历
       /* for (Object obj : col) {
            // 获取字符串元素的长度,打印输出
            //String str = (String)obj;
            //System.out.println("字符串元素的长度:"+str.length());

            // 避免类型转换异常
            if (obj instanceof String){
                String str = (String)obj;
                System.out.println("字符串元素的长度:"+str.length());
            }
        }*/

        for (String str : col) {
            System.out.println("字符串元素的长度:"+str.length());
        }
    }
}

3.2 定义和使用含有泛型的类

  • 定义含有泛型的类

    • 格式:

      public class 类名<泛型变量>{
    
}
泛型变量: 可以是任意字母,eg: A,B,E,...a,b,....;一般写E

    • 案例

      /**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 10:54
 */
public class MyGenericClass<E> {

    // 成员变量
    E e;// 未知类型的成员变量

    // 成员方法
    public E method(E e){
        return e;
    }

}

  • 使用含有泛型的类

    • 创建含有泛型的类的对象的时候,指定泛型的具体数据类型(只能是引用数据类型)

    • 案例

      /**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 11:02
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建含有泛型的类的对象的时候,指定泛型的具体数据类型(只能是引用数据类型)
        // 创建MyGenericClass对象,指定泛型的具体数据类型为String
        MyGenericClass<String> mc1 = new MyGenericClass<>();

        // 访问MyGenericClass类的成员变量
        mc1.e = "itheima";
        System.out.println("e:" + mc1.e);

        // 访问MyGenericClass类的成员方法
        String res1 = mc1.method("itcast");
        System.out.println("res1:"+res1);

        System.out.println("---------------");

        // 创建MyGenericClass对象,指定泛型的具体数据类型为Integer
        MyGenericClass<Integer> mc2 = new MyGenericClass<>();

        // 访问MyGenericClass类的成员变量
        mc2.e = 100;
        System.out.println("e:" + mc2.e);

        // 访问MyGenericClass类的成员方法
        Integer res2 = mc2.method(200);
        System.out.println("res2:"+res2);


    }
}

3.3 定义和使用含有泛型的接口

  • 定义含有泛型的接口

    • 格式:

      public interface 接口名<泛型变量>{
    
}
// 泛型变量:可以是任意字母,一般写E

    • 案例:

      /**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 11:08
 */
public interface MyGenericInterface<E>{
    
    E method1(E e);
    
}

  • 使用含有泛型的接口

    • 方式一: 实现类实现接口的时候,确定接口泛型的具体数据类型

      • 格式:

        public class 类名 implements 接口名<具体的引用数据类型>{}

      • 案例:

        /**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 11:11
 */
public class MyImp1 implements MyGenericInterface<String> {
    @Override
    public String method1(String s) {
        return "String字符串";
    }
}

    • 方式二:实现类实现接口的时候,不确定接口泛型的具体数据类型,而是创建实现类对象的时候确定泛型的具体数据类型

      • 格式:

        public class 类名<泛型变量> implements 接口名<泛型变量>{}

      • 案例:

      /**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 11:13
 */
// 实现类实现接口的时候不指定接口泛型的具体数据类型
public class MyImp2<E> implements MyGenericInterface<E>{
    @Override
    public E method1(E e) {
        return e;
    }
}


      public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建MyImp1对象
        MyImp1 imp1 = new MyImp1();
        String res1 = imp1.method1("itheima");
        System.out.println("res1:"+res1);

        // 创建MyImp2对象,指定泛型的具体数据类型为String
        MyImp2<String> imp2 = new MyImp2<>();
        String res2 = imp2.method1("itcast");
        System.out.println("res2:"+res2);

        // 创建MyImp2对象,指定泛型的具体数据类型为Integer
        MyImp2<Integer> imp3 = new MyImp2<>();
        Integer res3 = imp3.method1(100);
        System.out.println("res3:"+res3);
    }
}

3.4 定义和使用含有泛型的方法

  • 定义含有泛型的方法

    • 格式:

      修饰符 <泛型变量> 返回值类型 方法名(形参列名){
    方法体
}
// 泛型变量:可以写任意字母,一般写T

    • 案例:

      /**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 11:22
 */
public class MyGenericMethod {
    
    public <T> T method(T t){
        return t;
    }
    
}

  • 使用含有泛型的方法

    • 调用含有泛型方法的时候,确定泛型的具体数据类型

    • 案例:

      /**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 11:23
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 调用含有泛型方法的时候,确定泛型的具体数据类型
        Integer res1 = MyGenericMethod.method(100);
        System.out.println("res1:"+res1);

        String res2 = MyGenericMethod.method("itheima");
        System.out.println("res2:"+res2);
    }
}

3.5 泛型通配符

  • 概述: 泛型通配符用问号表示(?）

  • 为什么需要泛型通配符:

    • 泛型本身不存在继承关系，不可以给已指定泛型的变量接收有其他泛型类型的对象

      • 翻译: 左边变量泛型指定什么类型,右边对象的泛型就是什么类型,如果不一致就会报错(无论是否有父子关系,都报错)
      • eg: Collection col = new ArrayList();// 正确的
      • eg: Collection col = new ArrayList();// 错误的
      • ...

    • 如果想要使变量在未来接收有泛型定义的对象，又不确定泛型要定义的类型可以使用泛型通配符

      • Collection<?> col3 = new ArrayList();// 正确的
      • Collection<?> col4 = new ArrayList();//正确的
      • Collection<?> col5 = new ArrayList();// 正确的

      • 通配符基本使用

        • 格式: 数据类型<?> 变量

        • 案例:

          Collection<?> col3 = new ArrayList<String>();// 正确的
Collection<?> col4 = new ArrayList<Integer>();//正确的
Collection<?> col5 = new ArrayList<Object>();// 正确的
...

        • 注意:

          • 如果使用了泛型通配符,那么该集合变量元素类型默认是Object类型
          • 如果使用了泛型通配符,那么该集合变量只能取元素,无法增删元素

        • 案例：

          /**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 11:46
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 泛型本身不存在继承关系，不可以给已指定泛型的变量接收有其他泛型类型的对象
        //Collection<Object> col1 = new ArrayList<Object>();// 正确的
        //Collection<Object> col2 = new ArrayList<String>();// 错误的

        // 如果想要使变量在未来接收有泛型定义的对象，又不确定泛型要定义的类型可以使用泛型通配符
        //Collection<?> col3 = new ArrayList<String>();// 正确的
        //Collection<?> col4 = new ArrayList<Integer>();//正确的
        //Collection<?> col5 = new ArrayList<Object>();// 正确的

        //- 如果使用了泛型通配符,那么该集合变量元素类型默认是Object类型
        //- 如果使用了泛型通配符,那么该集合变量只能取元素,无法增加元素
        //Collection<?> col3 = new ArrayList<String>();
        // 添加元素
        //col3.add("abc");// 编译报错

        /*for (Object obj : col3) {
            System.out.println(obj);
        }*/

        // 创建ArrayList集合,限制集合元素的类型为Object
        ArrayList<Object> list1 = new ArrayList<>();

        // 创建ArrayList集合,限制集合元素的类型为String
        ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>();

        // 创建ArrayList集合,限制集合元素的类型为Number
        ArrayList<Number> list3 = new ArrayList<>();

        // 创建ArrayList集合,限制集合元素的类型为Integer
        ArrayList<Integer> list4 = new ArrayList<>();
        list4.add(100);
        list4.add(200);
        list4.add(300);

        //method1(list1);
        //method1(list2);
        //method1(list3);
        method1(list4);
        System.out.println(list4);

    }

    // 需求:定义一个方法,可以接收main方法中所有的ArrayList集合
    public static void method1(ArrayList<?> list){
        // 循环取元素---集合元素是Object类型
        // 如果使用了泛型通配符,那么该集合变量元素类型默认是Object类型
        /*for (Object obj : list) {
            System.out.println(obj);
        }*/
        
        
        //- 如果使用了泛型通配符,那么该集合变量只能取元素,无法增加元素
        // 往list集合中添加元素
        //list.add(400);// 编译报错

    }

}

      • 通配符高级使用----受限泛型

        • 上限:

          • 格式: <? extends 类名>
          • 表示: 只接受泛型是该类类型或者该类的子类类型

        • 下限:

          • 格式: <? super 类名>
          • 表示: 只接受泛型是该类类型或者该类的父类类型
          • 案例:

        • 案例:

          /**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 12:02
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建ArrayList集合,限制集合元素的类型为Object
        ArrayList<Object> list1 = new ArrayList<>();

        // 创建ArrayList集合,限制集合元素的类型为String
        ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>();

        // 创建ArrayList集合,限制集合元素的类型为Number
        ArrayList<Number> list3 = new ArrayList<>();

        // 创建ArrayList集合,限制集合元素的类型为Integer
        ArrayList<Integer> list4 = new ArrayList<>();

        //method1(list1);// 编译报错
        //method1(list2);// 编译报错
        method1(list3);
        method1(list4);

        System.out.println("---------------");

        method2(list1);
        //method2(list2);// 编译报错
        method2(list3);
        //method2(list4);// 编译报错
    }

    // 定义一个方法,接收泛型为Number类型或者其子类类型的ArrayList集合
    public static void method1(ArrayList<? extends Number> list){

    }

    // 定义一个方法,接收泛型为Number类型或者其父类类型的ArrayList集合
    public static void method2(ArrayList<? super Number> list){

    }
}

        • 第四章 数据结构

        4.1 数据结构介绍

        • 数据结构 :其实就是存储数据和表示数据的方式
        • 常见的数据结构：栈、队列、数组、链表和树

        4.2 常见数据结构

        栈

        • 栈：stack,又称堆栈，它是运算受限的线性表，其限制是仅允许在表的一端进行插入和删除操作，不允许在其他任何位置进行添加、查找、删除等操作。

        简单的说：采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点

        • 先进后出（即，存进去的元素，要在后它后面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，子弹压进弹夹，先压进去的子弹在下面，后压进去的子弹在上面，当开枪时，先弹出上面的子弹，然后才能弹出下面的子弹。

        • 栈的入口、出口的都是栈的顶端位置。

        这里两个名词需要注意：

        • 压栈：就是存元素。即，把元素存储到栈的顶端位置，栈中已有元素依次向栈底方向移动一个位置。
        • 弹栈：就是取元素。即，把栈的顶端位置元素取出，栈中已有元素依次向栈顶方向移动一个位置。

        队列

        • 队列：queue,简称队，它同堆栈一样，也是一种运算受限的线性表，其限制是仅允许在表的一端进行插入，而在表的另一端进行取出并删除。

          简单的说，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：

          • 先进先出（即，存进去的元素，要在后它前面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，小火车过山洞，车头先进去，车尾后进去；车头先出来，车尾后出来。
          • 队列的入口和出口在两侧。例如，下图中的左侧为入口，右侧为出口。

        数组

        • 数组:Array,是有序的元素序列，数组是在内存中开辟一段连续的空间，并在此空间存放元素。就像是一排出租屋，有100个房间，从001到100每个房间都有固定编号，通过编号就可以快速找到租房子的人。

        简单的说,采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：

        • 查找元素快：通过索引，可以快速访问指定位置的元素

        • 增删元素慢

        • 指定索引位置增加元素：需要创建一个新数组，将指定新元素存储在指定索引位置，再把原数组元素根据索引，复制到新数组对应索引的位置。如下图

        • 指定索引位置删除元素：需要创建一个新数组，把原数组元素根据索引，复制到新数组对应索引的位置，原数组中指定索引位置元素不复制到新数组中。如下图

        链表

        • 链表:linked list,由一系列结点node（链表中每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时动态生成。每个结点包括两个部分：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域。我们常说的链表结构有单向链表与双向链表，那么这里给大家介绍的是单向链表\双向链表。

          简单的说，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：

          • 多个结点之间，通过地址进行连接。例如，多个人手拉手，每个人使用自己的右手拉住下个人的左手，依次类推，这样多个人就连在一起了。

          • 查找元素慢：想查找某个元素，需要通过连接的节点，依次向后查找指定元素。

          • 增删元素快：只需要修改链接下一个元素的地址值即可

        4.3 树基本结构介绍

        树具有的特点

        1. 每一个节点有零个或者多个子节点
        2. 没有父节点的节点称之为根节点，一个树最多有一个根节点。
        3. 每一个非根节点有且只有一个父节点

        1562637870270

        名词 含义
        节点 指树中的一个元素
        节点的度 节点拥有的子树的个数，二叉树的度不大于2
        叶子节点 度为0的节点，也称之为终端结点
        高度 叶子结点的高度为1，叶子结点的父节点高度为2，以此类推，根节点的高度最高
        层 根节点在第一层，以此类推
        父节点 若一个节点含有子节点，则这个节点称之为其子节点的父节点
        子节点 子节点是父节点的下一层节点
        兄弟节点 拥有共同父节点的节点互称为兄弟节点

        二叉树

        如果树中的每个节点的子节点的个数不超过2，那么该树就是一个二叉树。

        1565609702432

        二叉查找树

        二叉查找树的特点：

        1. 左子树上所有的节点的值均小于等于他的根节点的值
        2. 右子树上所有的节点值均大于或者等于他的根节点的值
        3. 每一个子节点最多有两个子树

        案例演示(20,18,23,22,17,24,19)数据的存储过程；

        1565611710800

        遍历获取元素的时候可以按照"左中右"的顺序进行遍历: 17 , 18, 19,20,22,23,24

        注意：二叉查找树存在的问题：会出现"瘸子"的现象，影响查询效率

        1565611927771

        平衡二叉树

        概述

        为了避免出现"瘸子"的现象，减少树的高度，提高我们的搜素效率，又存在一种树的结构："平衡二叉树"

        规则：它的左右两个子树的高度差的绝对值不超过1，并且左右两个子树都是一棵平衡二叉树

        如下图所示：

        1565611927771

        如下图所示，左图是一棵平衡二叉树，根节点10，左右两子树的高度差是1，而右图，虽然根节点左右两子树高度差是0，但是右子树15的左右子树高度差为2，不符合定义，

        所以右图不是一棵平衡二叉树。

        旋转

        在构建一棵平衡二叉树的过程中，当有新的节点要插入时，检查是否因插入后而破坏了树的平衡，如果是，则需要做旋转去改变树的结构。

        左旋：

        左旋就是将节点的右支往左拉，右子节点变成父节点，并把晋升之后多余的左子节点出让给降级节点的右子节点；

        右旋：

        将节点的左支往右拉，左子节点变成了父节点，并把晋升之后多余的右子节点出让给降级节点的左子节点

        举个例子，像上图是否平衡二叉树的图里面，左图在没插入前"19"节点前，该树还是平衡二叉树，但是在插入"19"后，导致了"15"的左右子树失去了"平衡"，

        所以此时可以将"15"节点进行左旋，让"15"自身把节点出让给"17"作为"17"的左树，使得"17"节点左右子树平衡，而"15"节点没有子树，左右也平衡了。如下图，

        1562644020804

        由于在构建平衡二叉树的时候，当有新节点插入时，都会判断插入后时候平衡，这说明了插入新节点前，都是平衡的，也即高度差绝对值不会超过1。当新节点插入后，

        有可能会有导致树不平衡，这时候就需要进行调整，而可能出现的情况就有4种，分别称作左左，左右，右左，右右。

        左左：只需要做一次右旋就变成了平衡二叉树。
右右：只需要做一次左旋就变成了平衡二叉树。
左右：先做一次分支的左旋，再做一次树的右旋，才能变成平衡二叉树。
右左：先做一次分支的右旋，再做一次数的左旋，才能变成平衡二叉树。
课上只讲解“左左”的情况
        左左

        左左：只需要做一次右旋就变成了平衡二叉树。

        左左即为在原来平衡的二叉树上，在节点的左子树的左子树下，有新节点插入，导致节点的左右子树的高度差为2，如下即为"10"节点的左子树"7"，的左子树"4"，插入了节点"5"或"3"导致失衡。

        1562644117681

        左左调整其实比较简单，只需要对节点进行右旋即可，如下图，对节点"10"进行右旋，

        1562645661857

        1562645709201

        左右

        左右：先做一次分支的左旋，再做一次树的右旋，才能变成平衡二叉树。

        左右即为在原来平衡的二叉树上，在节点的左子树的右子树下，有新节点插入，导致节点的左右子树的高度差为2，如上即为"11"节点的左子树"7"，的右子树"9"，

        插入了节点"10"或"8"导致失衡。

        1562644916480

        左右的调整就不能像左左一样，进行一次旋转就完成调整。我们不妨先试着让左右像左左一样对"11"节点进行右旋，结果图如下，右图的二叉树依然不平衡，而右图就是接下来要

        讲的右左，即左右跟右左互为镜像，左左跟右右也互为镜像。

        1562645170454

        左右这种情况，进行一次旋转是不能满足我们的条件的，正确的调整方式是，将左右进行第一次旋转，将左右先调整成左左，然后再对左左进行调整，从而使得二叉树平衡。

        即先对上图的节点"7"进行左旋，使得二叉树变成了左左，之后再对"11"节点进行右旋，此时二叉树就调整完成，如下图:

        1562645351977

        右左

        右左：先做一次分支的右旋，再做一次树的左旋，才能变成平衡二叉树。

        右左即为在原来平衡的二叉树上，在节点的右子树的左子树下，有新节点插入，导致节点的左右子树的高度差为2，如上即为"11"节点的右子树"15"，的左子树"13"，

        插入了节点"12"或"14"导致失衡。

        1562645765291

        前面也说了，右左跟左右其实互为镜像，所以调整过程就反过来，先对节点"15"进行右旋，使得二叉树变成右右，之后再对"11"节点进行左旋，此时二叉树就调整完成，如下图:

        1562645894833

        右右

        右右：只需要做一次左旋就变成了平衡二叉树。

        右右即为在原来平衡的二叉树上，在节点的右子树的右子树下，有新节点插入，导致节点的左右子树的高度差为2，如下即为"11"节点的右子树"13"，的左子树"15"，插入了节点

        "14"或"19"导致失衡。

        1562645951703

        右右只需对节点进行一次左旋即可调整平衡，如下图，对"11"节点进行左旋。

        1562646135227

        红黑树

        红黑树是一种自平衡的二叉查找树，是计算机科学中用到的一种数据结构，它是在1972年由Rudolf Bayer发明的，当时被称之为平衡二叉B树，后来，在1978年被

        Leoj.Guibas和Robert Sedgewick修改为如今的"红黑树"。它是一种特殊的二叉查找树，红黑树的每一个节点上都有存储位表示节点的颜色，可以是红或者黑；

        红黑树不是高度平衡的，它的平衡是通过"红黑树的特性"进行实现的；

        红黑树的特性：

        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. 每个叶节点(Nil)是黑色的；（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）
        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；

        如下图所示就是一个

        1562653205543

        在进行元素插入的时候，和之前一样； 每一次插入完毕以后，使用黑色规则进行校验，如果不满足红黑规则，就需要通过变色，左旋和右旋来调整树，使其满足红黑规则；

        4.4 小结

        • 栈结构: 先进后出
        • 队列结构:先进先出
        • 数组: 查询快,增删慢
        • 链表; 查询慢,增删快
        • 二叉查找树: 提高搜索效率

        第五章 List接口

        5.1 List接口介绍

        • List接口的概述
          • java.util.List接口继承自Collection接口，是单列集合的一个重要分支
        • List接口的特点
          • 它是一个元素存取有序的集合
          • 它是一个带有索引的集合，通过索引就可以精确的操作集合中的元素
          • 集合中可以有重复的元素

        5.2 List接口中常用方法

        List接口新增常用方法

        List作为Collection集合的子接口，不但继承了Collection接口中的全部方法，而且还增加了一些根据元素索引来操作集合的特有方法，如下：

        • public void add(int index, E element): 将指定的元素，添加到该集合中的指定位置上。
        • public E get(int index):返回集合中指定位置的元素。
        • public E remove(int index): 移除列表中指定位置的元素, 返回的是被移除的元素。
        • public E set(int index, E element):用指定元素替换集合中指定位置的元素,返回值的更新前的元素。

        List集合特有的方法都是跟索引相关，我们在基础班都学习过。

        List接口新增常用方法的使用

        /**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 15:41
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建List集合,限制集合元素的类型为String类型
        List<String> list = new ArrayList<>();

        // 往集合中添加元素
        list.add("林青霞");
        list.add("张曼玉");
        list.add("王祖贤");
        list.add("张敏");
        //list:[林青霞, 张曼玉, 王祖贤, 张敏]
        System.out.println("list:" + list);

        // - `public void add(int index, E element)`: 将指定的元素，添加到该集合中的指定位置上。
        // 往索引为1的位置添加一个元素:温碧霞
        list.add(1, "温碧霞");
        //list:[林青霞, 温碧霞, 张曼玉, 王祖贤, 张敏]
        System.out.println("list:" + list);

        //- `public E get(int index)`:返回集合中指定位置的元素。
        // 获取索引为3的元素
        System.out.println("索引为3的元素:"+list.get(3));// 王祖贤

        //- `public E remove(int index)`: 移除列表中指定位置的元素, 返回的是被移除的元素。
        // 删除索引为1的元素
        String removeE = list.remove(1);
        System.out.println("被删除的元素:"+removeE);// 温碧霞
        // list:[林青霞, 张曼玉, 王祖贤, 张敏]
        System.out.println("list:" + list);


        //- `public E set(int index, E element)`:用指定元素替换集合中指定位置的元素,返回值的更新前的元素。
        // 把张曼玉换成邱淑贞
        String setE = list.set(1, "邱淑贞");
        System.out.println("被替换的元素:"+setE);// 张曼玉
        // list:[林青霞, 邱淑贞, 王祖贤, 张敏]
        System.out.println("list:" + list);

    }
}

        • 注意: 如果集合元素为Integer类型,那么删除的时候优先根据索引删除

          /**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 15:48
 */
public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建List集合,限制集合中元素的类型为Integer类型
        List<Integer> list = new ArrayList<>();

        // 添加元素
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(3);
        list.add(4);
        //删除之前:[1, 2, 3, 4]
        System.out.println("删除之前:" + list);

        // 删除索引为2的元素----如果集合元素为Integer类型,那么删除的时候优先根据索引删除
        list.remove(2);
        //删除之后:[1, 2, 4]
        System.out.println("删除之后:" + list);

        // 删除2这个元素
        //list.remove(1);// 根据索引删除  remove(int index)
        Integer i = 2;
        list.remove(i);// 2  remove(Object obj)
        //删除之后:[1, 4]
        System.out.println("删除之后:" + list);

    }
}

        5.3 List的子类

        • ArrayList集合: 底层采用的是数组结构,查询快,增删慢

          • 方法: 来自Collection,List

        • LinkedList集合; 底层采用的是链表结构,查询慢,增删快

          • 方法: 来自Collection,List,LinkedList特有的方法

          • 特有的方法:

            public void addFirst(E e):将指定元素插入此列表的开头
public void addLast(E e):将指定元素添加到此列表的结尾
public E getFirst():返回此列表的第一个元素
public E getLast():返回此列表的最后一个元素
public E removeFirst():移除并返回此列表的第一个元素
public E removeLast():移除并返回此列表的最后一个元素
public E pop():从此列表所表示的堆栈处弹出一个元素
public void push(E e):将元素推入此列表所表示的堆栈

          • 案例:

            /**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 15:56
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建LinkedList集合,限制集合元素的类型为String
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();

        // 往集合中添加元素
        list.add("林青霞");
        list.add("张曼玉");
        list.add("王祖贤");
        list.add("张敏");
        System.out.println("list:" + list);

        //public void addFirst(E e):将指定元素插入此列表的开头
        //public void addLast(E e):将指定元素添加到此列表的结尾
        list.addFirst("温碧霞");
        list.addLast("邱淑贞");
        System.out.println("list:" + list);

        //public E getFirst():返回此列表的第一个元素
        //public E getLast():返回此列表的最后一个元素
        String firstE = list.getFirst();
        String lastE = list.getLast();
        System.out.println("第一个元素:"+firstE);//  温碧霞
        System.out.println("最后一个元素:"+lastE);// 邱淑贞

        //public E removeFirst():移除并返回此列表的第一个元素
        //public E removeLast():移除并返回此列表的最后一个元素
        String removeFirst = list.removeFirst();
        String removeLast = list.removeLast();
        System.out.println("被删除的第一个元素:"+removeFirst);//  温碧霞
        System.out.println("被删除的最后一个元素:"+removeLast);// 邱淑贞
        System.out.println("list:" + list);// [林青霞, 张曼玉, 王祖贤, 张敏]

        //public E pop():从此列表所表示的堆栈处弹出一个元素====>removeFirst()
        //public void push(E e):将元素推入此列表所表示的堆栈==>addFirst()
        String popE = list.pop();
        System.out.println("弹出的第一个元素:" + popE);// 林青霞

        list.push("李嘉欣");
        System.out.println("list:" + list);// [李嘉欣, 张曼玉, 王祖贤, 张敏]
    }
}

        5.4 集合综合案例

        需求:

        • 按照斗地主的规则，完成造牌洗牌发牌的动作。
          具体规则：

          使用54张牌打乱顺序,三个玩家参与游戏，三人交替摸牌，每人17张牌，最后三张留作底牌。

        分析:

        //1.造牌
//1.1 创建扑克盒单列集合,用来存储54张扑克牌
//1.2 创建花色单列集合,用来存储4个花色
//1.3 创建牌面值单列集合,用来存储13个牌面值
//1.4 往扑克盒单列集合中添加大小王
//1.5 花色和牌面值单列集合循环嵌套,拼接52张牌,添加到扑克盒集合中

//2.洗牌
//使用Collections的静态方法shuffle(List<?> list)

//3.发牌
//3.1 创建玩家1,玩家2,玩家3,底牌的集合,用来存储各自的牌
//3.2 循环遍历扑克盒中的牌
//3.3 在循环中,根据索引获取遍历出来的牌
//3.4 在循环中,判断遍历出来的牌的索引:
//3.5 如果索引>=51,牌就给底牌
//3.5 如果索引%3==0,牌就给玩家1
//3.5 如果索引%3==1,牌就给玩家2
//3.5 如果索引%3==2,牌就给玩家3
//3.6 展示牌

        实现:

        /**
 * Created by PengZhiLin on 2021/8/3 16:14
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //1.造牌
        //1.1 创建扑克盒单列集合,用来存储54张扑克牌
        ArrayList<String> pokerBox = new ArrayList<>();

        //1.2 创建花色单列集合,用来存储4个花色
        ArrayList<String> colors = new ArrayList<>();
        colors.add("♠");
        colors.add("♥");
        colors.add("♣");
        colors.add("♦");

        //1.3 创建牌面值单列集合,用来存储13个牌面值
        ArrayList<String> numbers = new ArrayList<>();
        for (int i = 2; i <= 10; i++) {
            numbers.add(i + "");
        }
        numbers.add("J");
        numbers.add("Q");
        numbers.add("K");
        numbers.add("A");

        //1.4 往扑克盒单列集合中添加大小王
        pokerBox.add("大王");
        pokerBox.add("小王");

        //1.5 花色和牌面值单列集合循环嵌套,拼接52张牌,添加到扑克盒集合中
        for (String number : numbers) {
            for (String color : colors) {
                String pai = color + number;
                // 添加到集合中
                pokerBox.add(pai);
            }
        }
        System.out.println("牌:" + pokerBox);
        System.out.println("牌:" + pokerBox.size());

        //2.洗牌
        //使用Collections的静态方法shuffle(List<?> list)
        Collections.shuffle(pokerBox);
        System.out.println("打乱顺序后的牌:" + pokerBox);
        System.out.println("打乱顺序后的牌:" + pokerBox.size());

        //3.发牌
        //3.1 创建玩家1,玩家2,玩家3,底牌的集合,用来存储各自的牌
        ArrayList<String> player1 = new ArrayList<>();
        ArrayList<String> player2 = new ArrayList<>();
        ArrayList<String> player3 = new ArrayList<>();
        ArrayList<String> diPai = new ArrayList<>();

        //3.2 循环遍历扑克盒中的牌
        for (int i = 0; i < pokerBox.size(); i++) {
            //3.3 在循环中,根据索引获取遍历出来的牌
            String pai = pokerBox.get(i);
            //3.4 在循环中,判断遍历出来的牌的索引:
            if (i >= 51) {
                //3.5 如果索引>=51,牌就给底牌
                diPai.add(pai);
            } else if (i % 3 == 0) {
                //3.5 如果索引%3==0,牌就给玩家1
                player1.add(pai);
            } else if (i % 3 == 1) {
                //3.5 如果索引%3==1,牌就给玩家2
                player2.add(pai);
            } else {
                //3.5 如果索引%3==2,牌就给玩家3
                player3.add(pai);
            }
        }
        //3.6 展示牌
        System.out.println("玩家1的牌:"+player1+",牌数:"+player1.size());
        System.out.println("玩家2的牌:"+player2+",牌数:"+player2.size());
        System.out.println("玩家3的牌:"+player3+",牌数:"+player3.size());
        System.out.println("底牌:"+diPai);

    }
}

        总结

        必须练习:
	1.总结单列集合继承体系和各个单列集合的特点---->默写
    2.Collection集合的常用方法
    3.List集合的常用方法
    4.LinkedList集合的特有方法
    5.迭代器的基本使用,增强for循环的使用--->使用迭代器,增强for循环遍历集合元素
    6.使用含有泛型的类,含有泛型的接口,含有泛型的方法---->ArrayList<E>类,List<E>接口....
    7.斗地主案例---->选做
        
- 能够说出集合与数组的区别
     - 长度:
      - 数组长度是固定的
      - 集合长度是不固定的
     - 存储范围:
      - 数组可以存储基本类型+引用类型 eg; int[],String[]
      - 集合只能存储引用类型,如果要存储基本类型,需要存储基本类型对应的包装类类型

- 能够使用Collection集合的常用功能
      - public boolean add(E e)：  把给定的对象添加到当前集合中 。
    - public void clear() :清空集合中所有的元素。
    - public boolean remove(E e): 把给定的对象在当前集合中删除。
    - public boolean contains(Object obj): 判断当前集合中是否包含给定的对象。
    - public boolean isEmpty(): 判断当前集合是否为空。
    - public int size(): 返回集合中元素的个数。
    - public Object[] toArray(): 把集合中的元素，存储到数组中

- 能够使用迭代器对集合进行取元素
    1.获取迭代器,使用Collection的iterator()方法
    2.使用迭代器判断是否有元素可以迭代 hasNext()
    3.使用迭代器取出可以迭代的元素 next()
    4.一边迭代一边删除,使用迭代器的 remove()
          
- 能够使用增强for循环遍历集合和数组
    格式:
		for(数据类型 变量名: 数组名\集合名){
            
        }
	快捷键: 数组名.for   或者  集合名.for
        
- 能够理解泛型上下限
  上限: <? extends 类名>
  下限: <? super 类名>
      
- 能够阐述泛型通配符的作用
    如果想要使变量在未来接收有泛型定义的对象，又不确定泛型要定义的类型可以使用泛型通配符?
      
- 能够说出常见的数据结构
  栈,队列,数组,链表,树
      
- 能够说出数组结构特点
- 能够说出栈结构特点
- 能够说出队列结构特点
- 能够说出单向链表结构特点
    - 栈结构: 先进后出
    - 队列结构:先进先出
    - 数组: 查询快,增删慢
    - 链表; 查询慢,增删快
    - 二叉查找树: 提高搜索效率
        
- 能够说出List集合特点
     元素有索引,元素存取有序,元素可以重复
        
- 能够完成斗地主的案例                   
     洗牌,发牌,造牌
posted on 2022-04-24 23:40  ofanimon  阅读(66)  评论(0)    收藏  举报
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