Java_集合之三

1.红黑树

1.1概述【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

1.2成绩排序案例【应用】

  • 案例需求

    • 用TreeSet集合存储多个学生信息(姓名,语文成绩,数学成绩,英语成绩),并遍历该集合

    • 要求: 按照总分从高到低出现

  • 代码实现

    学生类

     1 public class Student implements Comparable<Student> {
 2     private String name;
 3     private int chinese;
 4     private int math;
 5     private int english;
 6 ​
 7     public Student() {
 8     }
 9 ​
10     public Student(String name, int chinese, int math, int english) {
11         this.name = name;
12         this.chinese = chinese;
13         this.math = math;
14         this.english = english;
15     }
16 ​
17     public String getName() {
18         return name;
19     }
20 ​
21     public void setName(String name) {
22         this.name = name;
23     }
24 ​
25     public int getChinese() {
26         return chinese;
27     }
28 ​
29     public void setChinese(int chinese) {
30         this.chinese = chinese;
31     }
32 ​
33     public int getMath() {
34         return math;
35     }
36 ​
37     public void setMath(int math) {
38         this.math = math;
39     }
40 ​
41     public int getEnglish() {
42         return english;
43     }
44 ​
45     public void setEnglish(int english) {
46         this.english = english;
47     }
48 ​
49     public int getSum() {
50         return this.chinese + this.math + this.english;
51     }
52 ​
53     @Override
54     public int compareTo(Student o) {
55         // 主要条件: 按照总分进行排序
56         int result = o.getSum() - this.getSum();
57         // 次要条件: 如果总分一样,就按照语文成绩排序
58         result = result == 0 ? o.getChinese() - this.getChinese() : result;
59         // 如果语文成绩也一样,就按照数学成绩排序
60         result = result == 0 ? o.getMath() - this.getMath() : result;
61         // 如果总分一样,各科成绩也都一样,就按照姓名排序
62         result = result == 0 ? o.getName().compareTo(this.getName()) : result;
63         return result;
64     }
65 }

     

    测试类

     1 public class TreeSetDemo {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         //创建TreeSet集合对象，通过比较器排序进行排序
 4         TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>();
 5         //创建学生对象
 6         Student s1 = new Student("jack", 98, 100, 95);
 7         Student s2 = new Student("rose", 95, 95, 95);
 8         Student s3 = new Student("sam", 100, 93, 98);
 9         //把学生对象添加到集合
10         ts.add(s1);
11         ts.add(s2);
12         ts.add(s3);
13 ​
14         //遍历集合
15         for (Student s : ts) {
16             System.out.println(s.getName() + "," + s.getChinese() + "," + s.getMath() + "," + s.getEnglish() + "," + s.getSum());
17         }
18     }
19 }

     

2.HashSet集合

2.1HashSet集合概述和特点【应用】

  • 底层数据结构是哈希表

  • 存取无序

  • 不可以存储重复元素

  • 没有索引,不能使用普通for循环遍历

2.2HashSet集合的基本应用【应用】

存储字符串并遍历

 1 public class HashSetDemo {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         //创建集合对象
 4         HashSet<String> set = new HashSet<String>();
 5 ​
 6         //添加元素
 7         set.add("hello");
 8         set.add("world");
 9         set.add("java");
10         //不包含重复元素的集合
11         set.add("world");
12 ​
13         //遍历
14         for(String s : set) {
15             System.out.println(s);
16         }
17     }
18 }

 

2.3哈希值【理解】

  • 哈希值简介

    是JDK根据对象的地址或者字符串或者数字算出来的int类型的数值

  • 如何获取哈希值

    Object类中的public int hashCode()：返回对象的哈希码值

  • 哈希值的特点

    • 同一个对象多次调用hashCode()方法返回的哈希值是相同的

    • 默认情况下，不同对象的哈希值是不同的。而重写hashCode()方法，可以实现让不同对象的哈希值相同

2.4哈希表结构【理解】

  • JDK1.8以前

    数组 + 链表

  • JDK1.8以后

    • 节点个数少于等于8个

      数组 + 链表

    • 节点个数多于8个

      数组 + 红黑树

2.5HashSet集合存储学生对象并遍历【应用】

  • 案例需求

    • 创建一个存储学生对象的集合，存储多个学生对象，使用程序实现在控制台遍历该集合

    • 要求：学生对象的成员变量值相同，我们就认为是同一个对象

  • 代码实现

    学生类

     1 public class Student {
 2     private String name;
 3     private int age;
 4 ​
 5     public Student() {
 6     }
 7 ​
 8     public Student(String name, int age) {
 9         this.name = name;
10         this.age = age;
11     }
12 ​
13     public String getName() {
14         return name;
15     }
16 ​
17     public void setName(String name) {
18         this.name = name;
19     }
20 ​
21     public int getAge() {
22         return age;
23     }
24 ​
25     public void setAge(int age) {
26         this.age = age;
27     }
28 ​
29     @Override
30     public boolean equals(Object o) {
31         if (this == o) return true;
32         if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
33 ​
34         Student student = (Student) o;
35 ​
36         if (age != student.age) return false;
37         return name != null ? name.equals(student.name) : student.name == null;
38     }
39 ​
40     @Override
41     public int hashCode() {
42         int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
43         result = 31 * result + age;
44         return result;
45     }
46 }

     

    测试类

     1 public class HashSetDemo02 {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         //创建HashSet集合对象
 4         HashSet<Student> hs = new HashSet<Student>();
 5 ​
 6         //创建学生对象
 7         Student s1 = new Student("林青霞", 30);
 8         Student s2 = new Student("张曼玉", 35);
 9         Student s3 = new Student("王祖贤", 33);
10 ​
11         Student s4 = new Student("王祖贤", 33);
12 ​
13         //把学生添加到集合
14         hs.add(s1);
15         hs.add(s2);
16         hs.add(s3);
17         hs.add(s4);
18 ​
19         //遍历集合(增强for)
20         for (Student s : hs) {
21             System.out.println(s.getName() + "," + s.getAge());
22         }
23     }
24 }

     

  • 总结

    HashSet集合存储自定义类型元素,要想实现元素的唯一,要求必须重写hashCode方法和equals方法

3.Map集合

3.1Map集合概述和特点【理解】

  • Map集合概述

     interface Map<K,V> K：键的类型；V：值的类型 

  • Map集合的特点

    • 双列集合,一个键对应一个值

    • 键不可以重复,值可以重复

  • Map集合的基本使用

     1 public class MapDemo01 {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         //创建集合对象
 4         Map<String,String> map = new HashMap<String,String>();
 5 ​
 6         //V put(K key, V value) 将指定的值与该映射中的指定键相关联
 7         map.put("itheima001","林青霞");
 8         map.put("itheima002","张曼玉");
 9         map.put("itheima003","王祖贤");
10         map.put("itheima003","柳岩");
11 ​
12         //输出集合对象
13         System.out.println(map);
14     }
15 }

     

3.2Map集合的基本功能【应用】

  • 方法介绍

    方法名说明
    V put(K key,V value) 添加元素
    V remove(Object key) 根据键删除键值对元素
    void clear() 移除所有的键值对元素
    boolean containsKey(Object key) 判断集合是否包含指定的键
    boolean containsValue(Object value) 判断集合是否包含指定的值
    boolean isEmpty() 判断集合是否为空
    int size() 集合的长度，也就是集合中键值对的个数

  • 示例代码

     1 public class MapDemo02 {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         //创建集合对象
 4         Map<String,String> map = new HashMap<String,String>();
 5 ​
 6         //V put(K key,V value)：添加元素
 7         map.put("张无忌","赵敏");
 8         map.put("郭靖","黄蓉");
 9         map.put("杨过","小龙女");
10 ​
11         //V remove(Object key)：根据键删除键值对元素
12 //        System.out.println(map.remove("郭靖"));
13 //        System.out.println(map.remove("郭襄"));
14 ​
15         //void clear()：移除所有的键值对元素
16 //        map.clear();
17 ​
18         //boolean containsKey(Object key)：判断集合是否包含指定的键
19 //        System.out.println(map.containsKey("郭靖"));
20 //        System.out.println(map.containsKey("郭襄"));
21 ​
22         //boolean isEmpty()：判断集合是否为空
23 //        System.out.println(map.isEmpty());
24 ​
25         //int size()：集合的长度，也就是集合中键值对的个数
26         System.out.println(map.size());
27 ​
28         //输出集合对象
29         System.out.println(map);
30     }
31 }

     

3.3Map集合的获取功能【应用】

  • 方法介绍

    方法名说明
    V get(Object key) 根据键获取值
    Set<K> keySet() 获取所有键的集合
    Collection<V> values() 获取所有值的集合
    Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() 获取所有键值对对象的集合

  • 示例代码

     1 public class MapDemo03 {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         //创建集合对象
 4         Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
 5 
 6         //添加元素
 7         map.put("张无忌", "赵敏");
 8         map.put("郭靖", "黄蓉");
 9         map.put("杨过", "小龙女");
10 
11         //V get(Object key):根据键获取值
12 //        System.out.println(map.get("张无忌"));
13 //        System.out.println(map.get("张三丰"));
14 
15         //Set<K> keySet():获取所有键的集合
16 //        Set<String> keySet = map.keySet();
17 //        for(String key : keySet) {
18 //            System.out.println(key);
19 //        }
20 
21         //Collection<V> values():获取所有值的集合
22         Collection<String> values = map.values();
23         for(String value : values) {
24             System.out.println(value);
25         }
26     }
27 }

     

3.4Map集合的遍历(方式1)【应用】

  • 遍历思路

    • 我们刚才存储的元素都是成对出现的，所以我们把Map看成是一个夫妻对的集合

      • 把所有的丈夫给集中起来

      • 遍历丈夫的集合，获取到每一个丈夫

      • 根据丈夫去找对应的妻子

  • 步骤分析

    • 获取所有键的集合。用keySet()方法实现

    • 遍历键的集合，获取到每一个键。用增强for实现

    • 根据键去找值。用get(Object key)方法实现

  • 代码实现

     1 public class MapDemo01 {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         //创建集合对象
 4         Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
 5 
 6         //添加元素
 7         map.put("张无忌", "赵敏");
 8         map.put("郭靖", "黄蓉");
 9         map.put("杨过", "小龙女");
10 
11         //获取所有键的集合。用keySet()方法实现
12         Set<String> keySet = map.keySet();
13         //遍历键的集合，获取到每一个键。用增强for实现
14         for (String key : keySet) {
15             //根据键去找值。用get(Object key)方法实现
16             String value = map.get(key);
17             System.out.println(key + "," + value);
18         }
19     }
20 }

     

3.5Map集合的遍历(方式2)【应用】

  • 遍历思路

    • 我们刚才存储的元素都是成对出现的，所以我们把Map看成是一个夫妻对的集合

      • 获取所有结婚证的集合

      • 遍历结婚证的集合，得到每一个结婚证

      • 根据结婚证获取丈夫和妻子

  • 步骤分析

    • 获取所有键值对对象的集合

      • Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()：获取所有键值对对象的集合

    • 遍历键值对对象的集合，得到每一个键值对对象

      • 用增强for实现，得到每一个Map.Entry

    • 根据键值对对象获取键和值

      • 用getKey()得到键

      • 用getValue()得到值

  • 代码实现

     1 public class MapDemo02 {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         //创建集合对象
 4         Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
 5 
 6         //添加元素
 7         map.put("张无忌", "赵敏");
 8         map.put("郭靖", "黄蓉");
 9         map.put("杨过", "小龙女");
10 
11         //获取所有键值对对象的集合
12         Set<Map.Entry<String, String>> entrySet = map.entrySet();
13         //遍历键值对对象的集合，得到每一个键值对对象
14         for (Map.Entry<String, String> me : entrySet) {
15             //根据键值对对象获取键和值
16             String key = me.getKey();
17             String value = me.getValue();
18             System.out.println(key + "," + value);
19         }
20     }
21 }

     

4.HashMap集合

4.1HashMap集合概述和特点【理解】

  • HashMap底层是哈希表结构的

  • 依赖hashCode方法和equals方法保证键的唯一

  • 如果键要存储的是自定义对象，需要重写hashCode和equals方法

4.2HashMap集合应用案例【应用】

  • 案例需求

    • 创建一个HashMap集合，键是学生对象(Student)，值是居住地 (String)。存储多个元素，并遍历。

    • 要求保证键的唯一性：如果学生对象的成员变量值相同，我们就认为是同一个对象

  • 代码实现

    学生类

     1 public class Student {
 2     private String name;
 3     private int age;
 4 
 5     public Student() {
 6     }
 7 
 8     public Student(String name, int age) {
 9         this.name = name;
10         this.age = age;
11     }
12 
13     public String getName() {
14         return name;
15     }
16 
17     public void setName(String name) {
18         this.name = name;
19     }
20 
21     public int getAge() {
22         return age;
23     }
24 
25     public void setAge(int age) {
26         this.age = age;
27     }
28 
29     @Override
30     public boolean equals(Object o) {
31         if (this == o) return true;
32         if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
33 
34         Student student = (Student) o;
35 
36         if (age != student.age) return false;
37         return name != null ? name.equals(student.name) : student.name == null;
38     }
39 
40     @Override
41     public int hashCode() {
42         int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
43         result = 31 * result + age;
44         return result;
45     }
46 }

     

    测试类

     1 public class HashMapDemo {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         //创建HashMap集合对象
 4         HashMap<Student, String> hm = new HashMap<Student, String>();
 5 
 6         //创建学生对象
 7         Student s1 = new Student("林青霞", 30);
 8         Student s2 = new Student("张曼玉", 35);
 9         Student s3 = new Student("王祖贤", 33);
10         Student s4 = new Student("王祖贤", 33);
11 
12         //把学生添加到集合
13         hm.put(s1, "西安");
14         hm.put(s2, "武汉");
15         hm.put(s3, "郑州");
16         hm.put(s4, "北京");
17 
18         //遍历集合
19         Set<Student> keySet = hm.keySet();
20         for (Student key : keySet) {
21             String value = hm.get(key);
22             System.out.println(key.getName() + "," + key.getAge() + "," + value);
23         }
24     }
25 }

     

5.TreeMap集合

5.1TreeMap集合概述和特点【理解】

  • TreeMap底层是红黑树结构

  • 依赖自然排序或者比较器排序,对键进行排序

  • 如果键存储的是自定义对象,需要实现Comparable接口或者在创建TreeMap对象时候给出比较器排序规则

5.2TreeMap集合应用案例【应用】

  • 案例需求

    • 创建一个TreeMap集合,键是学生对象(Student),值是籍贯(String),学生属性姓名和年龄,按照年龄进行排序并遍历

    • 要求按照学生的年龄进行排序,如果年龄相同则按照姓名进行排序

  • 代码实现

    学生类

     1 public class Student implements Comparable<Student>{
 2     private String name;
 3     private int age;
 4 
 5     public Student() {
 6     }
 7 
 8     public Student(String name, int age) {
 9         this.name = name;
10         this.age = age;
11     }
12 
13     public String getName() {
14         return name;
15     }
16 
17     public void setName(String name) {
18         this.name = name;
19     }
20 
21     public int getAge() {
22         return age;
23     }
24 
25     public void setAge(int age) {
26         this.age = age;
27     }
28 
29     @Override
30     public String toString() {
31         return "Student{" +
32                 "name='" + name + '\'' +
33                 ", age=" + age +
34                 '}';
35     }
36 
37     @Override
38     public int compareTo(Student o) {
39         //按照年龄进行排序
40         int result = o.getAge() - this.getAge();
41         //次要条件，按照姓名排序。
42         result = result == 0 ? o.getName().compareTo(this.getName()) : result;
43         return result;
44     }
45 }

     

    测试类

     1 public class Test1 {
 2     public static void main(String[] args) {
 3           // 创建TreeMap集合对象
 4         TreeMap<Student,String> tm = new TreeMap<>();
 5       
 6         // 创建学生对象
 7         Student s1 = new Student("xiaohei",23);
 8         Student s2 = new Student("dapang",22);
 9         Student s3 = new Student("xiaomei",22);
10       
11         // 将学生对象添加到TreeMap集合中
12         tm.put(s1,"江苏");
13         tm.put(s2,"北京");
14         tm.put(s3,"天津");
15       
16         // 遍历TreeMap集合,打印每个学生的信息
17         tm.forEach(
18                 (Student key, String value)->{
19                     System.out.println(key + "---" + value);
20                 }
21         );
22     }
23 }

     

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posted @ 2021-05-20 20:47  依然耀眼  阅读(82)  评论(0)    收藏  举报