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Java集合（二）

2023-02-06 79
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简介： Java集合（二）

Set

存储的数据是不重复的，无序的。

HashSet

为什么是无序的呢？这是因为HashSet中运用了Hash算法来计算插入Set中的数据的位置（幂等性算法）。

image-20230110194730066

为什么是不重复的呢？因为Hash算法是幂等性算法，也就是说同一个值经过Hash算法计算出的位置是一定的。而存储相同数据相当于会进行覆盖，这样是没有意义的。所以HashSet也不会这样做，不会进行任何处理。我们可以插入相同的数据，但是存储的数据不会有重复的。

添加数据

 HashSet set = new HashSet();
 set.add("kevin");
 set.add("kevin");
 set.add("qian");
 set.add("kun");
 set.add("yt");
 ​
 System.out.println(set);//[qian, kevin, kun, yt]

修改数据

由于Hash算法的存在，无法确定修改后的数据经过Hash算法得出的位置与原位置一致，所以也无法修改数据。只能删除了数据后再进行添加。

删除数据

 HashSet set = new HashSet();
 set.add("kevin");
 set.add("qian");
 set.add("kun");
 ​
 set.remove("kun");
 System.out.println(set);// [qian, kevin]

查询数据

只能使用for循环查询数据

 HashSet set = new HashSet();
 set.add("kevin");
 set.add("qian");
 set.add("kun");
 ​
 for (Object o : set) {
     System.out.println(o);
 }
 // qian
 // kevin
 // kun

其他常用方法

Set的其他方法与List的差不多：

 HashSet set = new HashSet();
 ​
 ArrayList list = new ArrayList();
 list.add("kevin");
 list.add("kevin");
 list.add("qian");
 ​
 set.addAll(list);
 ​
 Object[] objects = set.toArray();
 Object clone = set.clone();
 // set.clear();
 ​
 System.out.println(set);// [qian, kevin]
 System.out.println(set.size());// 2
 System.out.println(set.isEmpty());// false

HashSet重复数据

对于new一个对象，它们的地址肯定是不同的，所以HashSet认为这是两个不同的数据

 HashSet<Student> set = new HashSet();
 set.add(new Student(1001, "kevin"));
 set.add(new Student(1001, "kevin"));
 set.add(new Student(1002, "qian"));
 ​
 for (Student student : set) {
     System.out.println("id：" + student.id + "，name：" + student.name);
 }
 // id：1002，name：qian
 // id：1001，name：kevin
 // id：1001，name：kevin

在进行hash运算时，就是通过hashcode的值来进行运算的。

那么有没有可能不同的hashcode被hash运算计算为同一个位置呢？这是可能的，新的值会像链表结构一样被放在已经在当前位置的数据的后面

image-20230110234629951

所以说HashSet的底层数据结构为数组+链表

如果我们想让传入的引用类型数据的构造时传入的参数一致，就认为是同一数据，我们需要重写hashCode和equals

 public class JavaCollection_08 {
     public static void main(String[] args) {
         HashSet<Student> set = new HashSet();
         set.add(new Student(1001, "kevin"));
         set.add(new Student(1001, "kevin"));
         set.add(new Student(1002, "qian"));
 ​
         for (Student student : set) {
             System.out.println("id：" + student.id + "，name：" + student.name);
         }
         // id：1001，name：kevin
         // id：1002，name：qian
     }
 }
 ​
 class Student {
     public int id;
     public String name;
 ​
     Student(int id, String name) {
         this.id = id;
         this.name = name;
     }
 ​
     @Override
     public int hashCode() {
         return this.id;
     }
 ​
     @Override
     public boolean equals(Object obj) {
         if (obj instanceof Student) {
             Student theStudent = (Student) obj;
             if (theStudent.id == this.id || theStudent.name.equals(this.name)) {
                 return true;
             }
         }
         return false;
     }
 }

Queue

ArrayBlockingQueue

Array+blocking（阻塞）+Queue

 ArrayBlockingQueue queue = new ArrayBlockingQueue(3);
 queue.add("kevin");
 queue.add("qian");
 queue.add("kun");
 ​
 System.out.println(queue);// [kevin, qian, kun]

ArrayBlockingQueue有个数限制。

 ArrayBlockingQueue queue = new ArrayBlockingQueue(3);
 queue.add("kevin");
 queue.add("qian");
 queue.add("kun");
 queue.add("yes");// 报错：Queue full
 ​
 System.out.println(queue);// [kevin, qian, kun]

如何表现出Blocking？使用put添加数据

 ArrayBlockingQueue queue = new ArrayBlockingQueue(3);
 queue.put("kevin");
 System.out.println("第一个");// 第一个
 queue.put("qian");
 System.out.println("第二个");// 第二个
 queue.put("kun");
 System.out.println("第三个");// 第三个
 queue.put("yes");// 由于blocking，不继续执行后面的代码。整个程序不会结束，会一直blocking
 System.out.println("第四个");
 ​
 System.out.println(queue);

我们可以使用offer存值，它会返回一个布尔值。成功为true，失败为false

 ArrayBlockingQueue queue = new ArrayBlockingQueue(3);
 System.out.println(queue.offer("kevin"));// true
 System.out.println(queue.offer("qian"));// true
 System.out.println(queue.offer("kun"));// true
 System.out.println(queue.offer("yt"));// false
 ​
 System.out.println(queue);// [kevin, qian, kun]

可以使用poll方法取出来值，返回值为取出的值。

 ArrayBlockingQueue queue = new ArrayBlockingQueue(3);
 queue.offer("kevin");
 queue.offer("qian");
 queue.offer("kun");
 queue.offer("yt");
 ​
 System.out.println(queue.poll());// kevin
 System.out.println(queue.poll());// qian
 System.out.println(queue.poll());// kun
 System.out.println(queue.poll());// null
 ​
 System.out.println(queue);// []

也可以使用take取值，当取完set中的值后再取值也会blocking：

 ArrayBlockingQueue queue = new ArrayBlockingQueue(3);
 queue.offer("kevin");
 queue.offer("qian");
 queue.offer("kun");
 queue.offer("yt");
 ​
 System.out.println(queue.take());// kevin
 System.out.println(queue.take());// qian
 System.out.println(queue.take());// kun
 System.out.println(queue.take());// 会blocking，后面的代码不会执行，并且程序不会退出。
 ​
 System.out.println(queue);

Map

键值对集合

HashMap

类似HashSet，但是有覆盖的概念。根据key定位，value不同会进行覆盖。

image-20230111214113798

当key不同，但通过hash算法得到了同一个位置时。会通过链表结构存储，并且是单向链表。如果单向链表中数据存储的很多。查询起来效率很低，所以jdk中提供了一种特殊的结构——红黑二叉树。

添加数据/修改数据

覆盖数据时，返回值为原数据。如果无原数据返回为空（null）

 HashMap map = new HashMap();
 map.put("kevin", 1);
 map.put("qian", 2);
 System.out.println(map.put("kun", 3));// null
 System.out.println(map.put("kevin", 4));// 1
 System.out.println(map);// {qian=2, kevin=4, kun=3}

也可以使用putIfAbsent进行添加数据，如果有数据就不做处理，并返回那个数据的value

 HashMap map = new HashMap();
 map.putIfAbsent("kevin", 1);
 System.out.println(map.putIfAbsent("qian", 2));// null
 System.out.println(map.putIfAbsent("kevin", 4));// 1
 System.out.println(map);// {qian=2, kevin=1}

而修改数据可以使用replace方法，返回原数据的value

 HashMap map = new HashMap();
 map.putIfAbsent("kevin", 1);
 System.out.println(map.replace("kevin", 3));// 1
 System.out.println(map.replace("yt", 3));// null
 System.out.println(map);// {kevin=3}

查询数据

返回值为value

 HashMap map = new HashMap();
 map.put("kevin", 1);
 map.put("qian", 2);
 map.put("kun", 3);
 map.put("kevin", 4);
 ​
 System.out.println(map.get("kevin"));// 4

删除数据

 HashMap map = new HashMap();
 map.put("kevin", 1);
 map.put("qian", 2);
 map.put("kun", 3);
 map.put("kevin", 4);
 ​
 System.out.println(map.remove("kevin"));// 4
 System.out.println(map);// {qian=2, kun=3}

当传两个值时是value为传入值时才删除，这时候返回值为是否删除（或者是否有这个数据）：

 HashMap map = new HashMap();
 map.put("kevin", 1);
 map.put("qian", 2);
 map.put("kun", 3);
 map.put("kevin", 4);
 ​
 System.out.println(map.remove("kevin", 1));// false
 System.out.println(map.remove("kevin", 4));// true
 System.out.println(map);// {qian=2, kun=3}

其它常用方法

将key取为一个set，并进行遍历来取key

 HashMap map = new HashMap();
 map.put("kevin", "1");
 map.put("qian", "2");
 map.put("kun", "3");
 ​
 Set set = map.keySet();
 for (Object o : set) {
     System.out.println(o);
 }
 // qian
 // kevin
 // kun

将value取为一个集合，并遍历来取value

 HashMap map = new HashMap();
 map.put("kevin", "1");
 map.put("qian", "2");
 map.put("kun", "3");
 ​
 Collection values = map.values();
 for (Object value : values) {
     System.out.println(value);
 }
 // 2
 // 1
 // 3

查询是否有key或者value：

 HashMap map = new HashMap();
 map.put("kevin", "1");
 map.put("qian", "2");
 map.put("kun", "3");
 ​
 System.out.println(map.containsKey("kevin"));// true
 System.out.println(map.containsKey("kkk"));// false
 System.out.println(map.containsValue("2"));// true
 System.out.println(map.containsValue("5"));// false

使用entrySet将其转换为Set，并且使用for遍历，entry还有getKey方法和getValue方法来取key和value。

 HashMap<String, String> map = new HashMap();
 map.put("kevin", "1");
 map.put("qian", "2");
 map.put("kun", "3");
 ​
 Set<Map.Entry<String, String>> entries = map.entrySet();
 for (Map.Entry<String, String> entry : entries) {
     System.out.print(entry + "   ");
     System.out.println(entry.getKey() + "," + entry.getValue());
 }
 // qian=2   qian,2
 // kevin=1   kevin,1
 // kun=3   kun,3

Hashtable

Hashtable与HashMap区别：

  • 1、实现方式不同（继承的父类不同）
    • Hashtable继承的Dictionary类
    • HashMap继承的AbstractMap类
  • 2、底层结构的默认容量不同：HashMap默认为16，Hashtable默认为11
  • 3、HashMap的K和V都可以为null，而Hashtable的K和V不能为null
  • 4、HashMap的数据定位采用的Hash算法，而Hashtable采用的hashcode
  • 5、HashMap的性能高，Hashtable的性能低。在多线程的并发操作下HashMap会出问题，而Hashtable不会出问题。
 HashMap map = new HashMap();
 map.put(null, null);
 System.out.println(map);//{null=null}
 ​
 Hashtable hashtable = new Hashtable();
 hashtable.put(null, null);// NullPointerException 空指针异常

迭代器

在使用for循环来删除map中的数据，并且使用set遍历的key来取value。

 HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();
 map.put("a", 1);
 map.put("b", 2);
 map.put("c", 3);
 ​
 Set<String> keys = map.keySet();
 for (String key : keys) {
     if ("b".equals(key)) {
         map.remove(key);
     }
     System.out.println(map.get(key));
 }
 // 1
 // null
 // ConcurrentModificationException

但是，map中删除了，set并不能同步，set中还存有三个key的位置。所以会继续进行遍历，而遍历到最后一个数据时，由于删除了前面的数据。导致现在set中只有两个数据，而没有第三个数据，所以会出现错误。那有什么办法能够使其同步呢？

我们可以使用迭代器来进行操作：

 HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();
 map.put("a", 1);
 map.put("b", 2);
 map.put("c", 3);
 ​
 Set<String> keys = map.keySet();
 ​
 Iterator<String> iterator = keys.iterator();
 // hashNext用于判断是否存在下一条数据
 while (iterator.hasNext()) {
     // 获取下一条数据
     String key = iterator.next();
     if ("b".equals(key)) {
         iterator.remove();// 只能对当前数据删除
     }
     System.out.println(map.get(key));
 }
 // 1
 // null
 // 3

集合中的工具类

Arrays工具类

数组转为字符串：

 int[] ints = {1, 2, 3};
 System.out.println(ints);// [I@776ec8df
 System.out.println(Arrays.toString(ints));// [1, 2, 3]

在声明List时初始化List：

 List<Integer> integers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
 System.out.println(integers);// [1, 2, 3, 4, 5]

排序，默认为升序：

 int[] ints = {2, 1, 4, 3, 0};
 Arrays.sort(ints);
 System.out.println(Arrays.toString(ints));// [0, 1, 2, 3, 4]

二分查找法（查找排序后的数组）：

 int[] ints = {2, 1, 4, 3, 0};
 Arrays.sort(ints);
 System.out.println(Arrays.toString(ints));// [0, 1, 2, 3, 4]
 System.out.println(Arrays.binarySearch(ints, 4));// 4

数组的比较，顺序和数值都相同，也可以比较某一段数据，参数为：数组1，第一个索引（包含），第二个索引（不包含），数组2，第一个索引（包含），第二个索引（不包含）

 int[] ints = {1, 2, 3, 4, 5};
 int[] ints1 = {1, 2, 3, 4, 5};
 int[] ints2 = {0, 2, 6, 4, 5};
 int[] ints3 = {0, 2, 6, 4, 5, 7, 8};
 ​
 System.out.println(Arrays.equals(ints, ints1));// true
 System.out.println(Arrays.equals(ints, ints2));// false
 ​
 System.out.println(Arrays.equals(ints2, 0, 5, ints3, 0, 5));// true

集合中的常见异常

ArrayList

IndexOutOfBoundsException，虽然容量为10。但是它的索引范围为：0——数据长度-1

 ArrayList list = new ArrayList(10);
 list.add("kevin");
 list.add("qian");
 ​
 System.out.println(list.get(2));// IndexOutOfBoundsException： Index 2 out of bounds for length 2

LinkedList

NoSuchElementException，不存在数据。

 LinkedList list = new LinkedList();
 System.out.println(list.getFirst());// NoSuchElementException

HashMap

HashMap一旦在遍历时进行数据的增加和修改，就会发生异常：

比如这个之前的例子

 HashMap map = new HashMap();
 map.put("a", 1);
 map.put("b", 2);
 map.put("c", 3);
 ​
 for (Object o : map.keySet()) {
     if ("b".equals(o)) {
         map.put("d", 4);
     }
 }
 // ConcurrentModificationException

所以这里尽量使用迭代器来进行操作。

文章标签：
Java
索引
算法
存储
关键词：
Java集合
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