day15 Java基础二阶段——-集合2——Set集合

1.Set集合

1.1Set集合概述和特点【应用】

• Set集合的特点
  • 元素存取无序
  • 没有索引、只能通过迭代器或增强for循环遍历
  • 不能存储重复元素
• Set集合的基本使用

public class SetDemo {
    public static void main(String[] args) {
    //创建集合对象Set<String> set = new HashSet<String>();//添加元素set.add("hello");set.add("world");set.add("java");//不包含重复元素的集合set.add("world");//遍历for(String s : set) {
    System.out.println(s);}}
}

1.2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

• 获取哈希值的代码

  • 学生类

  public class Student {
        private String name;private int age;public Student() {
        }public Student(String name, int age) {
        this.name = name;this.age = age;}public String getName() {
        return name;}public void setName(String name) {
        this.name = name;}public int getAge() {
        return age;}public void setAge(int age) {
        this.age = age;}@Overridepublic int hashCode() {
        return 0;}
  }
  

  • 测试类

  public class HashDemo {
        public static void main(String[] args) {
        //创建学生对象Student s1 = new Student("林青霞",30);//同一个对象多次调用hashCode()方法返回的哈希值是相同的System.out.println(s1.hashCode()); //1060830840System.out.println(s1.hashCode()); //1060830840System.out.println("--------");Student s2 = new Student("林青霞",30);//默认情况下，不同对象的哈希值是不相同的//通过方法重写，可以实现不同对象的哈希值是相同的System.out.println(s2.hashCode()); //2137211482System.out.println("--------");System.out.println("hello".hashCode()); //99162322System.out.println("world".hashCode()); //113318802System.out.println("java".hashCode()); //3254818System.out.println("world".hashCode()); //113318802System.out.println("--------");System.out.println("重地".hashCode()); //1179395System.out.println("通话".hashCode()); //1179395}
  }
  

1.3HashSet集合概述和特点【应用】

• HashSet集合的特点

  • 底层数据结构是哈希表
  • 对集合的迭代顺序不作任何保证，也就是说不保证存储和取出的元素顺序一致
  • 没有带索引的方法，所以不能使用普通for循环遍历
  • 由于是Set集合，所以是不包含重复元素的集合

• HashSet集合的基本使用

  public class HashSetDemo01 {
        public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象HashSet<String> hs = new HashSet<String>();//添加元素hs.add("hello");hs.add("world");hs.add("java");hs.add("world");//遍历for(String s : hs) {
        System.out.println(s);}}
  }
  

1.4HashSet集合保证元素唯一性源码分析【理解】

• HashSet集合保证元素唯一性的原理

  ? 1.根据对象的哈希值计算存储位置

  ? 如果当前位置没有元素则直接存入

  ? 如果当前位置有元素存在，则进入第二步

  ? 2.当前元素的元素和已经存在的元素比较哈希值

  ? 如果哈希值不同，则将当前元素进行存储

  ? 如果哈希值相同，则进入第三步

  ? 3.通过equals()方法比较两个元素的内容

  ? 如果内容不相同，则将当前元素进行存储

  ? 如果内容相同，则不存储当前元素

• HashSet集合保证元素唯一性的图解

1.5常见数据结构之哈希表【理解】

1.6HashSet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

    public class Student {
            private String name;private int age;public Student() {
            }public Student(String name, int age) {
            this.name = name;this.age = age;}public String getName() {
            return name;}public void setName(String name) {
            this.name = name;}public int getAge() {
            return age;}public void setAge(int age) {
            this.age = age;}@Overridepublic boolean equals(Object o) {
            if (this == o) return true;if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;Student student = (Student) o;if (age != student.age) return false;return name != null ? name.equals(student.name) : student.name == null;}@Overridepublic int hashCode() {
            int result = name != null ? name.hashCode() : 0;result = 31 * result + age;return result;}
    }
    

  • 测试类

    public class HashSetDemo02 {
            public static void main(String[] args) {
            //创建HashSet集合对象HashSet<Student> hs = new HashSet<Student>();//创建学生对象Student s1 = new Student("林青霞", 30);Student s2 = new Student("张曼玉", 35);Student s3 = new Student("王祖贤", 33);Student s4 = new Student("王祖贤", 33);//把学生添加到集合hs.add(s1);hs.add(s2);hs.add(s3);hs.add(s4);//遍历集合(增强for)for (Student s : hs) {
            System.out.println(s.getName() + "," + s.getAge());}}
    }
    

1.7LinkedHashSet集合概述和特点【应用】

• LinkedHashSet集合特点

  • 哈希表和链表实现的Set接口，具有可预测的迭代次序
  • 由链表保证元素有序，也就是说元素的存储和取出顺序是一致的
  • 由哈希表保证元素唯一，也就是说没有重复的元素

• LinkedHashSet集合基本使用

  public class LinkedHashSetDemo {
        public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象LinkedHashSet<String> linkedHashSet = new LinkedHashSet<String>();//添加元素linkedHashSet.add("hello");linkedHashSet.add("world");linkedHashSet.add("java");linkedHashSet.add("world");//遍历集合for(String s : linkedHashSet) {
        System.out.println(s);}}
  }
  

2.Set集合排序

2.1TreeSet集合概述和特点【应用】

• TreeSet集合概述

  • 元素有序，可以按照一定的规则进行排序，具体排序方式取决于构造方法
    • TreeSet()：根据其元素的自然排序进行排序
    • TreeSet(Comparator comparator) ：根据指定的比较器进行排序
  • 没有带索引的方法，所以不能使用普通for循环遍历
  • 由于是Set集合，所以不包含重复元素的集合

• TreeSet集合基本使用

  public class TreeSetDemo01 {
        public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<Integer>();//添加元素ts.add(10);ts.add(40);ts.add(30);ts.add(50);ts.add(20);ts.add(30);//遍历集合for(Integer i : ts) {
        System.out.println(i);}}
  }
  

2.2自然排序Comparable的使用【应用】

• 案例需求

  • 存储学生对象并遍历，创建TreeSet集合使用无参构造方法
  • 要求：按照年龄从小到大排序，年龄相同时，按照姓名的字母顺序排序

• 实现步骤

  • 用TreeSet集合存储自定义对象，无参构造方法使用的是自然排序对元素进行排序的
  • 自然排序，就是让元素所属的类实现Comparable接口，重写compareTo(T o)方法
  • 重写方法时，一定要注意排序规则必须按照要求的主要条件和次要条件来写

• 代码实现

  • 学生类

    public class Student implements Comparable<Student> {
            private String name;private int age;public Student() {
            }public Student(String name, int age) {
            this.name = name;this.age = age;}public String getName() {
            return name;}public void setName(String name) {
            this.name = name;}public int getAge() {
            return age;}public void setAge(int age) {
            this.age = age;}@Overridepublic int compareTo(Student s) {
            
    // return 0;
    // return 1;
    // return -1;//按照年龄从小到大排序int num = this.age - s.age;
    // int num = s.age - this.age;//年龄相同时，按照姓名的字母顺序排序int num2 = num==0?this.name.compareTo(s.name):num;return num2;}
    }

  • 测试类

    public class TreeSetDemo02 {
            public static void main(String[] args) {
            //创建集合对象TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>();//创建学生对象Student s1 = new Student("xishi", 29);Student s2 = new Student("wangzhaojun", 28);Student s3 = new Student("diaochan", 30);Student s4 = new Student("yangyuhuan", 33);Student s5 = new Student("linqingxia",33);Student s6 = new Student("linqingxia",33);//把学生添加到集合ts.add(s1);ts.add(s2);ts.add(s3);ts.add(s4);ts.add(s5);ts.add(s6);//遍历集合for (Student s : ts) {
            System.out.println(s.getName() + "," + s.getAge());}}
    }

2.3比较器排序Comparator的使用【应用】

• 案例需求

  • 存储学生对象并遍历，创建TreeSet集合使用带参构造方法
  • 要求：按照年龄从小到大排序，年龄相同时，按照姓名的字母顺序排序

• 实现步骤

  • 用TreeSet集合存储自定义对象，带参构造方法使用的是比较器排序对元素进行排序的
  • 比较器排序，就是让集合构造方法接收Comparator的实现类对象，重写compare(T o1,T o2)方法
  • 重写方法时，一定要注意排序规则必须按照要求的主要条件和次要条件来写

• 代码实现

  • 学生类

    public class Student {
            private String name;private int age;public Student() {
            }public Student(String name, int age) {
            this.name = name;this.age = age;}public String getName() {
            return name;}public void setName(String name) {
            this.name = name;}public int getAge() {
            return age;}public void setAge(int age) {
            this.age = age;}
    }

  • 测试类

    public class TreeSetDemo {
            public static void main(String[] args) {
            //创建集合对象TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>(new Comparator<Student>() {
            @Overridepublic int compare(Student s1, Student s2) {
            //this.age - s.age//s1,s2int num = s1.getAge() - s2.getAge();int num2 = num == 0 ? s1.getName().compareTo(s2.getName()) : num;return num2;}});//创建学生对象Student s1 = new Student("xishi", 29);Student s2 = new Student("wangzhaojun", 28);Student s3 = new Student("diaochan", 30);Student s4 = new Student("yangyuhuan", 33);Student s5 = new Student("linqingxia",33);Student s6 = new Student("linqingxia",33);//把学生添加到集合ts.add(s1);ts.add(s2);ts.add(s3);ts.add(s4);ts.add(s5);ts.add(s6);//遍历集合for (Student s : ts) {
            System.out.println(s.getName() + "," + s.getAge());}}
    }

2.4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)，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

    public class Student {
            private String name;private int chinese;private int math;public Student() {
            }public Student(String name, int chinese, int math) {
            this.name = name;this.chinese = chinese;this.math = math;}public String getName() {
            return name;}public void setName(String name) {
            this.name = name;}public int getChinese() {
            return chinese;}public void setChinese(int chinese) {
            this.chinese = chinese;}public int getMath() {
            return math;}public void setMath(int math) {
            this.math = math;}public int getSum() {
            return this.chinese + this.math;}
    }

  • 测试类

    public class TreeSetDemo {
            public static void main(String[] args) {
            //创建TreeSet集合对象，通过比较器排序进行排序TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>(new Comparator<Student>() {
            @Overridepublic int compare(Student s1, Student s2) {
            
    // int num = (s2.getChinese()+s2.getMath())-(s1.getChinese()+s1.getMath());//主要条件int num = s2.getSum() - s1.getSum();//次要条件int num2 = num == 0 ? s1.getChinese() - s2.getChinese() : num;int num3 = num2 == 0 ? s1.getName().compareTo(s2.getName()) : num2;return num3;}});//创建学生对象Student s1 = new Student("林青霞", 98, 100);Student s2 = new Student("张曼玉", 95, 95);Student s3 = new Student("王祖贤", 100, 93);Student s4 = new Student("柳岩", 100, 97);Student s5 = new Student("风清扬", 98, 98);Student s6 = new Student("左冷禅", 97, 99);
    // Student s7 = new Student("左冷禅", 97, 99);Student s7 = new Student("赵云", 97, 99);//把学生对象添加到集合ts.add(s1);ts.add(s2);ts.add(s3);ts.add(s4);ts.add(s5);ts.add(s6);ts.add(s7);//遍历集合for (Student s : ts) {
            System.out.println(s.getName() + "," + s.getChinese() + "," + s.getMath() + "," + s.getSum());}}
    }

2.5不重复的随机数案例【应用】

• 案例需求

  • 编写一个程序，获取10个1-20之间的随机数，要求随机数不能重复，并在控制台输出

• 代码实现

  public class SetDemo {
        public static void main(String[] args) {
        //创建Set集合对象
  // Set<Integer> set = new HashSet<Integer>();Set<Integer> set = new TreeSet<Integer>();//创建随机数对象Random r = new Random();//判断集合的长度是不是小于10while (set.size()<10) {
        //产生一个随机数，添加到集合int number = r.nextInt(20) + 1;set.add(number);}//遍历集合for(Integer i : set) {
        System.out.println(i);}}
  }

3.泛型

3.1泛型概述和好处【理解】

• 泛型概述

  ? 是JDK5中引入的特性，它提供了编译时类型安全检测机制，该机制允许在编译时检测到非法的类型

  它的本质是参数化类型，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。一提到参数，最熟悉的就是定义方法时有形参，然后调用此方法时传递实参。那么参数化类型怎么理解呢？顾名思义，就是将类型由原来的具体的类型参数化，然后在使用/调用时传入具体的类型。这种参数类型可以用在类、方法和接口中，分别被称为泛型类、泛型方法、泛型接口

• 泛型定义格式

  • <类型>：指定一种类型的格式。这里的类型可以看成是形参
  • <类型1,类型2…>：指定多种类型的格式，多种类型之间用逗号隔开。这里的类型可以看成是形参
  • 将来具体调用时候给定的类型可以看成是实参，并且实参的类型只能是引用数据类型

• 泛型的好处

  • 把运行时期的问题提前到了编译期间
  • 避免了强制类型转换

3.2泛型类【应用】

• 定义格式

  修饰符 class 类名<类型> {
          }

• 示例代码

  • 泛型类

    public class Generic<T> {
            private T t;public T getT() {
            return t;}public void setT(T t) {
            this.t = t;}
    }

  • 测试类

    public class GenericDemo {
            public static void main(String[] args) {
            Generic<String> g1 = new Generic<String>();g1.setT("林青霞");System.out.println(g1.getT());Generic<Integer> g2 = new Generic<Integer>();g2.setT(30);System.out.println(g2.getT());Generic<Boolean> g3 = new Generic<Boolean>();g3.setT(true);System.out.println(g3.getT());}
    }

3.3泛型方法【应用】

• 定义格式

  修饰符 <类型> 返回值类型 方法名(类型 变量名) {
          }

• 示例代码

  • 带有泛型方法的类

    public class Generic {
            public <T> void show(T t) {
            System.out.println(t);}
    }

  • 测试类

    public class GenericDemo {
            public static void main(String[] args) {
            Generic g = new Generic();g.show("林青霞");g.show(30);g.show(true);g.show(12.34);}
    }

3.4泛型接口【应用】

• 定义格式

  修饰符 interface 接口名<类型> {
          }

• 示例代码

  • 泛型接口

    public interface Generic<T> {
            void show(T t);
    }

  • 泛型接口实现类

    public class GenericImpl<T> implements Generic<T> {
            @Overridepublic void show(T t) {
            System.out.println(t);}
    }

  • 测试类

    public class GenericDemo {
            public static void main(String[] args) {
            Generic<String> g1 = new GenericImpl<String>();g1.show("林青霞");Generic<Integer> g2 = new GenericImpl<Integer>();g2.show(30);}
    }

3.5类型通配符【应用】

• 类型通配符的作用

  ? 为了表示各种泛型List的父类，可以使用类型通配符

• 类型通配符的分类

  • 类型通配符：<?>
    • List<?>：表示元素类型未知的List，它的元素可以匹配任何的类型
    • 这种带通配符的List仅表示它是各种泛型List的父类，并不能把元素添加到其中
  • 类型通配符上限：<? extends 类型>
    • List<? extends Number>：它表示的类型是Number或者其子类型
  • 类型通配符下限：<? super 类型>
    • List<? super Number>：它表示的类型是Number或者其父类型

• 类型通配符的基本使用

  public class GenericDemo {
        public static void main(String[] args) {
        //类型通配符：<?>List<?> list1 = new ArrayList<Object>();List<?> list2 = new ArrayList<Number>();List<?> list3 = new ArrayList<Integer>();System.out.println("--------");//类型通配符上限：<? extends 类型>
  // List<? extends Number> list4 = new ArrayList<Object>();List<? extends Number> list5 = new ArrayList<Number>();List<? extends Number> list6 = new ArrayList<Integer>();System.out.println("--------");//类型通配符下限：<? super 类型>List<? super Number> list7 = new ArrayList<Object>();List<? super Number> list8 = new ArrayList<Number>();
  // List<? super Number> list9 = new ArrayList<Integer>();}
  }

4.可变参数

4.1可变参数【应用】

• 可变参数介绍

  ? 可变参数又称参数个数可变，用作方法的形参出现，那么方法参数个数就是可变的了

• 可变参数定义格式

  修饰符 返回值类型 方法名(数据类型… 变量名) {
          }
  

• 可变参数的注意事项

  • 这里的变量其实是一个数组
  • 如果一个方法有多个参数，包含可变参数，可变参数要放在最后

• 可变参数的基本使用

  public class ArgsDemo01 {
        public static void main(String[] args) {
        System.out.println(sum(10, 20));System.out.println(sum(10, 20, 30));System.out.println(sum(10, 20, 30, 40));System.out.println(sum(10,20,30,40,50));System.out.println(sum(10,20,30,40,50,60));System.out.println(sum(10,20,30,40,50,60,70));System.out.println(sum(10,20,30,40,50,60,70,80,90,100));}// public static int sum(int b,int... a) {
        
  // return 0;
  // }public static int sum(int... a) {
        int sum = 0;for(int i : a) {
        sum += i;}return sum;}
  }
  

4.2可变参数的使用【应用】

• Arrays工具类中有一个静态方法：

  • public static List asList(T… a)：返回由指定数组支持的固定大小的列表
  • 返回的集合不能做增删操作，可以做修改操作

• List接口中有一个静态方法：

  • public static List of(E… elements)：返回包含任意数量元素的不可变列表
  • 返回的集合不能做增删改操作

• Set接口中有一个静态方法：

  • public static Set of(E… elements) ：返回一个包含任意数量元素的不可变集合
  • 在给元素的时候，不能给重复的元素
  • 返回的集合不能做增删操作，没有修改的方法

• 示例代码

  public class ArgsDemo02 {
        public static void main(String[] args) {
        //public static <T> List<T> asList(T... a)：返回由指定数组支持的固定大小的列表
  // List<String> list = Arrays.asList("hello", "world", "java");
  //
   list.add("javaee"); //UnsupportedOperationException
   list.remove("world"); //UnsupportedOperationException
  // list.set(1,"javaee");
  //
  // System.out.println(list);//public static <E> List<E> of(E... elements)：返回包含任意数量元素的不可变列表
  // List<String> list = List.of("hello", "world", "java", "world");
  //
   list.add("javaee");//UnsupportedOperationException
   list.remove("java");//UnsupportedOperationException
   list.set(1,"javaee");//UnsupportedOperationException
  //
  // System.out.println(list);//public static <E> Set<E> of(E... elements) ：返回一个包含任意数量元素的不可变集合
  // Set<String> set = Set.of("hello", "world", "java","world"); //IllegalArgumentException//Set<String> set = Set.of("hello", "world", "java");// set.add("javaee");//UnsupportedOperationException
  // set.remove("world");//UnsupportedOperationException//System.out.println(set);}
  }
  

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