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JAVAOOP
- 数组的长度是固定的。集合的长度是可变的。 - 数组中存储的是同一类型的元素，可以存储基本数据类型值。 - 集合存储的都是对象。而且对象的类型可以不一致，不能存放基本数据类型 JAVASE提供了满足各种需求的API，在使用这些API前，先
二、集合概述
2.1 什么是集合
集合：集合是java中提供的一种容器，可以用来存储多个数据,并且可以存储任意类型的数据！
集合和数组既然都是容器，它们有啥区别呢？
- 数组的长度是固定的。集合的长度是可变的。
- 数组中存储的是同一类型的元素，可以存储基本数据类型值。
- 集合存储的都是对象。而且对象的类型可以不一致，不能存放基本数据类型
2.2 集合体系
JAVASE提供了满足各种需求的API，在使用这些API前，先了解其继承与接口操作架构，才能了解何时采用哪个类，以及类之间如何彼此合作，从而达到灵活应用。
集合按照其存储结构可以分为两大类，分别是单列集合java.util.Collection和双列集合java.util.Map，今天我们主要学习Collection集合
- Collection：单列集合类的根接口，用于存储一系列符合某种规则的元素，它有两个重要的子接口，分别是java.util.List和java.util.Set。其中，List的特点是元素有序、元素可重复。Set的特点是元素无序，而且不可重复。List接口的主要实现类有java.util.ArrayList和java.util.LinkedList，Set接口的主要实现类有java.util.HashSet和java.util.LinkedHashSet。
从上面的描述可以看出JDK中提供了丰富的集合类库，为了便于初学者进行系统地学习，接下来通过一张图来描述整个集合类的继承体系。
三、Collection集合
3.1 Collection概述
Collection是所有单列集合的父接口，因此在Collection中定义了单列集合(List和Set)通用的一些方法，这些方法可用于操作所有的单列集合。
3.2 Collection常用方法
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| public boolean add(E e) | 把给定的对象添加到当前集合中 。 |
| public boolean remove(E e) | 把给定的对象在当前集合中删除。 |
| public boolean contains(E e) | 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。 |
| public void clear() | 清空集合中所有的元素。 |
代码演示
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
public class Demo1Collection {
public static void main(String[] args) {
// 创建集合对象
// 使用多态形式
Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
// 使用方法
// 添加功能 boolean add(String s)
coll.add("小李广");
coll.add("扫地僧");
coll.add("石破天");
System.out.println(coll);
// boolean contains(E e) 判断o是否在集合中存在
System.out.println("判断 扫地僧 是否在集合中"+coll.contains("扫地僧"));
//boolean remove(E e) 删除在集合中的o元素
System.out.println("删除石破天："+coll.remove("石破天"));
System.out.println("操作之后集合中元素:"+coll);
// size() 集合中有几个元素
System.out.println("集合中有"+coll.size()+"个元素");
// Object[] toArray()转换成一个Object数组
Object[] objects = coll.toArray();
// 遍历数组
for (int i = 0; i < objects.length; i++) {
System.out.println(objects[i]);
}
// void clear() 清空集合
coll.clear();
System.out.println("集合中内容为："+coll);
// boolean isEmpty() 判断是否为空
System.out.println(coll.isEmpty());
}
}
四、Iterator迭代器
4.1 为什么要有Iterator
由于Collection集合，是没有索引的。如果我们遍历Collection集合，使用for循环是无法使用的。我们可以借Collection中的toArray方法转换成数组，来遍历集合！这种方式也能实现，但总觉得不太舒服，这时，JDK提供了一个Iterator接口来专门用于遍历集合。
4.2 Iterator概述
在程序开发中，经常需要遍历集合中的所有元素。针对这种需求，JDK专门提供了一个接口java.util.Iterator。Iterator接口也是Java集合中的一员，但它与Collection、Map接口有所不同，Collection接口与Map接口主要用于存储元素，而Iterator主要用于迭代访问（即遍历）Collection中的元素，因此Iterator对象也被称为迭代器。
4.3 什么是迭代
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，继续在判断，如果还有就再取出出来。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。
4.4 获取Iterator
想要遍历Collection集合，那么就要获取该集合迭代器完成迭代操作。在Collection集合中，专门提供了一个方法，用来获取Iterator
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接口的常用方法
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| public E next() | 返回迭代的下一个元素。 |
| public boolean hasNext() | 如果仍有元素可以迭代，则返回 true。 |
4.5 代码演示
public class IteratorDemo {
public static void main(String[] args) {
// 使用多态方式 创建对象
Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
// 添加元素到集合
coll.add("串串星人");
coll.add("吐槽星人");
coll.add("汪星人");
//遍历
//使用迭代器 遍历 每个集合对象都有自己的迭代器
Iterator<String> it = coll.iterator();
// 泛型指的是 迭代出 元素的数据类型
while(it.hasNext()){ //判断是否有迭代元素
String s = it.next();//获取迭代出的元素
System.out.println(s);
}
}
}
4.6 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t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，为了让初学者能更好地理解迭代器的工作原理，接下来通过一个图例来演示Iterator对象迭代元素的过程：
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。
五、增强for
5.1 什么是增强for
增强for循环(也称for each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集合的。它的内部原理其实是个Iterator迭代器，所以在遍历的过程中，不能对集合中的元素进行增删操作。
5.2 增强for格式
for(元素的数据类型 变量 : Collection集合or数组){
//写操作代码
}
它用于遍历Collection和数组。通常只进行遍历元素，不要在遍历的过程中对集合元素进行增删操作。
5.3 增强for遍历数组和集合
遍历数组
public class NBForDemo1 {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {3,5,6,87};
//使用增强for遍历数组
for(int a : arr){//a代表数组中的每个元素
System.out.println(a);
}
}
}
遍历集合
public class NBForDemo2 {
public static void main(String[] args) {
Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
coll.add("小河神");
coll.add("老河神");
coll.add("神婆");
//使用增强for遍历
for(String s :coll){//接收变量s代表 代表被遍历到的集合元素
System.out.println(s);
}
}
}
新for循环必须有被遍历的目标。目标只能是Collection或者是数组。新式for仅仅作为遍历操作出现。
六、List集合
6.1 什么是List集合
java.util.List接口继承自Collection接口，是单列集合的一个重要分支，习惯性地会将实现了List接口的对象称为List集合。在List集合中允许出现重复的元素，所有的元素是以一种线性方式进行存储的，在程序中可以通过索引来访问集合中的指定元素。另外，List集合还有一个特点就是元素有序，即元素的存入顺序和取出顺序一致。
6.2 List集合的特点
它是一个元素存取有序的集合。例如，存元素的顺序是11、22、33。那么集合中，元素的存储就是按照11、22、33的顺序完成的）。
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（与数组的索引是一个道理）。
集合中可以有重复的元素，通过元素的equals方法，来比较是否为重复的元素。
6.3 List集合常用方法
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
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| 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。 |
public class ListDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建List集合对象
List<String> list = new ArrayList<String>();
// 往 尾部添加 指定元素
list.add("图图");
list.add("小美");
list.add("不高兴");
System.out.println(list);
// add(int index,String s) 往指定位置添加
list.add(1,"没头脑");
System.out.println(list);
// String remove(int index) 删除指定位置元素 返回被删除元素
// 删除索引位置为2的元素
System.out.println("删除索引位置为2的元素");
System.out.println(list.remove(2));
System.out.println(list);
// String set(int index,String s)
// 在指定位置 进行 元素替代（改）
// 修改指定位置元素
list.set(0, "三毛");
System.out.println(list);
// String get(int index) 获取指定位置元素
// 跟size() 方法一起用 来 遍历的
for(int i = 0;i<list.size();i++){
System.out.println(list.get(i));
}
//还可以使用增强for
for (String string : list) {
System.out.println(string);
}
}
}
七、List集合的子类
List的子类特点：
ArrayList:
底层数据结构是数组，查询快，增删慢
线程不安全，效率高
LinkedList:
底层数据结构是链表，查询慢，增删快
线程不安全，效率高
Vector:
底层数据结构是数组，查询快，增删慢
线程安全，效率低
7.1 ArrayList集合
ArrayList:
底层数据结构是数组，查询快，增删慢
线程不安全，效率高
ArrayList集合中常用方法
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| 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。 |
| public boolean add(E e) | 将指定的元素添加到此列表的尾部 |
/
ArrayList存储自定义对象并遍历
/
public class ArrayListDemo2 {
public static void main(String[] args) {
List<Student> list = new ArrayList<>();
Student s1 = new Student();
s1.setId(11);
s1.setName("小包面");
Student s2 = new Student();
s2.setId(22);
s2.setName("小肉丝");
list.add(s1);
list.add(s2);
System.out.println(list);
Iterator<Student> it = list.iterator();
while (it.hasNext()){
Student stu = it.next();
System.out.println(stu.getId());
System.out.println(stu.getName());
}
System.out.println("=====================");
for (Student s : list){
System.out.println(s.getName()+": "+s.getId());
}
System.out.println("=====================");
for(int x = 0; x < list.size(); x++){
Student stu = list.get(x);
System.out.println(stu.getId()+": "+stu.getName());
}
}
}
7.2 LinkedList集合
LinkedList:
底层数据结构是链表，查询慢，增删快
线程不安全，效率高
实际开发中对一个集合元素的添加与删除经常涉及到首尾操作，而LinkedList提供了大量首尾操作的方法。这些方法我们作为了解即可：
7.2.1 LinkedList集合常用方法
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| 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。 |
| public boolean isEmpty() | 如果列表不包含元素，则返回true。 |
LinkedList是List的子类，List中的方法LinkedList都是可以使用，这里就不做详细介绍，我们只需要了解LinkedList的特有方法即可。在开发时，LinkedList集合也可以作为堆栈，队列的结构使用。
7.2.2 LinkedList常用方法演示
/*
* LinkedList的特有功能：
* A:添加功能
* public void addFirst(Object e)
* public void addLast(Object e)
* B:获取功能
* public Object getFirst()
* public Obejct getLast()
* C:删除功能
* public Object removeFirst()
* public Object removeLast()
*/
public class LinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
LinkedList<String> link = new LinkedList<String>();
// 添加元素
link.add("hello");
link.add("world");
link.add("java");
//添加元素
link.addFirst("abc1");
link.addFirst("abc2");
link.addFirst("abc3");
System.out.println(link);
// 获取元素
System.out.println(link.getFirst());
System.out.println(link.getLast());
// 删除元素
System.out.println(link.removeFirst());
System.out.println(link.removeLast());
while (!link.isEmpty()) { //判断集合是否为空
System.out.println(link.pop());
}
System.out.println(link);
}
}
7.2.3 Vector集合
Vector:
底层数据结构是数组，查询快，增删慢
线程安全，效率低
/*
* Vector：
* 1：添加功能
* public void addElement(Object obj) -- add()
* 2：获取功能
* public Object elementAt(int index) -- get()
* public Enumeration elements() -- Iterator iterator()
* boolean hasMoreElements() -- hasNext()
* Object nextElement() -- next()
*/
public class VectorDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建集合对象
Vector v = new Vector();
// 添加功能
v.addElement("hello");
v.addElement("world");
v.addElement("java");
// 遍历
for (int x = 0; x < v.size(); x++) {
String s = (String) v.elementAt(x);
System.out.println(s);
}
System.out.println("------------------");
//了解
Enumeration en = v.elements(); // 返回的是实现类的对象
while (en.hasMoreElements()) {
String s = (String) en.nextElement();
System.out.println(s);
}
}
}
八、数据结构
8.1 数据结构有什么用
当你用着java里面的容器类很爽的时候，你有没有想过，怎么ArrayList就像一个无限扩充的数组，也好像链表之类的。好用吗？好用，这就是数据结构的用处，只不过你在不知不觉中使用了。
现实世界的存储，我们使用的工具和建模。每种数据结构有自己的优点和缺点，想想如果Google的数据用的是数组的存储，我们还能方便地查询到所需要的数据吗？而算法，在这么多的数据中如何做到最快的插入，查找，删除，也是在追求更快。
我们java是面向对象的语言，就好似自动档轿车，C语言好似手动档吉普。数据结构呢？是变速箱的工作原理。你完全可以不知道变速箱怎样工作，就把自动档的车子从 A点 开到 B点，而且未必就比懂得的人慢。写程序这件事，和开车一样，经验可以起到很大作用，但如果你不知道底层是怎么工作的，就永远只能开车，既不会修车，也不能造车。当然了，数据结构内容比较多，细细的学起来也是相对费功夫的，不可能达到一蹴而就。我们将常见的数据结构：堆栈、队列、数组、链表和红黑树 这几种给大家介绍一下，作为数据结构的入门，了解一下它们的特点即可。
8.2 常见的数据结构
数据存储的常用结构有：栈、队列、数组、链表和红黑树。我们分别来了解一下：
8.2.1 栈
栈：stack,又称堆栈，它是运算受限的线性表，其限制是仅允许在标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。
栈的特点
- 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。
栈的名词
- **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。
8.2.2 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删除。
队列的特点
- 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、出口各占一侧。。例如，下图中的左侧为入口，右侧为出口。
8.2.3 数组
数组特点：查询快 ， 增删慢
数组的特点
- 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
* **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。
8.2.4 链表
链表特点：查询慢 ， 增删快
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i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。
单向链表数据格式
链表的特点
- 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。
8.2.5 红黑树
二叉树：binary tree ,是每个结点不超过2的有序树（tree）
- 简单的理解，就是一种类似于我们生活中树的结构，只不过每个结点上都最多只能有两个子结点。二叉树是每个节点最多有两个子树的树结构。顶上的叫根结点，两边被称作“左子树”和“右子树”。
红黑树
- 二叉树的一种比较有意思的叫做红黑树(红黑树是一种自平衡的二叉树)，红黑树本身就是一颗二叉查找树，将节点插入后，该树仍然是一颗二叉查找树。也就意味着，树的键值仍然是有序的。
红黑树的约束
- 节点可以是红色的或者黑色的
- 根节点是黑色的
- 叶子节点(特指空节点)是黑色的
- 每个红色节点的子节点都是黑色的
* 任何一个节点到其每一个叶子节点的所有路径上黑色节点数相同
红黑树的特点
* 速度特别快,趋近平衡树,查找叶子元素最少和最多次数不多于二倍