day14 【List、Set、数据结构、Collections】

第一章 数据结构

2.1 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。

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2.2 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：

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。

简单的说：采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点

• 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。

  

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

• 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。

简单的说，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：

• 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。

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。就像是一排出租屋，有100个房间，从001到100每个房间都有固定编号，通过编号就可以快速找到租房子的人。

简单的说,采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：

• 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。如下图[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-wJGuSHXd-1582117796829)(img/数组添加.png)]
  • 
  • **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。如下图[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-qBvftR3K-1582117796832)(img/数组删除.png)]

链表

• 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。

  

简单的说，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：

• 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。

  

• 查找元素慢：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。

    [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-zrAa24uy-1582117796840)(img\增加结点.png)]

  • 删除元素：只需要修改连接下个元素的地址即可。

    [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-lqX2hGae-1582117796841)(img\删除结点.bmp)]
    

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”。

如图：

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。

红黑树的约束:

1. 节点可以是红色的或者黑色的

2. 根节点是黑色的

3. 叶子节点(特指空节点)是黑色的

4. 每个红色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

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。

List集合特有的方法都是跟索引相关，我们在基础班都学习过，那么我们再来复习一遍吧：

package com.itheima.demo01.List;import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;/*java.util.List接口 extends Collection接口List接口的特点:1.有序的集合,存储元素和取出元素的顺序是一致的(存储123 取出123)2.有索引,包含了一些带索引的方法3.允许存储重复的元素List接口中带索引的方法(特有)- 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。注意:操作索引的时候,一定要防止索引越界异常IndexOutOfBoundsException:索引越界异常,集合会报ArrayIndexOutOfBoundsException:数组索引越界异常StringIndexOutOfBoundsException:字符串索引越界异常*/
public class Demo01List {
    public static void main(String[] args) {
    //创建一个List集合对象,多态List<String> list = new ArrayList<>();//使用add方法往集合中添加元素list.add("a");list.add("b");list.add("c");list.add("d");list.add("a");//打印集合System.out.println(list);//[a, b, c, d, a] 不是地址重写了toString//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。//在c和d之间添加一个itheimalist.add(3,"itheima");//[a, b, c, itheima, d, a]System.out.println(list);//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。//移除元素String removeE = list.remove(2);System.out.println("被移除的元素:"+removeE);//被移除的元素:cSystem.out.println(list);//[a, b, itheima, d, a]//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。//把最后一个a,替换为AString setE = list.set(4, "A");System.out.println("被替换的元素:"+setE);//被替换的元素:aSystem.out.println(list);//[a, b, itheima, d, A]//List集合遍历有3种方式//使用普通的for循环for(int i=0; i<list.size(); i++){
    //public E get(int index):返回集合中指定位置的元素。String s = list.get(i);System.out.println(s);}System.out.println("-----------------");//使用迭代器Iterator<String> it = list.iterator();while(it.hasNext()){
    String s = it.next();System.out.println(s);}System.out.println("-----------------");//使用增强forfor (String s : list) {
    System.out.println(s);}String r = list.get(5);//IndexOutOfBoundsException: Index 5 out-of-bounds for length 5System.out.println(r);}
}

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。

许多程序员开发时非常随意地使用ArrayList完成任何需求，并不严谨，这种用法是不提倡的。
注意：此实现不是同步的，也就是说，改过程是多线程的。

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。

LinkedList是一个双向链表，那么双向链表是什么样子的呢，我们用个图了解下

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-s8QLzk5P-1582121997182)(img\双向链表.png)]

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）

方法演示：

package com.itheima.demo01.List;import java.util.LinkedList;/*java.util.LinkedList集合 implements List接口LinkedList集合的特点:1.底层是一个链表结构:查询慢,增删快2.里边包含了大量操作首尾元素的方法注意:使用LinkedList集合特有的方法,不能使用多态- 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 void push(E e):将元素推入此列表所表示的堆栈。- 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 boolean isEmpty()：如果列表不包含元素，则返回true。*/
public class Demo02LinkedList {
    public static void main(String[] args) {
    show03();}/*- 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。此方法相当于 removeFirst*/private static void show03() {
    //创建LinkedList集合对象LinkedList<String> linked = new LinkedList<>();//使用add方法往集合中添加元素linked.add("a");linked.add("b");linked.add("c");System.out.println(linked);//[a, b, c]//String first = linked.removeFirst();String first = linked.pop();System.out.println("被移除的第一个元素:"+first);String last = linked.removeLast();System.out.println("被移除的最后一个元素:"+last);System.out.println(linked);//[b]}/*- 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。*/private static void show02() {
    //创建LinkedList集合对象LinkedList<String> linked = new LinkedList<>();//使用add方法往集合中添加元素linked.add("a");linked.add("b");linked.add("c");//linked.clear();//清空集合中的元素 在获取集合中的元素会抛出NoSuchElementException//public boolean isEmpty()：如果列表不包含元素，则返回true。if(!linked.isEmpty()){
    String first = linked.getFirst();System.out.println(first);//aString last = linked.getLast();System.out.println(last);//c}}/*- 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 void push(E e):将元素推入此列表所表示的堆栈。此方法等效于 addFirst(E)。*/private static void show01() {
    //创建LinkedList集合对象LinkedList<String> linked = new LinkedList<>();//使用add方法往集合中添加元素linked.add("a");linked.add("b");linked.add("c");System.out.println(linked);//[a, b, c]//public void addFirst(E e):将指定元素插入此列表的开头。//linked.addFirst("www");linked.push("www");System.out.println(linked);//[www, a, b, c]//public void addLast(E e):将指定元素添加到此列表的结尾。此方法等效于 add()linked.addLast("com");System.out.println(linked);//[www, a, b, c, com]}
}

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)。java.util.HashSet底层的实现其实是一个java.util.HashMap支持，由于我们暂时还未学习，先做了解。

HashSet是根据对象的哈希值来确定元素在集合中的存储位置，因此具有良好的存取和查找性能。保证元素唯一性的方式依赖于：hashCode与equals方法。

我们先来使用一下Set集合存储，看下现象，再进行原理的讲解:

package com.itheima.demo02.Set;import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;/*java.util.Set接口 extends Collection接口Set接口的特点:1.不允许存储重复的元素2.没有索引,没有带索引的方法,也不能使用普通的for循环遍历java.util.HashSet集合 implements Set接口HashSet特点:1.不允许存储重复的元素2.没有索引,没有带索引的方法,也不能使用普通的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有可能不一致4.底层是一个哈希表结构(查询的速度非常的快)*/
public class Demo01Set {
    public static void main(String[] args) {
    Set<Integer> set = new HashSet<>();//使用add方法往集合中添加元素set.add(1);set.add(3);set.add(2);set.add(1);//使用迭代器遍历set集合Iterator<Integer> it = set.iterator();while (it.hasNext()){
    Integer n = it.next();System.out.println(n);//1,2,3}//使用增强for遍历set集合System.out.println("-----------------");for (Integer i : set) {
    System.out.println(i);}}
}

输出结果如下，说明集合中不能存储重复元素：

tips:根据结果我们发现字符串"cba"只存储了一个，也就是说重复的元素set集合不存储。

2.2 HashSet集合存储数据的结构（哈希表）

哈希值是什么呢 ，这里简单介绍一下：

package com.itheima.demo03.hashCode;
/*哈希值:是一个十进制的整数,由系统随机给出(就是对象的地址值,是一个逻辑地址,是模拟出来得到地址,不是数据实际存储的物理地址)在Object类有一个方法,可以获取对象的哈希值int hashCode() 返回该对象的哈希码值。hashCode方法的源码:public native int hashCode();native:代表该方法调用的是本地操作系统的方法*/
public class Demo01HashCode {
    public static void main(String[] args) {
    //Person类继承了Object类,所以可以使用Object类的hashCode方法Person p1 = new Person();int h1 = p1.hashCode();System.out.println(h1);//1967205423 | 1Person p2 = new Person();int h2 = p2.hashCode();System.out.println(h2);//42121758 | 1/*toString方法的源码:return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());*/System.out.println(p1);//com.itheima.demo03.hashCode.Person@75412c2fSystem.out.println(p2);//com.itheima.demo03.hashCode.Person@282ba1eSystem.out.println(p1==p2);//false/*String类的哈希值String类重写Obejct类的hashCode方法*/String s1 = new String("abc");String s2 = new String("abc");System.out.println(s1.hashCode());//96354System.out.println(s2.hashCode());//96354System.out.println("重地".hashCode());//1179395System.out.println("通话".hashCode());//1179395}
}

package com.itheima.demo03.hashCode;public class Person extends  Object{
    //重写hashCode方法@Overridepublic int hashCode() {
    return  1;}
}

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。[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-a00YyyIm-1582123627812)(img\哈希表.png)]

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。

hashset不冲突的原理：

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

创建自定义Student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;return age == student.age &&Objects.equals(name, student.name);}@Overridepublic int hashCode() {
    return Objects.hash(name, age);}
}

public class HashSetDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
    //创建集合对象 该集合中存储 Student类型对象HashSet<Student> stuSet = new HashSet<Student>();//存储 Student stu = new Student("于谦", 43);stuSet.add(stu);stuSet.add(new Student("郭德纲", 44));stuSet.add(new Student("于谦", 43));stuSet.add(new Student("郭麒麟", 23));stuSet.add(stu);for (Student stu2 : stuSet) {
    System.out.println(stu2);}}
}
执行结果：
Student [name=郭德纲, age=44]
Student [name=于谦, age=43]
Student [name=郭麒麟, age=23]

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。

演示代码如下:

public class LinkedHashSetDemo {
    public static void main(String[] args) {
    Set<String> set = new LinkedHashSet<String>();set.add("bbb");set.add("aaa");set.add("abc");set.add("bbc");Iterator<String> it = set.iterator();while (it.hasNext()) {
    System.out.println(it.next());}}
}
结果：bbbaaaabcbbc

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。

代码演示：

package com.itheima.demo04.VarArgs;
/*可变参数:是JDK1.5之后出现的新特性使用前提:当方法的参数列表数据类型已经确定,但是参数的个数不确定,就可以使用可变参数.使用格式:定义方法时使用修饰符 返回值类型 方法名(数据类型...变量名){}可变参数的原理:可变参数底层就是一个数组,根据传递参数个数不同,会创建不同长度的数组,来存储这些参数传递的参数个数,可以是0个(不传递),1,2...多个*/
public class Demo01VarArgs {
    public static void main(String[] args) {
    //int i = add();//int i = add(10);int i = add(10,20);//int i = add(10,20,30,40,50,60,70,80,90,100);System.out.println(i);method("abc",5.5,10,1,2,3,4);}/*可变参数的注意事项1.一个方法的参数列表,只能有一个可变参数2.如果方法的参数有多个,那么可变参数必须写在参数列表的末尾*//*public static void method(int...a,String...b){}*//*public static void method(String b,double c,int d,int...a){}*///可变参数的特殊(终极)写法public static void method(Object...obj){
    }/*定义计算(0-n)整数和的方法已知:计算整数的和,数据类型已经确定int但是参数的个数不确定,不知道要计算几个整数的和,就可以使用可变参数add(); 就会创建一个长度为0的数组, new int[0]add(10); 就会创建一个长度为1的数组,存储传递来过的参数 new int[]{10};add(10,20); 就会创建一个长度为2的数组,存储传递来过的参数 new int[]{10,20};add(10,20,30,40,50,60,70,80,90,100); 就会创建一个长度为2的数组,存储传递来过的参数 new int[]{10,20,30,40,50,60,70,80,90,100};*/public static int add(int...arr){
    //System.out.println(arr);//[I@2ac1fdc4 底层是一个数组//System.out.println(arr.length);//0,1,2,10//定义一个初始化的变量,记录累加求和int sum = 0;//遍历数组,获取数组中的每一个元素for (int i : arr) {
    //累加求和sum += i;}//把求和结果返回return sum;}//定义一个方法,计算三个int类型整数的和/*public static int add(int a,int b,int c){return a+b+c;}*///定义一个方法,计算两个int类型整数的和/*public static int add(int a,int b){return a+b;}*/
}

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 Collections

2.1 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。

代码演示：

public class CollectionsDemo {
    public static void main(String[] args) {
    ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();//原来写法//list.add(12);//list.add(14);//list.add(15);//list.add(1000);//采用工具类 完成 往集合中添加元素 Collections.addAll(list, 5, 222, 1，2);System.out.println(list);//排序方法 Collections.sort(list);System.out.println(list);}
}
结果：
[5, 222, 1, 2]
[1, 2, 5, 222]

代码演示之后 ，发现我们的集合按照顺序进行了排列，可是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。

package com.itheima.demo05.Collections;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;/*- 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> void sort(List<T> list):将集合中元素按照默认规则排序。注意:sort(List<T> list)使用前提被排序的集合里边存储的元素,必须实现Comparable,重写接口中的方法compareTo定义排序的规则Comparable接口的排序规则:自己(this)-参数:升序*/
public class Demo02Sort {
    public static void main(String[] args) {
    ArrayList<Integer> list01 = new ArrayList<>();list01.add(1);list01.add(3);list01.add(2);System.out.println(list01);//[1, 3, 2]//public static <T> void sort(List<T> list):将集合中元素按照默认规则排序。Collections.sort(list01);//默认是升序System.out.println(list01);//[1, 2, 3]ArrayList<String> list02 = new ArrayList<>();list02.add("a");list02.add("c");list02.add("b");System.out.println(list02);//[a, c, b]Collections.sort(list02);System.out.println(list02);//[a, b, c]ArrayList<Person> list03 = new ArrayList<>();list03.add(new Person("张三",18));list03.add(new Person("李四",20));list03.add(new Person("王五",15));System.out.println(list03);//[Person{name='张三', age=18}, Person{name='李四', age=20}, Person{name='王五', age=15}]Collections.sort(list03);System.out.println(list03);}
}

package com.itheima.demo05.Collections;public class Person implements Comparable<Person>{
    private String name;private int age;public Person() {
    }public Person(String name, int age) {
    this.name = name;this.age = age;}@Overridepublic String toString() {
    return "Person{" +"name='" + name + '\'' +", 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;}//重写排序的规则@Overridepublic int compareTo(Person o) {
    //return 0;//认为元素都是相同的//自定义比较的规则,比较两个人的年龄(this,参数Person)//return this.getAge() - o.getAge();//年龄升序排序return o.getAge() - this.getAge();//年龄升序排序}
}

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。

public class CollectionsDemo2 {
    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Collections.sort(list);System.out.println(list);}
}

结果：

[aba, cba, nba, sba]

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>() {
    @Overridepublic int compare(String o1, String o2) {
    return o2.charAt(0) - o1.charAt(0);}});System.out.println(list);}
}

结果如下：

[sba, nba, cba, aba]

第二个例子

package com.itheima.demo05.Collections;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;/*- 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> void sort(List<T> list，Comparator<? super T> ):将集合中元素按照指定规则排序。Comparator和Comparable的区别Comparable:自己(this)和别人(参数)比较,自己需要实现Comparable接口,重写比较的规则compareTo方法Comparator:相当于找一个第三方的裁判,比较两个Comparator的排序规则:o1-o2:升序*/
public class Demo03Sort {
    public static void main(String[] args) {
    ArrayList<Integer> list01 = new ArrayList<>();list01.add(1);list01.add(3);list01.add(2);System.out.println(list01);//[1, 3, 2]Collections.sort(list01, new Comparator<Integer>() {
    //重写比较的规则@Overridepublic int compare(Integer o1, Integer o2) {
    //return o1-o2;//升序return o2-o1;//降序}});System.out.println(list01);ArrayList<Student> list02 = new ArrayList<>();list02.add(new Student("a迪丽热巴",18));list02.add(new Student("古力娜扎",20));list02.add(new Student("杨幂",17));list02.add(new Student("b杨幂",18));System.out.println(list02);/*Collections.sort(list02, new Comparator<Student>() {@Overridepublic int compare(Student o1, Student o2) {//按照年龄升序排序return o1.getAge()-o2.getAge();}});*///扩展:了解Collections.sort(list02, new Comparator<Student>() {
    @Overridepublic int compare(Student o1, Student o2) {
    //按照年龄升序排序int result =  o1.getAge()-o2.getAge();//如果两个人年龄相同,再使用姓名的第一个字比较if(result==0){
    result =  o1.getName().charAt(0)-o2.getName().charAt(0);}return  result;}});System.out.println(list02);}
}

package com.itheima.demo05.Collections;public class Student {
    private String name;private int age;public Student() {
    }public Student(String name, int age) {
    this.name = name;this.age = age;}@Overridepublic String toString() {
    return "Student{" +"name='" + name + '\'' +", 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;}
}

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。

2.4 练习

创建一个学生类，存储到ArrayList集合中完成指定排序操作。

Student 初始类

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 String toString() {
    return "Student{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +'}';}
}

测试类：

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
    // 创建四个学生对象 存储到集合中ArrayList<Student> list = new ArrayList<Student>();list.add(new Student("rose",18));list.add(new Student("jack",16));list.add(new Student("abc",16));list.add(new Student("ace",17));list.add(new Student("mark",16));/*让学生 按照年龄排序 升序*/
// Collections.sort(list);//要求 该list中元素类型 必须实现比较器Comparable接口for (Student student : list) {
    System.out.println(student);}}
}

发现，当我们调用Collections.sort()方法的时候 程序报错了。

原因：如果想要集合中的元素完成排序，那么必须要实现比较器Comparable接口。

于是我们就完成了Student类的一个实现，如下：

public class Student implements Comparable<Student>{
    ....@Overridepublic int compareTo(Student o) {
    return this.age-o.age;//升序}
}

再次测试，代码就OK 了效果如下：

Student{
    name='jack', age=16}
Student{
    name='abc', age=16}
Student{
    name='mark', age=16}
Student{
    name='ace', age=17}
Student{
    name='rose', age=18}

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 c)方式，自己定义规则：

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

效果：

Student{name='rose', age=18}
Student{name='ace', age=17}
Student{name='jack', age=16}
Student{name='abc', age=16}
Student{name='mark', age=16}

如果想要规则更多一些，可以参考下面代码：

Collections.sort(list, new Comparator<Student>() {
    @Overridepublic int compare(Student o1, Student o2) {
    // 年龄降序int result = o2.getAge()-o1.getAge();//年龄降序if(result==0){
    //第一个规则判断完了 下一个规则 姓名的首字母 升序result = o1.getName().charAt(0)-o2.getName().charAt(0);}return result;}});

效果如下：
Student{name=‘rose’, age=18}
Student{name=‘ace’, age=17}
Student{name=‘abc’, age=16}
Student{name=‘jack’, age=16}
Student{name=‘mark’, age=16}