黑马程序员技术交流社区

标题: JavaEE就业班第3-4天笔记整理 [打印本页]

作者: 老鸟 时间: 2018-11-20 16:05
标题: JavaEE就业班第3-4天笔记整理
本帖最后由老鸟于 2018-11-20 16:07 编辑

JavaEE就业班第三天【List、Set、数据结构、Collections】
第一章数据结构2.1 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。

栈

特点:

先进后出(FILO)（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）。
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

特点：
先进先出(FIFO)（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）。

队列的入口、出口各占一侧。
适用场景: 秒杀,抢购;在线销售;处理高并发场景

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。
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。
- 适用场景:查询多,增删少的数据存储场景; 例如:国内城市, 班级学生

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:链表中只有一条链子,不能保证元素的顺序(存储元素的取出的顺序有可能不一样)
双向链表:链表中有两条两字,有一条是专门记录元素的顺序,是一个有序集合
特点：

多个结点之间，通过地址进行连接。
查找元素慢：地址不是连续的;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：
- 增加元素：只需要修改连接下个元素的地址即可。
- 删除元素：只需要修改连接下个元素的地址即可。
- 适用场景:查询少,增删多的场景;可以实现栈和队列的结构(栈队列增删繁琐)

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”。

我们要说的是二叉树的一种比较有意思的叫做红黑树，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。

平衡树:左子节点(左子树)和右子节点(右子树)相等

二叉树:分支不能超过两个

查找树:节点存储的元素是有大小顺序的,左边小,右边大

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

红黑树约束条件:(了解)

1.节点可以使红色或者黑色的

2.根节点是黑色的

3.叶子点(空节点)是黑色的

4.每个红色的节点的子节点都是黑色的

5.任何一个节点到其每一个叶子节点的所有路径上的黑色节点数相同

第二章 List集合1.1 List接口介绍

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。

看完API，我们总结一下：

List接口特点：

它是一个元素存取有序的集合。存储元素和取出元素的顺序是一致的
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
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。

1.2 List接口中常用方法

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。

第三章 List的子类3.1 ArrayList集合

java.util.ArrayList集合数据存储的结构是数组结构。元素增删慢，查找快，由于日常开发中使用最多的功能为查询数据、遍历数据，所以ArrayList是最常用的集合。

3.2 LinkedList集合

java.util.LinkedList集合数据存储的结构是链表结构。方便元素添加、删除的集合。

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：

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。（了解即可）

第四章 Set接口

java.util.Set接口和java.util.List接口一样，同样继承自Collection接口，它与Collection接口中的方法基本一致，并没有对Collection接口进行功能上的扩充，只是比Collection接口更加严格了。与List接口不同的是，Set接口中元素无序，并且都会以某种规则保证存入的元素不出现重复。

Set集合有多个子类，这里我们介绍其中的java.util.HashSet、java.util.LinkedHashSet这两个集合。

tips:Set集合取出元素的方式可以采用：迭代器、增强for。

3.1 HashSet集合介绍

java.util.HashSet是Set接口的一个实现类，它所存储的元素是不可重复的，并且元素都是无序的(即存取顺序不一致)。

特点:

1.不允许存储重复的元素

2.没有索引,不能使用普通for循环遍历

3.是一个无序的集合,存储元素和取出元素的顺序可能不一样

4.底层是一个哈希表结构(查询的速度非常快)

2.2 HashSet集合存储数据的结构（哈希表）

什么是哈希表呢？

在JDK1.8之前，哈希表底层采用数组+链表实现，即使用链表处理冲突，同一hash值的链表都存储在一个链表里。但是当位于一个桶中的元素较多，即hash值相等的元素较多时，通过key值依次查找的效率较低。而JDK1.8中，哈希表存储采用数组+链表+红黑树实现，当链表长度超过阈值（8）时，将链表转换为红黑树，这样大大减少了查找时间。

简单的来说，哈希表是由数组+链表+红黑树（JDK1.8增加了红黑树部分）实现的，如下图所示。

看到这张图就有人要问了，这个是怎么存储的呢？

为了方便大家的理解我们结合一个存储流程图来说明一下：

总而言之，JDK1.8引入红黑树大程度优化了HashMap的性能，那么对于我们来讲保证HashSet集合元素的唯一，其实就是根据对象的hashCode和equals方法来决定的。如果我们往集合中存放自定义的对象，那么保证其唯一，就必须复写hashCode和equals方法建立属于当前对象的比较方式。

2.3 HashSet存储自定义类型元素

给HashSet中存放自定义类型元素时，需要重写对象中的hashCode和equals方法，建立自己的比较方式，才能保证HashSet集合中的对象唯一

2.3 LinkedHashSet

我们知道HashSet保证元素唯一，可是元素存放进去是没有顺序的，那么我们要保证有序，怎么办呢？

在HashSet下面有一个子类java.util.LinkedHashSet，它是链表和哈希表组合的一个数据存储结构。

1.9 可变参数

在JDK1.5之后，如果我们定义一个方法需要接受多个参数，并且多个参数类型一致，我们可以对其简化成如下格式：

修饰符返回值类型方法名(参数类型... 形参名){ }

其实这个书写完全等价与

修饰符返回值类型方法名(参数类型[] 形参名){ }

只是后面这种定义，在调用时必须传递数组，而前者可以直接传递数据即可。

JDK1.5以后。出现了简化操作。... 用在参数上，称之为可变参数。

同样是代表数组，但是在调用这个带有可变参数的方法时，不用创建数组(这就是简单之处)，直接将数组中的元素作为实际参数进行传递，其实编译成的class文件，将这些元素先封装到一个数组中，在进行传递。这些动作都在编译.class文件时，自动完成了。

tips: 上述add方法在同一个类中，只能存在一个。因为会发生调用的不确定性
注意：如果在方法书写时，这个方法拥有多参数，参数中包含可变参数，可变参数一定要写在参数列表的末尾位置。

第五章 Collections2.1 常用功能

java.utils.Collections是集合工具类，用来对集合进行操作。部分方法如下：

public static <T> boolean addAll(Collection<T> c, T... elements):往集合中添加一些元素。
public static void shuffle(List<?> list) 打乱顺序:打乱集合顺序。
public static <T> void sort(List<T> list):将集合中元素按照默认规则排序。
public static <T> void sort(List<T> list，Comparator<? super T> ):将集合中元素按照指定规则排序。

这样的顺序是采用默认的顺序，如果想要指定顺序那该怎么办呢？

我们发现还有个方法没有讲，public static <T> void sort(List<T> list，Comparator<? super T> ):将集合中元素按照指定规则排序。接下来讲解一下指定规则的排列。

2.2 Comparator比较器

我们还是先研究这个方法

public static <T> void sort(List<T> list):将集合中元素按照默认规则排序。

不过这次存储的是字符串类型。我们使用的是默认的规则完成字符串的排序，那么默认规则是怎么定义出来的呢？

说到排序了，简单的说就是两个对象之间比较大小，那么在JAVA中提供了两种比较实现的方式，一种是比较死板的采用java.lang.Comparable接口去实现，一种是灵活的当我需要做排序的时候在去选择的java.util.Comparator接口完成。

那么我们采用的public static <T> void sort(List<T> list)这个方法完成的排序，实际上要求了被排序的类型需要实现Comparable接口完成比较的功能，在String类型上如下：

public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {

String类实现了这个接口，并完成了比较规则的定义，但是这样就把这种规则写死了，那比如我想要字符串按照第一个字符降序排列，那么这样就要修改String的源代码，这是不可能的了，那么这个时候我们可以使用

public static <T> void sort(List<T> list，Comparator<? super T> )方法灵活的完成，这个里面就涉及到了Comparator这个接口，位于位于java.util包下，排序是comparator能实现的功能之一,该接口代表一个比较器，比较器具有可比性！顾名思义就是做排序的，通俗地讲需要比较两个对象谁排在前谁排在后，那么比较的方法就是：

public int compare(String o1, String o2)：比较其两个参数的顺序。
两个对象比较的结果有三种：大于，等于，小于。
如果要按照升序排序，则o1 小于o2，返回（负数），相等返回0，01大于02返回（正数）如果要按照降序排序则o1 小于o2，返回（正数），相等返回0，01大于02返回（负数）

操作如下:

public class CollectionsDemo3 {
public static void main(String[] args) {
      ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
      list.add("cba");
      list.add("aba");
      list.add("sba");
      list.add("nba");
      //排序方法  按照第一个单词的降序
      Collections.sort(list, new Comparator<String>() {
         @Override
         public int compare(String o1, String o2) {
            return o2.charAt(0) - o1.charAt(0);
         }
      });
      System.out.println(list);
}
}

2.3 简述Comparable和Comparator两个接口的区别。

Comparable：强行对实现它的每个类的对象进行整体排序。这种排序被称为类的自然排序，类的compareTo方法被称为它的自然比较方法。只能在类中实现compareTo()一次，不能经常修改类的代码实现自己想要的排序。实现此接口的对象列表（和数组）可以通过Collections.sort（和Arrays.sort）进行自动排序，对象可以用作有序映射中的键或有序集合中的元素，无需指定比较器。

Comparator强行对某个对象进行整体排序。可以将Comparator 传递给sort方法（如Collections.sort或 Arrays.sort），从而允许在排序顺序上实现精确控制。还可以使用Comparator来控制某些数据结构（如有序set或有序映射）的顺序，或者为那些没有自然顺序的对象collection提供排序。

2.5 扩展

如果在使用的时候，想要独立的定义规则去使用可以采用Collections.sort(List list,Comparetor<T> c)方式，自己定义规则：

Collections.sort(list, new Comparator<Student>() {
@Override
public int compare(Student o1, Student o2) {
return o2.getAge()-o1.getAge();//以学生的年龄降序
}
});

JavaEE就业班第四天【Map】

第一章 Map集合1.1 概述

Collection中的集合，元素是孤立存在的（理解为单身），向集合中存储元素采用一个个元素的方式存储。
Map中的集合，元素是成对存在的(理解为夫妻)。每个元素由键与值两部分组成，通过键可以找对所对应的值。
Collection中的集合称为单列集合，Map中的集合称为双列集合。
需要注意的是
1.Map中的集合不能包含重复的键，
2.值可以重复；
3.每个键只能对应一个值。

1.2 Map常用子类

通过查看Map接口描述，看到Map有多个子类，这里我们主要讲解常用的HashMap集合、LinkedHashMap集合。

HashMap<K,V>：
1.存储数据采用的哈希表结构，
2.元素的存取顺序不能保证一致。由于要保证键的唯一、不重复，需要重写键的hashCode()方法、equals()方法。
LinkedHashMap<K,V>：
1.存储数据采用的哈希表结构+链表结构。
2.通过链表结构可以保证元素的存取顺序一致；通过哈希表结构可以保证的键的唯一、不重复，需要重写键的hashCode()方法、equals()方法。

tips：Map接口中的集合都有两个泛型变量<K,V>,在使用时，要为两个泛型变量赋予数据类型。两个泛型变量<K,V>的数据类型可以相同，也可以不同。

1.3 Map接口中的常用方法

Map接口中定义了很多方法，常用的如下：

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。
boolean containsKey(Object key) 判断集合中是否包含指定的键。
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)。

tips:
使用put方法时，若指定的键(key)在集合中没有，则没有这个键对应的值，返回null，并把指定的键值添加到集合中；
若指定的键(key)在集合中存在，则返回值为集合中键对应的值（该值为替换前的值），并把指定键所对应的值，替换成指定的新值。

1.4 Map集合遍历键找值方式

键找值方式：即通过元素中的键，获取键所对应的值

分析步骤：

获取Map中所有的键，由于键是唯一的，所以返回一个Set集合存储所有的键。方法提示:keyset()
遍历键的Set集合，得到每一个键。
根据键，获取键所对应的值。方法:get(K key)

1.5 Entry键值对对象

我们已经知道，Map中存放的是两种对象，一种称为key(键)，一种称为value(值)，它们在在Map中是一一对应关系，这一对对象又称做Map中的一个Entry(项)。Entry将键值对的对应关系封装成了对象。即键值对对象，这样我们在遍历Map集合时，就可以从每一个键值对（Entry）对象中获取对应的键与对应的值。

既然Entry表示了一对键和值，那么也同样提供了获取对应键和对应值得方法：

public K getKey()：获取Entry对象中的键。
public V getValue()：获取Entry对象中的值。

在Map集合中也提供了获取所有Entry对象的方法：

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)。

1.6 Map集合遍历键值对方式

键值对方式：即通过集合中每个键值对(Entry)对象，获取键值对(Entry)对象中的键与值。

操作步骤与图解：

获取Map集合中，所有的键值对(Entry)对象，以Set集合形式返回。方法提示:entrySet()。
遍历包含键值对(Entry)对象的Set集合，得到每一个键值对(Entry)对象。
通过键值对(Entry)对象，获取Entry对象中的键与值。方法提示:getkey() getValue()

tips：Map集合不能直接使用迭代器或者foreach进行遍历。但是转成Set之后就可以使用了。

1.7 HashMap存储自定义类型键值

练习：每位学生（姓名，年龄）都有自己的家庭住址。那么，既然有对应关系，则将学生对象和家庭住址存储到map集合中。学生作为键, 家庭住址作为值。

注意，学生姓名相同并且年龄相同视为同一名学生。

当给HashMap中存放自定义对象时，如果自定义对象作为key存在，这时要保证对象唯一，必须复写对象的hashCode和equals方法(如果忘记，请回顾HashSet存放自定义对象)。
如果要保证map中存放的key和取出的顺序一致，可以使用java.util.LinkedHashMap集合来存放。

1.8 LinkedHashMap

我们知道HashMap保证成对元素唯一，并且查询速度很快，可是成对元素存放进去是没有顺序的，那么我们要保证有序，还要速度快怎么办呢？

在HashMap下面有一个子类LinkedHashMap，它是链表和哈希表组合的一个数据存储结构。

1.9 Map集合练习

需求：

计算一个字符串中每个字符出现次数。

分析：

获取一个字符串对象
创建一个Map集合，键代表字符，值代表次数。
遍历字符串得到每个字符。
判断Map中是否有该键。
如果没有，第一次出现，存储次数为1；如果有，则说明已经出现过，获取到对应的值进行++，再次存储。
打印最终结果

代码：

public class MapTest {
public static void main(String[] args) {
      //友情提示
      System.out.println("请录入一个字符串:");
      String line = new Scanner(System.in).nextLine();
      // 定义每个字符出现次数的方法
      findChar(line);
}
private static void findChar(String line) {
      //1:创建一个集合存储  字符以及其出现的次数
      HashMap<Character, Integer> map = new HashMap<Character, Integer>();
      //2:遍历字符串
      for (int i = 0; i < line.length(); i++) {
         char c = line.charAt(i);
         //判断该字符是否在键集中
         if (!map.containsKey(c)) {//说明这个字符没有出现过
            //那就是第一次
            map.put(c, 1);
         } else {
            //先获取之前的次数
            Integer count = map.get(c);
            //count++;
            //再次存入  更新
            map.put(c, ++count);
         }
      }
      System.out.println(map);
}
}第二章补充知识点2.1  JDK9对集合添加的优化

通常，我们在代码中创建一个集合（例如，List 或 Set ），并直接用一些元素填充它。实例化集合，几个 add方法调用，使得代码重复。

public class Demo01 {
public static void main(String[] args) {
      List<String> list = new ArrayList<>();
      list.add("abc");
      list.add("def");
      list.add("ghi");
      System.out.println(list);
}
}

Java 9，添加了几种集合工厂方法,更方便创建少量元素的集合、map实例。新的List、Set、Map的静态工厂方法可以更方便地创建集合的不可变实例。

例子：

public class HelloJDK9 {
public static void main(String[] args) {
      Set<String> str1=Set.of("a","b","c");
      //str1.add("c");这里编译的时候不会错，但是执行的时候会报错，因为是不可变的集合
      System.out.println(str1);
      Map<String,Integer> str2=Map.of("a",1,"b",2);
      System.out.println(str2);
      List<String> str3=List.of("a","b");
      System.out.println(str3);
}
}

需要注意以下两点：

1:of()方法只是Map，List，Set这三个接口的静态方法，其父类接口和子类实现并没有这类方法，比如 HashSet，ArrayList等待；
2:返回的集合是不可变的；

2.2 Debug追踪

使用IDEA的断点调试功能，查看程序的运行过程

在有效代码行，点击行号右边的空白区域，设置断点，程序执行到断点将停止，我们可以手动来运行程序
点击Debug运行模式
程序停止在断点上不再执行，而IDEA最下方打开了Debug调试窗口
Debug调试窗口介绍
快捷键F8，代码向下执行一行,第九行执行完毕，执行到第10行（第10行还未执行）
切换到控制台面板，控制台显示请录入一个字符串：并且等待键盘录入
快捷键F8，程序继续向后执行，执行键盘录入操作，在控制台录入数据 ababcea
此时到达findChar方法，快捷键F7，进入方法findChar
快捷键F8 接续执行，创建了map对象，变量区域显示
快捷键F8 接续执行，进入到循环中，循环变量i为 0,F8再继续执行，就获取到变量c赋值为字符‘a’ 字节值97
快捷键F8 接续执行，进入到判断语句中，因为该字符不在Map集合键集中，再按F8执行，进入该判断中
快捷键F8 接续执行，循环结束，进入下次循环，此时map中已经添加一对儿元素
快捷键F8 接续执行，进入下次循环，再继续上面的操作，我们就可以看到代码每次是如何执行的了
如果不想继续debug,那么可以使用快捷键F9,程序正常执行到结束，程序结果在控制台显示

作者: 老鸟 时间: 2018-11-20 16:25

欢迎光临黑马程序员技术交流社区 (http://bbs.itheima.com/)

黑马程序员IT技术论坛 X3.2