程序场景

• 问题1：程序中存储一个班的学员信息，假定一个班容纳20名学员？
  答：Student[] student = new Student[20];
• 问题2：程序中如何存储每天的新闻信息？
  News[] news = new News[?];

分析

1. 分析以上问题，发现数组在存储对象数据时存在一些明显的缺陷：

• 数组长度固定不变，不能很好地适应元素数量动态变化的情况。
• 通过数组名.length获取数组的长度，却无法直接获取数组中实际存储的元素个数。
• 数组采用在内存中分配连续空间的方式存储，根据元素信息查找时效率比较低，需要多次比较。

2. 针对数组的缺陷，Java提供了比数组更灵活、更实用的集合框架，可大大提高软件的开发效率，并且不同的集合可适用于不同的应用场合。
3. 如果并不知道程序运行时会需要多少对象，或者需要更复杂方式存储对象——可以使用Java的集合框架

——可以使用Java的集合框架

Java集合框架包含的内容

List接口

ArrayList

ArrayList实现了长度可变的数组，在内存中分配连续的空间。遍历元素和随机访问元素的效率比较高
打个比方：大家买票都排好队了，突然有个人要插队，插到前面去，那么后面所有的人都要向后退；同样中途有一个人走了，那么后面的人都要往前进，因此插入和删除的操作比较麻烦，但是查询比较简单，每人都有对应的一个号(索引)，寻找的时候直接叫号就可以了。

LinkedList

LinkedList采用链表存储方式。插入、删除元素时效率比较高
这个跟自行车链条长了或者短了进行截断和添加是一样的原理，比较方便，但是找其中某一个结就麻烦了。

List接口的常用方法

ArrayList

案例背景

在电子宠物系统中如何存储多条狗子信息，获取狗子总数，逐条打印出各条狗子信息

分析

1. 确定存储方式

• ArrayList类是List接口的一个具体实现类
• ArrayList对象实现了可变大小的数组
• 随机访问和遍历元素时，它提供更好的性能

2. 确定存储对象

• 创建类型：狗狗类
• 包含属性： 昵称、健康值、亲密度、品种

代码示例

 //创建四个狗子对象	… …	List<Dog> dogs = new ArrayList<>();dogs.add(ououDog);dogs.add(yayaDog);
dogs.add(meimeiDog);
dogs.add(2, feifeiDog);           // 添加feifeiDog到指定位置		
System.out.println("共计有" + dogs.size() + "条狗子。");
System.out.println("分别是：");
for (int i = 0; i < dogs.size(); i++) {Dog dog = dogs.get(i);… …
}

扩展以下功能

删除指定位置的狗狗，如第一个狗狗
删除指定的狗狗，如删除feifeiDog对象
判断集合中是否包含指定狗狗

代码示例

… 	dogs.remove(0);dogs.remove(feifeiDog);
…if(dogs.contains(meimeiDog)){System.out.println("集合中包含美美的信息");
} elseSystem.out.println("集合中不包含美美的信息");
}

LinkedList

案例背景

在电子宠物系统中,如何在任何位置（头部、中间、尾部）添加、获取、删除狗狗对象

分析

1. 确定存储方式

• LinkedList类是List接口的一个具体实现类
• LinkedList 类用于创建链表数据结构
• 插入或者删除元素时，它提供更好的性能

2. 确定存储对象

• 创建类型：狗狗类
• 包含属性： 昵称、健康值、亲密度、品种

代码示例

 // 创建多个狗狗对象… …LinkedList<Dog> dogs = new LinkedList<>();dogs.add(ououDog);dogs.add(yayaDog);dogs.addLast(meimeiDog);dogs.addFirst(feifeiDog);Dog dogFirst= (Dog)dogs.getFirst();System.out.println("第一条狗狗昵称是"+dogFirst.getName() );Dog dogLast= (Dog)dogs.getLast();System.out.println("最后一条狗狗昵称是"+dogLast.getName());dogs.removeFirst();dogs.removeLast();		

LinkedList的特殊方法

ArrayList与LinkedList对比

Set接口

Set 接口存储一组唯一，无序的对象，Set 接口常用的实现类：HashSet

HashSet 集合的特点

1. 集合内的元素是无序排列且不允许重复。
2. HashSet集合的查找效率高。
3. 允许集合元素值为null。

常用方法

案例背景

电子宠物系统中,使用HashSet存储狗狗信息

分析

• 创建HashSet对象，并添加数据。
• 获取狗狗对象的总数。
• 判断集合中是否包含指定的对象。
• 移除指定对象。
• 判断集合是否为空。
• 遍历集合

代码示例

        // 1、创建四个狗狗对象Dog ououDog = new Dog("欧欧", "雪娜瑞");Dog yayaDog = new Dog("亚亚", "拉布拉多");Dog meimeiDog = new Dog("美美", "雪娜瑞");Dog feifeiDog = new Dog("菲菲", "拉布拉多");// 2、创建HashSet集合对象并把四个狗狗对象放入其中Set<Dog> dogs = new HashSet<>();dogs.add(ououDog);dogs.add(yayaDog);dogs.add(meimeiDog);dogs.add(feifeiDog);// 3、输出集合中狗狗的数量System.out.println("共计有" + dogs.size() + "条狗狗");System.out.println("美美是否存在："+dogs.contains(meimeiDog));dogs.remove(meimeiDog);System.out.println("美美对象已经删除");System.out.println("删除后，还有" + dogs.size() + "条狗狗");System.out.println("集合是否为空：" + dogs.isEmpty());	

遍历Set集合

迭代器

        // 1、创建四个狗狗对象//  省略创建狗狗对象的代码// 2、创建HashSet集合对象并把四个狗狗对象放入其中Set<Dog> dogs = new HashSet<>();dogs.add(ououDog);dogs.add(yayaDog);dogs.add(meimeiDog);dogs.add(feifeiDog);// 3、使用iterator()获取Iterator对象Iterator<Dog> iterator = dogs.iterator();// 4、使用Iterator遍历集合while (iterator.hasNext()) {Dog dog = iterator.next();System.out.println(dog.getName() + "\t" + dog.getStrain());}

增强型for循环

语法

for(元素类型t 元素变量x : 数组或集合对象){
　　　　引用了x的java语句
}

代码示例

        // 1、创建四个狗狗对象Dog ououDog = new Dog("欧欧", "雪娜瑞");Dog yayaDog = new Dog("亚亚", "拉布拉多");Dog meimeiDog = new Dog("美美", "雪娜瑞");Dog feifeiDog = new Dog("菲菲", "拉布拉多");// 2、创建HashSet集合对象并把四个狗狗对象放入其中Set<Dog> dogs = new HashSet<>();dogs.add(ououDog);dogs.add(yayaDog);dogs.add(meimeiDog);dogs.add(feifeiDog);// 3、使用for增强语法遍历HashSetfor (Dog dog: dogs) {System.out.println(dog.getName()+"\t"+dog.getStrain());}

Map接口

Map接口存储一组键值对象，提供key到value的映射，Map接口常用的实现类HashMap

HashMap类的特点

• 不保证映射的顺序，特别是不保证顺序恒久不变
• 数据添加到HashMap集合后，所有数据的数据类型将转换为Object类型，所以从其中获取数据时需要进行强制类型转换

常用方法

代码示例

public class Animal {public static void main(String[] args) {Map<String,String> pet= new HashMap<>();pet.put("丫丫","Q妹");pet.put("菲菲","Q妹");pet.put("欧欧","Q仔");pet.put("美美","Q妹");// 使用增强型for循环遍历MapSystem.out.println("使用增强型for循环遍历，所有企鹅的昵称和品种分别是：");for (Map.Entry<String,String> entry : pet.entrySet()) {System.out.println(entry.getKey() + "\t\t" + entry.getValue() );}System.out.println("----------------------------------------------------");// 使用Lambda表达式遍历MapSystem.out.println("使用Lambda表达式遍历，所有企鹅的昵称和品种分别是：");pet.forEach( (k, v) -> {System.out.println(k + "\t\t" + v);});System.out.println("----------------------------------------------------");//使用迭代器遍历MapSystem.out.println("使用迭代器遍历，所有企鹅的昵称和品种分别是：");Set<String> keys = pet.keySet();        //获取map集合中所有的keyIterator<String> iterator = keys.iterator();while (iterator.hasNext()){System.out.println(pet.get(iterator.next()));}}
}

集合在存取值时的类型转换问题

如何解决以下强制类型转换时容易出现的异常问题

• List的get(int index)方法获取元素
• Map的get(Object key)方法获取元素
• Iterator的next()方法获取元素

泛型

• 泛型是JDK1.5的新特性。
• 泛型的本质是参数化类型：将所操作的数据类型指定为一个参数，使代码可以应用于多种类型。
• 泛型的定义：将对象的类型作为参数，指定到其他类或者方法上，从而保证类型转换的安全性和稳定性。
• 优点：
  　　所有强制转换都是自动和隐式进行的，安全简单。
  　　提高了代码的重用率
  　　在集合中存储数据时进行严格类型审查，确保只有合适类型的对象才能存储在集合中。
  　　从集合中检索对象时，减少了强制类型转换

Collections算法类

• Collections类是Java提供的一个集合操作工具类。
• Collections类定义了一系列用于操作集合的静态方法，用于实现对集合元素的排序、查找和替换等操作。
• Collections和Collection是不同的，前者是集合的操作类，后者是集合接口

常用方法

sort():排序
binarySearch()：查找
max()\min():查找最大\最小值
…

排序

实现一个类的对象之间比较大小，该类要实现Comparable接口

• 重写 public int compareTo(T o)方法。
• 如果该对象小于、等于或大于指定对象，则分别返回负整数、零或正整数。

案例：

学生类Student实现了Comparable接口，重写 compareTo(Student o)方法，通过比较学号实现对象之间的大小比较

代码示例

学生类实现接口

public class Student implements Comparable<Student>{private String name;private int age;private int high;
... 省略setter/getter、toString和构造方法@Overridepublic int compareTo(Student o) {int result;if(this.age == o.age){result = o.high - this.high;}else {result = this.age - o.age;}return result;}
}

测试

public class UserComparto {static List studentList = new ArrayList<>();static{Student wanghao = new Student("王浩",24,175);...创建多个对象studentList.add(wanghao);...添加多个}public static void main(String[] args) {Collections.sort(studentList);studentList.forEach(System.out::println);}
}

新写法，学生类不需要实现接口

public class UserComparto {static List<Student> studentList = new ArrayList<>();static{Student wanghao = new Student("王浩",24,175);...studentList.add(wanghao);...}public static void main(String[] args) {Collections.sort(studentList,new Comparator<Student>(){@Overridepublic int compare(Student o1, Student o2) {int result;if(o1.getAge() == o2.getAge()){//优先按年龄排序，年龄相等就按身高result = o2.getHigh() - o1.getHigh();}else {result = o1.getAge() - o2.getAge();}return result;}});studentList.forEach(System.out::println);}
}