【Java基础】Java 集合和泛型

忘是亡心i 2024-05-04 08:04 90阅读 0赞

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#### 文章目录 ####

*   *   *  一、迭代器的使用
         *  二、泛型的使用
         *  三、List的详细使用
         *  四、ArrayList的使用
         *  五、LinkedList的使用
         *  六、Set的详细使用
         *  七、HashSet的使用
         *  八、TreeSet的使用
         *  九、Collections工具类常用方法

#### 一、迭代器的使用 ####

Java中的迭代器（Iterator）是一种用于遍历集合（Collection）元素的接口。通过迭代器，我们可以按顺序访问集合中的每个元素，而不需要了解集合的内部实现细节。

迭代器的使用步骤如下：

1.  **获取集合的迭代器**：通过调用集合对象的 `iterator()` 方法，可以获取到该集合的迭代器对象。例如：

List<String> list = new ArrayList<>();
    Iterator<String> iterator = list.iterator();

1.  **遍历集合元素**：使用迭代器的 `hasNext()` 方法检查是否还有下一个元素，使用 `next()` 方法获取下一个元素。通过循环遍历迭代器，可以依次访问集合中的每个元素。例如：

while (iterator.hasNext()) {
        
        String element = iterator.next();
        // 对元素进行操作
    }

1.  **删除集合中的元素（可选）**：迭代器还提供了 `remove()` 方法，用于从集合中删除当前迭代的元素。例如：

iterator.remove();

需要注意的是，如果在使用迭代器遍历集合时，直接使用集合的 `remove()` 方法删除元素，会抛出 `ConcurrentModificationException` 异常。因此，应该使用迭代器的 `remove()` 方法来安全地删除元素。

迭代器的使用可以适用于多种集合类型，例如List、Set、Map等。它提供了一种方便且安全的方式来遍历集合元素，避免了直接操作集合的复杂性和潜在的并发修改异常。

#### 二、泛型的使用 ####

Java中的泛型（Generics）是一种在编译时期进行类型检查的机制，它可以让我们在定义类、接口或方法时使用参数化类型，从而提高代码的可重用性和类型安全性。

泛型的使用主要涉及以下几个方面：

1.  **定义泛型类或接口**：

使用泛型可以定义具有参数化类型的类或接口。通过在类名或接口名后面添加尖括号，可以指定一个或多个类型参数。例如：

public class Box<T> {
        
       private T item;
       
       public void setItem(T item) {
        
           this.item = item;
       }
       
       public T getItem() {
        
           return item;
       }
    }

在上面的例子中， `Box` 类使用了类型参数 `T` ，可以在实例化时指定具体的类型。

1.  **实例化泛型类或接口**：

在实例化泛型类或接口时，需要在类名或接口名后面使用尖括号指定具体的类型参数。例如：

Box<String> stringBox = new Box<>();
     Box<Integer> intBox = new Box<>();

在上面的例子中， `stringBox` 实例化为 `Box<String>` 类型， `intBox` 实例化为 `Box<Integer>` 类型。

1.  **泛型方法**：

泛型方法是一种在方法中使用泛型的方式。可以在方法返回类型之前使用尖括号指定类型参数。例如：

public <T> void printArray(T[] array) {
        
     	for (T element : array) {
        
            System.out.println(element);
        }
    }

在上面的例子中， `printArray` 方法使用了类型参数 `T` ，可以接受任何类型的数组作为参数。

1.  **通配符（Wildcard）**：

通配符是一种用于表示未知类型的特殊符号。可以使用 `?` 作为通配符来表示任何类型。例如：

public void printList(List<?> list) {
        
        for (Object element : list) {
        
            System.out.println(element);
        }
    }

在上面的例子中， `printList` 方法可以接受任何类型的 `List` 作为参数。

泛型的使用可以使代码更加灵活和类型安全，它可以在编译时期进行类型检查，减少运行时的类型错误。泛型还可以提高代码的可读性和可维护性，使代码更易于重用。

#### 三、List的详细使用 ####

Java中的List是一种常用的集合类型，它用于存储一组有序的元素。List接口继承自Collection接口，并且提供了一些额外的操作方法，使得对列表元素的操作更加方便和灵活。

以下是List的一些常用方法和使用示例：

1.  **添加元素**：
    
     *  `boolean add(E element)` ：将指定的元素添加到列表的末尾。
     *  `void add(int index, E element)` ：将指定的元素插入到列表的指定位置。

示例：

List<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("apple");
    list.add(0, "banana");

1.  **获取元素**：
    
     *  `E get(int index)` ：返回列表中指定位置的元素。

示例：

String firstElement = list.get(0);

1.  **修改元素**：
    
     *  `E set(int index, E element)` ：将列表中指定位置的元素替换为指定的元素，并返回被替换的元素。

示例：

String replacedElement = list.set(0, "orange");

1.  **删除元素**：
    
     *  `E remove(int index)` ：删除列表中指定位置的元素，并返回被删除的元素。

示例：

String removedElement = list.remove(0);

1.  **列表大小**：
    
     *  `int size()` ：返回列表中的元素个数。

示例：

int size = list.size();

1.  **遍历列表**：

*  使用for循环：

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
        
    	String element = list.get(i);
        // 处理元素
    }

*  使用增强for循环：

for (String element : list) {
        
    	// 处理元素
    }

1.  **判断元素是否存在**：

*  `boolean contains(Object element)` ：判断列表中是否包含指定的元素。

示例：

boolean contains = list.contains("apple");

1.  **清空列表**：

*  `void clear()` ：清空列表中的所有元素。

示例：

list.clear();

List接口还有其他一些方法，如排序、查找等，可以根据具体需求进行使用。在实际开发中，常用的List实现类有ArrayList和LinkedList。

#### 四、ArrayList的使用 ####

Java中的ArrayList是List接口的一个实现类，它基于数组实现，可以动态地增加和减少元素的大小。与普通数组相比，ArrayList提供了更多的方法和功能，使得对列表元素的操作更加方便和灵活。  
以下是ArrayList的一些常用方法和使用示例：

1.  创建ArrayList对象：

ArrayList<String> list = new ArrayList<>();

1.  添加元素：
    
     *  `boolean add(E element)` ：将指定的元素添加到列表的末尾。
     *  `void add(int index, E element)` ：将指定的元素插入到列表的指定位置。
     *  示例：

list.add("apple");
    list.add(0, "banana");

1.  获取元素：
    
     *  `E get(int index)` ：返回列表中指定位置的元素。
     *  示例：

String firstElement = list.get(0);

1.  修改元素：
    
     *  `E set(int index, E element)` ：将列表中指定位置的元素替换为指定的元素，并返回被替换的元素。
     *  示例：

String replacedElement = list.set(0, "orange");

1.  删除元素：
    
     *  `E remove(int index)` ：删除列表中指定位置的元素，并返回被删除的元素。
     *  示例：

String removedElement = list.remove(0);

1.  列表大小：
    
     *  `int size()` ：返回列表中的元素个数。
     *  示例：

int size = list.size();

1.  遍历列表：
    
     *  使用for循环：

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
        
    	String element = list.get(i);
        // 处理元素
    }

*  使用增强for循环：

for (String element : list) {
        
    	// 处理元素
    }

1.  判断元素是否存在：
    
     *  `boolean contains(Object element)` ：判断列表中是否包含指定的元素。
     *  示例：

boolean contains = list.contains("apple");

1.  清空列表：
    
     *  `void clear()` ：清空列表中的所有元素。
     *  示例：

list.clear();

ArrayList还提供了其他一些方法，如排序、查找等，可以根据具体需求进行使用。在实际开发中，ArrayList是常用的列表实现类之一。

#### 五、LinkedList的使用 ####

Java中的LinkedList是List接口的另一个实现类，它基于双向链表实现，可以动态地增加和减少元素的大小。与ArrayList相比，LinkedList在插入和删除元素时更高效，但在访问元素时较慢。

以下是LinkedList的一些常用方法和使用示例：

1.  创建LinkedList对象：

LinkedList<String> list = new LinkedList<>();

1.  添加元素：

*  `void add(E element)` ：将指定的元素添加到列表的末尾。
 *  `void add(int index, E element)` ：将指定的元素插入到列表的指定位置。
 *  示例：

list.add("apple");
    list.add(0, "banana");

1.  获取元素：

*  `E get(int index)` ：返回列表中指定位置的元素。
 *  示例：

String firstElement = list.get(0);

1.  修改元素：

*  `E set(int index, E element)` ：将列表中指定位置的元素替换为指定的元素，并返回被替换的元素。
 *  示例：

String replacedElement = list.set(0, "orange");

1.  删除元素：

*  `E remove(int index)` ：删除列表中指定位置的元素，并返回被删除的元素。
 *  示例：

String removedElement = list.remove(0);

1.  列表大小：

*  `int size()` ：返回列表中的元素个数。
 *  示例：

int size = list.size();

1.  遍历列表：

*  使用for循环：

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
        
    	String element = list.get(i);
    	// 处理元素
    }

*  使用增强for循环：

for (String element : list) {
        
    	// 处理元素
    }

1.  判断元素是否存在：

*  `boolean contains(Object element)` ：判断列表中是否包含指定的元素。
 *  示例：

boolean contains = list.contains("apple");

1.  清空列表：

*  `void clear()` ：清空列表中的所有元素。
 *  示例：

list.clear();

LinkedList还提供了其他一些方法，如添加到列表的开头、添加到列表的末尾、获取第一个元素、获取最后一个元素等。根据具体需求，选择合适的列表实现类。

#### 六、Set的详细使用 ####

Java中的Set是一种不允许重复元素的集合。它是Collection接口的一个子接口，提供了对集合中唯一元素的操作。

以下是Set的一些常用方法和使用示例：

1.  创建Set对象：

Set<String> set = new HashSet<>();

1.  添加元素：

*  `boolean add(E element)` ：将指定的元素添加到集合中。
 *  示例：

set.add("apple");
    set.add("banana");

1.  删除元素：

*  `boolean remove(Object element)` ：从集合中删除指定的元素。
 *  示例：

set.remove("apple");

1.  判断元素是否存在：

*  `boolean contains(Object element)` ：判断集合中是否包含指定的元素。
 *  示例：

boolean contains = set.contains("banana");

1.  获取集合大小：

*  `int size()` ：返回集合中的元素个数。
 *  示例：

int size = set.size();

1.  遍历集合：

*  使用迭代器：

Iterator<String> iterator = set.iterator();
    	while (iterator.hasNext()) {
        
    	    String element = iterator.next();
    	    // 处理元素
        }
    }

*  使用增强for循环：

for (String element : set) {
        
    	// 处理元素
    }

1.  清空集合：
    
     *  `void clear()` ：清空集合中的所有元素。
     *  示例：

set.clear();

Set还提供了其他一些方法，如判断集合是否为空、将另一个集合中的元素添加到当前集合等。根据具体需求，选择合适的集合实现类。

#### 七、HashSet的使用 ####

HashSet是Java中的一个实现了Set接口的类，它基于哈希表实现，提供了高效的插入、删除和查找操作。HashSet不保证元素的顺序，且不允许重复元素。

以下是HashSet的一些常用方法和使用示例：

1.  创建HashSet对象：

Set<String> set = new HashSet<>();

1.  添加元素：

*  `boolean add(E element)` ：将指定的元素添加到集合中。
 *  示例：

set.add("apple");
    set.add("banana");

1.  删除元素：

*  `boolean remove(Object element)` ：从集合中删除指定的元素。
 *  示例：

set.remove("apple");

1.  判断元素是否存在：

*  `boolean contains(Object element)` ：判断集合中是否包含指定的元素。
 *  示例：

boolean contains = set.contains("banana");

1.  获取集合大小：

*  `int size()` ：返回集合中的元素个数。
 *  示例：

int size = set.size();

1.  遍历集合：

*  使用迭代器：

Iterator<String> iterator = set.iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
        
         String element = iterator.next();
         // 处理元素
    }

*  使用增强for循环：

for (String element : set) {
        
         // 处理元素
    }

1.  清空集合：

*  `void clear()` ：清空集合中的所有元素。
 *  示例：

set.clear();

HashSet还提供了其他一些方法，如判断集合是否为空、将另一个集合中的元素添加到当前集合等。根据具体需求，选择合适的集合实现类。

#### 八、TreeSet的使用 ####

TreeSet是Java中的一个实现了SortedSet接口的类，它基于红黑树实现，提供了有序的集合。TreeSet中的元素按照自然顺序或者指定的比较器进行排序，并且不允许重复元素。

以下是TreeSet的一些常用方法和使用示例：

1.  创建TreeSet对象：

Set<String> set = new TreeSet<>();

1.  添加元素：

*  `boolean add(E element)` ：将指定的元素添加到集合中。
 *  示例：

set.add("apple");
    set.add("banana");
    set.add("orange");

1.  删除元素：

*  `boolean remove(Object element)` ：从集合中删除指定的元素。
 *  示例：

set.remove("apple");

1.  判断元素是否存在：

*  `boolean contains(Object element)` ：判断集合中是否包含指定的元素。
 *  示例：

boolean contains = set.contains("banana");

1.  获取集合大小：

*  `int size()` ：返回集合中的元素个数。
 *  示例：

int size = set.size();

1.  遍历集合：

*  使用迭代器：

Iterator<String> iterator = set.iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
        
        String element = iterator.next();
        // 处理元素
    }

*  使用增强for循环：

for (String element : set) {
        
        // 处理元素
    }

1.  清空集合：

*  `void clear()` ：清空集合中的所有元素。
 *  示例：

set.clear();

TreeSet还提供了其他一些方法，如获取第一个元素、获取最后一个元素、获取子集等。根据具体需求，选择合适的集合实现类。

#### 九、Collections工具类常用方法 ####

Java中的Collections工具类提供了一系列静态方法，用于对集合进行常见的操作和算法。下面是Collections工具类的一些常用方法：

1.  排序：

*  `void sort(List<T> list)` ：对指定的List进行升序排序。
 *  `void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c)` ：使用指定的比较器对List进行排序。
 *  示例：

List<Integer> numbers = new ArrayList<>(Arrays.asList(3, 1, 2));
    Collections.sort(numbers); // [1, 2, 3]

1.  查找：

*  `int binarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key)` ：在有序的List中使用二分查找算法查找指定元素的索引。
 *  `int binarySearch(List<? extends T> list, T key, Comparator<? super T> c)` ：在有序的List中使用指定的比较器进行二分查找。
 *  示例：

List<String> names = new ArrayList<>(Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie"));
    int index = Collections.binarySearch(names, "Bob"); // 1

1.  反转：

*  `void reverse(List<?> list)` ：将List中的元素反转。
 *  示例：

List<Integer> numbers = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3));
    Collections.reverse(numbers); // [3, 2, 1]

1.  随机化：

*  `void shuffle(List<?> list)` ：随机打乱List中的元素顺序。
 *  示例：

List<Integer> numbers = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3));
    Collections.shuffle(numbers); // [2, 1, 3] (随机顺序)

1.  查找最大/最小元素：

*  `T max(Collection<? extends T> coll)` ：返回集合中的最大元素。
 *  `T min(Collection<? extends T> coll)` ：返回集合中的最小元素。
 *  示例：

List<Integer> numbers = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3));
    int max = Collections.max(numbers); // 3
    int min = Collections.min(numbers); // 1

1.  创建不可变集合：

*  `List<T> unmodifiableList(List<? extends T> list)` ：返回指定List的不可变视图。
 *  `Set<T> unmodifiableSet(Set<? extends T> set)` ：返回指定Set的不可变视图。
 *  示例：

List<Integer> numbers = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3));
    List<Integer> unmodifiableList = Collections.unmodifiableList(numbers);

Collections工具类还提供了其他一些方法，如拷贝集合、替换元素、计算集合中元素的出现次数等。根据具体需求，选择合适的方法来操作集合。

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