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集合专题----List篇

2023-11-21 33
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简介： 集合专题----List篇

1、Collection常用方法

package com.example.collection.Collection;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Collection03 {
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();//接口可以指向实现该接口的类
        //add:添加单个元素
        list.add("lll");
        list.add(1);//有自动装箱的过程 list.add(new Integer(1));
        list.add(true);//有自动装箱的过程
        System.out.println(list);//list里的元素都是对象
        //remove:删除指定元素 【两种方式】
        list.remove("111");//指定删除某个元素
        list.remove(0);//按下标删除第一个元素
        //contains:查找元素是否存在
        System.out.println(list.contains("111"));
        //有返回true,无返回false
        //size:获取元素个数
        System.out.println(list.size());
        //isEmpty:判断是否为空
        System.out.println(list.isEmpty());
        //clear:清空
        list.clear();
        //addAll:添加多个元素
        ArrayList list1 = new ArrayList();
        list1.add("haha");
        list1.add("3213");
        list.addAll(list1);
        System.out.println(list);
        //containsAll:查找多个元素是否存在
        System.out.println(list.containsAll(list1));//都存在返回true
        //removeAll:删除多个元素
        list.removeAll(list1);
    }
}

2、迭代器遍历

public class CollectionIterator {
    @SuppressWarnings({"all"})
    public static void main(String[] args) {
        Collection col = new ArrayList();
        col.add(new Book("三国演义", "罗贯中", 10.1));
        col.add(new Book("小李飞刀", "古龙", 5.1));
        col.add(new Book("红楼梦", "曹雪芹", 34.6));
        //System.out.println("col=" + col);
        //现在希望能够遍历 col集合
        //1. 先得到 col 对应的 迭代器
        Iterator iterator = col.iterator();
        //2. 使用while循环遍历
//        while (iterator.hasNext()) {//判断是否还有数据
//            //返回下一个元素，类型是Object
//            Object obj = iterator.next();
//            System.out.println("obj=" + obj);
//        }
        //一个快捷键，快速生成 while => itit
        //显示所有的快捷键的的快捷键 ctrl + j
        while (iterator.hasNext()) {
            Object obj = iterator.next();
            System.out.println("obj=" + obj);
        }
        //3. 当退出while循环后 , 这时iterator迭代器，指向最后的元素
        //   iterator.next();//NoSuchElementException
        //4. 如果希望再次遍历，需要重置我们的迭代器
        iterator = col.iterator();
        System.out.println("===第二次遍历===");
        while (iterator.hasNext()) {
            Object obj = iterator.next();
            System.out.println("obj=" + obj);
        }
    }
}
class Book {
    private String name;
    private String author;
    private double price;
    public Book(String name, String author, double price) {
        this.name = name;
        this.author = author;
        this.price = price;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getAuthor() {
        return author;
    }
    public void setAuthor(String author) {
        this.author = author;
    }
    public double getPrice() {
        return price;
    }
    public void setPrice(double price) {
        this.price = price;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Book{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", author='" + author + '\'' +
                ", price=" + price +
                '}';
    }
}

3、增强for遍历

增强for循环，可以代替iterator迭代器，特点：增强for就是简化本的iterator，本质一样。只能用于遍历集合或数组。

public class CollectionFor {
    @SuppressWarnings({"all"})
    public static void main(String[] args) {
        Collection col = new ArrayList();
        col.add(new Book("三国演义", "罗贯中", 10.1));
        col.add(new Book("小李飞刀", "古龙", 5.1));
        col.add(new Book("红楼梦", "曹雪芹", 34.6));
        //1. 使用增强for, 在Collection集合
        //2. 增强for， 底层仍然是迭代器
        //3. 增强for可以理解成就是简化版本的 迭代器遍历
        //4. 快捷键方式 I
//        for (Object book : col) {
//            System.out.println("book=" + book);
//        }
        for (Object o : col) {
            System.out.println("book=" + o);
        }
        //增强for，也可以直接在数组使用
//        int[] nums = {1, 8, 10, 90};
//        for (int i : nums) {
//            System.out.println("i=" + i);
//        }
    }
}

4、 List接口和常用方法

（1）List接口基本介绍

List集合类中元素有序(即添加顺序和取出顺序一致)、且可重复；

public class List_ {
    @SuppressWarnings({"all"})
    public static void main(String[] args) {
        //1. List集合类中元素有序(即添加顺序和取出顺序一致)、且可重复 [案例]
        List list = new ArrayList();
        list.add("jack");
        list.add("tom");
        list.add("mary");
        list.add("hsp");
        list.add("tom");
        System.out.println("list=" + list);
        //2. List集合中的每个元素都有其对应的顺序索引（即一个整数型的序号记载
        //其在容器中的文字hi，可以根据序号存取容器中的元素），即支持索引。
        //   索引是从0开始的
        System.out.println(list.get(3));//hsp
    }
}

（2）List接口的常用方法

① void add(int index, Object ele)：在index位置插入ele元素，没有index，默认在最后插入

② boolean addAll(int index, Collection eles)：从index位置开始将eles中的所有元素添加进来

③ Object get(int index)：获取指定index位置的元素

④ int indexOf(Object obj)：返回obj在集合中首次出现的位置

⑤ int lastIndexOf(Object obj)：返回obj在当前集合中末次出现的位置

⑥ Object remove(int index)：移除指定index位置的元素，并返回此元素

⑦ Object set(int index, Object ele)：设置指定index位置的元素为ele , 相当于是替换.

⑧ List subList(int fromIndex, int toIndex)：返回从fromIndex到toIndex位置的子集合，注意返回的子集合 fromIndex <= subList < toIndex

public class ListMethod {
    @SuppressWarnings({"all"})
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        list.add("张三丰");
        list.add("贾宝玉");
//        void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素
        //在index = 1的位置插入一个对象
        list.add(1, "韩顺平");
        System.out.println("list=" + list);
//        boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来
        List list2 = new ArrayList();
        list2.add("jack");
        list2.add("tom");
        list.addAll(1, list2);
        System.out.println("list=" + list);
//        Object get(int index):获取指定index位置的元素
        //说过
//        int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置
        System.out.println(list.indexOf("tom"));//2
//        int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置
        list.add("韩顺平");
        System.out.println("list=" + list);
        System.out.println(list.lastIndexOf("韩顺平"));
//        Object remove(int index):移除指定index位置的元素，并返回此元素
        list.remove(0);
        System.out.println("list=" + list);
//        Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为ele , 相当于是替换.
        list.set(1, "玛丽");
        System.out.println("list=" + list);
//        List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的子集合
        // 注意返回的子集合 fromIndex <= subList < toIndex
        List returnlist = list.subList(0, 2);
        System.out.println("returnlist=" + returnlist);
    }
}

（3）List的三种遍历方式

ArrayList, LinkedList,Vector三种遍历使用的方式一致。

public class ListFor {
    @SuppressWarnings({"all"})
    public static void main(String[] args) {
        //List 接口的实现子类 Vector LinkedList
        //List list = new ArrayList();
        //List list = new Vector();
        List list = new LinkedList();
        list.add("jack");
        list.add("tom");
        list.add("鱼香肉丝");
        list.add("北京烤鸭子");
        //遍历
        //1. 迭代器
        Iterator iterator = list.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Object obj =  iterator.next();
            System.out.println(obj);
        }
        System.out.println("=====增强for=====");
        //2. 增强for
        for (Object o : list) {
            System.out.println("o=" + o);
        }
        System.out.println("=====普通for====");
        //3. 使用普通for
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            System.out.println("对象=" + list.get(i));
        }
    }
}

（4）ArrayList 的注意事项

（1）permits all elements，including null，ArrayList可以加入null，并且可以有多个；

（2）ArrayList 是由数组来实现数据存储的；

（3）ArrayList 基本等同于Vector，除了ArrayList是线程不安全的（但执行效率高），在多线程情况下，不建议使用ArrayList。

（5）ArrayList 底层结构和源码分析🚩🚩

① ArrayList中维护了一个object类型的数组elementData；

transient Object[] elementData；//transient 表示瞬间，短暂的，表示该属性不能被序列号；

② 当创建ArrayList对象时，如果使用的是无参构造器，则初始elementData容量为0，第一次田间，则扩容elementData为10，如果需要再次扩容，则扩容elementData为1.5倍；

@SuppressWarnings({"all"})
public class ArrayListSource {
    public static void main(String[] args) {
        //解读源码
        //注意，注意，注意，Idea 默认情况下，Debug 显示的数据是简化后的，如果希望看到完整的数据
        //需要做设置.
        //使用无参构造器创建ArrayList对象
        ArrayList list = new ArrayList();
        //ArrayList list = new ArrayList(8);
        //使用for给list集合添加 1-10数据
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            list.add(i);
        }
        //使用for给list集合添加 11-15数据
        for (int i = 11; i <= 15; i++) {
            list.add(i);
        }
        list.add(100);
        list.add(200);
        list.add(null);
    }
}

③ 如果使用的是指定大小的构造器，则初始elementData容量为指定大小，如果需要扩容，则直接扩容elementData为1.5倍。

@SuppressWarnings({"all"})
public class ArrayListSource {
    public static void main(String[] args) {
        //解读源码
        //注意，注意，注意，Idea 默认情况下，Debug 显示的数据是简化后的，如果希望看到完整的数据
        //需要做设置.
        //使用无参构造器创建ArrayList对象
        //ArrayList list = new ArrayList();
        ArrayList list = new ArrayList(8);
        //使用for给list集合添加 1-10数据
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            list.add(i);
        }
        //使用for给list集合添加 11-15数据
        for (int i = 11; i <= 15; i++) {
            list.add(i);
        }
        list.add(100);
        list.add(200);
        list.add(null);
    }
}

5、Vector底层结构和源码剖析

（1）Vector的基本介绍

① Vector底层是一个对象数组，protected Object[] elementData；

② Vector是线程同步的，即线程安全，Vector类的操作方法带有synchronized；

③ 开发中，需要线程同步安全时，考虑使用Vector。

（2）Vector 和 ArrayList 的比较

（3）Vector的底层扩容结构

@SuppressWarnings({"all"})
public class Vector_ {
    public static void main(String[] args) {
        //无参构造器
        //有参数的构造
        Vector vector = new Vector(8);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            vector.add(i);
        }
        vector.add(100);
        System.out.println("vector=" + vector);
        //老韩解读源码
        //1. new Vector() 底层
        /*
            public Vector() {
                this(10);
            }
         补充：如果是  Vector vector = new Vector(8);
            走的方法:
            public Vector(int initialCapacity) {
                this(initialCapacity, 0);
            }
         2. vector.add(i)
         2.1  //下面这个方法就添加数据到vector集合
            public synchronized boolean add(E e) {
                modCount++;
                ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
                elementData[elementCount++] = e;
                return true;
            }
          2.2  //确定是否需要扩容 条件 ： minCapacity - elementData.length>0
            private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
                // overflow-conscious code
                if (minCapacity - elementData.length > 0)
                    grow(minCapacity);
            }
          2.3 //如果 需要的数组大小 不够用，就扩容 , 扩容的算法
              //newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
              //                             capacityIncrement : oldCapacity);
              //就是扩容两倍.
            private void grow(int minCapacity) {
                // overflow-conscious code
                int oldCapacity = elementData.length;
                int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
                                                 capacityIncrement : oldCapacity);
                if (newCapacity - minCapacity < 0)
                    newCapacity = minCapacity;
                if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
                    newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
                elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
            }
         */
    }
}

6、LinkedList 底层结构

① LinkedList的说明

a LinkedList底层实现了双向链表和双端队列的特点；

b 可以添加任意元素（元素可以重复），包括null；

c 线程不安全，没有实现同步。

② LinkedList的底层操作机制

a LinkedList底层维护了一个双向链表；

b LinkedList中维护了两个属性first 和 last 分别指向首节点和尾节点；

c 每个节点（Node对象），里面又维护了prev、next、item三个属性，其中通过prev指向前一个，通过next指向后一个节点。最终实现双向链表；

d 所以LinkedList的元素的添加和删除，不是通过数组完成的，相对来说效率比较高；

e 模拟一个简单的双向链表。

public class LinkedList01 {
    public static void main(String[] args) {
        //模拟一个简单的双向链表
        Node jack = new Node("jack");
        Node tom = new Node("tom");
        Node hsp = new Node("老韩");
        //连接三个结点，形成双向链表
        //jack -> tom -> hsp
        jack.next = tom;
        tom.next = hsp;
        //hsp -> tom -> jack
        hsp.pre = tom;
        tom.pre = jack;
        Node first = jack;//让first引用指向jack,就是双向链表的头结点
        Node last = hsp; //让last引用指向hsp,就是双向链表的尾结点
        //演示，从头到尾进行遍历
        System.out.println("===从头到尾进行遍历===");
        while (true) {
            if(first == null) {
                break;
            }
            //输出first 信息
            System.out.println(first);
            first = first.next;
        }
        //演示，从尾到头的遍历
        System.out.println("====从尾到头的遍历====");
        while (true) {
            if(last == null) {
                break;
            }
            //输出last 信息
            System.out.println(last);
            last = last.pre;
        }
        //演示链表的添加对象/数据，是多么的方便
        //要求，是在 tom --------- 老韩直接，插入一个对象 smith
        //1. 先创建一个 Node 结点，name 就是 smith
        Node smith = new Node("smith");
        //下面就把 smith 加入到双向链表了
        smith.next = hsp;
        smith.pre = tom;
        hsp.pre = smith;
        tom.next = smith;
        //让first 再次指向jack
        first = jack;//让first引用指向jack,就是双向链表的头结点
        System.out.println("===从头到尾进行遍历===");
        while (true) {
            if(first == null) {
                break;
            }
            //输出first 信息
            System.out.println(first);
            first = first.next;
        }
        last = hsp; //让last 重新指向最后一个结点
        //演示，从尾到头的遍历
        System.out.println("====从尾到头的遍历====");
        while (true) {
            if(last == null) {
                break;
            }
            //输出last 信息
            System.out.println(last);
            last = last.pre;
        }
    }
}
//定义一个Node 类，Node 对象 表示双向链表的一个结点
class Node {
    public Object item; //真正存放数据
    public Node next; //指向后一个结点
    public Node pre; //指向前一个结点
    public Node(Object name) {
        this.item = name;
    }
    public String toString() {
        return "Node name=" + item;
    }
}

③ LinkedList 的增删改查和循环遍历案例

@SuppressWarnings({"all"})
public class LinkedListCRUD {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList linkedList = new LinkedList();
        linkedList.add(1);
        linkedList.add(2);
        linkedList.add(3);
        System.out.println("linkedList=" + linkedList);
        //演示一个删除结点的
        linkedList.remove(); // 这里默认删除的是第一个结点
        //linkedList.remove(2);
        System.out.println("linkedList=" + linkedList);
        //修改某个结点对象
        linkedList.set(1, 999);
        System.out.println("linkedList=" + linkedList);
        //得到某个结点对象
        //get(1) 是得到双向链表的第二个对象
        Object o = linkedList.get(1);
        System.out.println(o);//999
        //因为LinkedList 是 实现了List接口, 遍历方式
        System.out.println("===LinkeList遍历迭代器====");
        Iterator iterator = linkedList.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Object next =  iterator.next();
            System.out.println("next=" + next);
        }
        System.out.println("===LinkeList遍历增强for====");
        for (Object o1 : linkedList) {
            System.out.println("o1=" + o1);
        }
        System.out.println("===LinkeList遍历普通for====");
        for (int i = 0; i < linkedList.size(); i++) {
            System.out.println(linkedList.get(i));
        }
        //源码阅读.
        /* 1. LinkedList linkedList = new LinkedList();
              public LinkedList() {}
           2. 这时 linkeList 的属性 first = null  last = null
           3. 执行 添加
               public boolean add(E e) {
                    linkLast(e);
                    return true;
                }
            4.将新的结点，加入到双向链表的最后
             void linkLast(E e) {
                final Node<E> l = last;
                final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
                last = newNode;
                if (l == null)
                    first = newNode;
                else
                    l.next = newNode;
                size++;
                modCount++;
            }
         */
        /*
          读源码 linkedList.remove(); // 这里默认删除的是第一个结点
          1. 执行 removeFirst
            public E remove() {
                return removeFirst();
            }
         2. 执行
            public E removeFirst() {
                final Node<E> f = first;
                if (f == null)
                    throw new NoSuchElementException();
                return unlinkFirst(f);
            }
          3. 执行 unlinkFirst, 将 f 指向的双向链表的第一个结点拿掉
            private E unlinkFirst(Node<E> f) {
                // assert f == first && f != null;
                final E element = f.item;
                final Node<E> next = f.next;
                f.item = null;
                f.next = null; // help GC
                first = next;
                if (next == null)
                    last = null;
                else
                    next.prev = null;
                size--;
                modCount++;
                return element;
            }
         */
    }
}

7、ArrayList 和 LinkedList 比较

如何选择 ArrayList和ListedList：

① 如果我们改查的操作多，选择ArrayList；

② 如果我们增删的操作多，选择ListedList；

③ 一般来说，在程序中，80-90%都是查询，大部分情况下会选择ArrayList；

④ 在项目中，会根据业务灵活选择，可能一个模块用ArrayList，另一个用ListedList。

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安全
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集合List
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