Java编程基础18——集合（Set集合）

1_HashSet存储字符串并遍历

• A:Set集合概述及特点

  • 通过API查看即可

• B:案例演示

  • HashSet存储字符串并遍历

import java.util.HashSet;
public class Demo1_HashSet {
    public static void main(String[] args) {
        //Set集合，无索引，不可以重复，无序（存取不一致）
        HashSet<String> hs = new HashSet<>();    //创建HashSet对象
        boolean b1 = hs.add("a");
        boolean b2 = hs.add("a");                //当向Set集合中储存重复元素的时候返回为false
        hs.add("b");
        hs.add("c");
        hs.add("d");
        
        System.out.println(hs);                    //HashSet的继承体现中有重写toString方法
        System.out.println(b1);
        System.out.println(b2);
        
        for (String string : hs) {                //只要能用迭代器迭代的，就可以使用增强for循环遍历
            System.out.println(string);
        }
    }
}

2_HashSet存储自定义对象保证元素唯一性

• A:案例演示

  • 存储自定义对象，并保证元素唯一性。
  • 重写hashCode()和equals()方法

• B:画图演示

  • 画图说明比较过程

• C:代码优化

  • 为了减少比较，优化hashCode()代码写法。

  • 最终版就是自动生成即可。

    • 代码写的复杂,目的就是为了少调用equals方法,提高我们程序运行的效率

• D:原理

  • 1.HashSet原理

    • 我们使用Set集合都是需要去掉重复元素的, 如果在存储的时候逐个equals()比较, 效率较低;哈希算法提高了去重复的效率, 降低了使用equals()方法的次数

    • 当HashSet调用add()方法存储对象的时候, 先调用对象的hashCode()方法得到一个哈希值(如同上火车先有票), 然后在集合中查找是否有哈希值相同的对象

      • 如果没有哈希值相同的对象就直接存入集合
      • 如果有哈希值相同的对象, 就和哈希值相同的对象逐个进行equals()比较,比较结果为false就存入, true则不存

  • 2.将自定义类的对象存入HashSet去重复

    • 类中必须重写hashCode()和equals()方法
    • hashCode(): 属性相同的对象返回值必须相同, 属性不同的返回值尽量不同(提高效率)
    • equals(): 属性相同返回true, 属性不同返回false,返回false的时候存储

import java.util.HashSet;
import net.allidea.bean.Person;
public class Demo1_HashSet {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet<Person> hs = new HashSet<>();
        hs.add(new Person("张三",23));
        hs.add(new Person("张三",23));
        hs.add(new Person("李四",24));
        hs.add(new Person("李四",24));
        hs.add(new Person("李四",24));
        
//        System.out.println(hs.size());
        System.out.println(hs);
    }
}

//Person文件
public class Person {
    private String name;
    private int age;
    public Person() {
        super();
    }
    public Person(String name, int age) {
        super();
        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;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    }
    
    //为什么是31？ 1.是质数。2.既不大也不小。3.是2的五次方-1,2向左移动五位
    @Override
    public int hashCode() {
        final int prime = 31;
        int result = 1;
        result = prime * result + age;
        result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
        return result;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj)                        //调用的对象和传入的对象是同一个对象
            return true;
        if (obj == null)                        //传入的对象为NULL
            return false;
        if (getClass() != obj.getClass())        //判断两个对象对应的字节码文件是否是同一个字节码
            return false;
        Person other = (Person) obj;            //向下转型
        if (age != other.age)                    //调用对象的年龄不等于传入对象的年龄
            return false;
        if (name == null) {                        //调用对象的姓名为null
            if (other.name != null)
                return false;
        } else if (!name.equals(other.name))    //调用对象的姓名不等于传入对象的姓名
            return false;
        return true;
    }    
    
/*    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        System.out.println("执行了吗");
        Person p = (Person)obj;
        return this.name.equals(p.name) && this.age == p.age;
    }
    @Override
    public int hashCode() {
        //return 10;
        //return age;
        final int NUM = 38;
        return name.hashCode() * NUM + age;
    }*/
}

3_LinkedHashSet的概述和使用

• A:LinkedHashSet的特点(Linked代表的是链表实现的,HashSet代表的是属于HashSet派系的)

• B:LinkedHashSet的特点

  • 可以保证怎么存就怎么取

  • 1.底层是链表实现的,是Set集合中唯一一个能保证怎么存就怎么取的集合对象

    • 2.因为是HashSet的子类,所以也保证了元素是唯一的,与HashSet的原理一样

import java.util.LinkedHashSet;
public class Demo2_LinkedHashSet {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedHashSet<String> lhs = new LinkedHashSet<>();
        lhs.add("a");
        lhs.add("a");
        lhs.add("a");
        lhs.add("b");
        lhs.add("c");
        lhs.add("d");
        
        System.out.println(lhs);
    }
}

4_产生10个1-20之间的随机数要求随机数不能重复

• A:案例演示

  • 需求：编写一个程序，获取10个1至20的随机数，要求随机数不能重复。并把最终的随机数输出到控制台。

import java.util.HashSet;
import java.util.Random;

public class Demo3_test {
    public static void main(String[] args) {
        Random r = new Random();                //1.创建Random随机数对象
        
        HashSet<Integer> hs = new HashSet<>();    //2.需要存储10个随机数，不能重复，用HashSet集合
        
        while(hs.size() < 10) {            //3.如果HashSet的size<10就可以不断的存储，如果>=10就停止存储
            hs.add(r.nextInt(20) + 1);    //4.通过Random类中的nextInt（n）方法，获取1-20之间的随机数，   
        }                                    //并将这些随机数存储在HashSet集合中
        for (Integer integer : hs) {            //5.遍历HashSet
            System.out.println(integer);
        }
    }
}

5_练习

• 使用Scanner从键盘读取一行输入,去掉其中重复字符, 打印出不同的那些字符

import java.util.HashSet;
import java.util.Scanner;

public class Demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);        //1.创建Scanner对象
        System.out.println("请输入一行字符串：");
        HashSet<Character> hs = new HashSet<>();     //2.创建HashSet对象，将字符存储去掉重复
        String line = sc.nextLine();
        char[] arr = line.toCharArray();            //3.将字符串转换为字符数组，获取每一个字符存储在HashSet集合中，自动去除重复
        
        for (char c : arr) {                        //4.遍历字符数组
            hs.add(c);
        }
        
        for(Character ch : hs) {                    //5.自动拆箱，遍历HashSet，打印每一个字符
            System.out.println(ch);
        }
    }
}

6_练习

• 需求: 将集合中的重复元素去掉

import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedHashSet;

public class Demo3 {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();//1.创建List集合存储若干个重复元素
        list.add("a");
        list.add("a");
        list.add("b");
        list.add("b");
        list.add("b");
        list.add("c");
        
        getSingle(list);            //2.单独定义方法去除重复    
        System.out.println(list);    //3.打印List集合
    }
    public static void getSingle(List<String> list) {
        LinkedHashSet<String> lhs = new LinkedHashSet<>();        //1.创建一个LinkedHashSet集合
        lhs.addAll(list);            //2.将List集合中所有的元素添加到LinkedHashSet集合中，去重
        list.clear();                //3.将List集合中的元素清空。
        list.addAll(lhs);            //4.将LinkedHashSet集合中的元素添加回List集合中
    }
}

7_TreeSet存储Integer类型的元素并遍历

• A:案例演示

  • TreeSet存储Integer类型的元素并遍历

    • TreeSet是用来对元素进行排序的,同样也可以保证元素的唯一

import java.util.TreeSet;
public class Demo3_TreeSet {
    public static void main(String[] args) {
        TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<>();
        ts.add(1);
        ts.add(1);
        ts.add(3);
        ts.add(3);
        ts.add(2);
        
        System.out.println(ts);
    }
}

8_TreeSet存储自定义对象以及保证元素唯一和自然排序的原理

• A:案例演示

  • 存储自定义Person对象

    • TreeSet集合是用来对象元素进行排序的，同样也可以保证元素的唯一
    • 当compareTo方法返回0的时候,集合中只有一个元素
    • 当compareTo方法返回正数的时候,集合会正序存储(怎么存,就怎么取)
    • 当compareTo方法返回负数的时候,集合会倒序存储

• B:TreeSet保证元素唯一和自然排序的原理和图解

  • 原理

    • 二叉树——小的存储在左边（负数），大的存储在右边（正数），相等就不存（返回0）。
    • compareTo方法，在TreeSet集合中如何存储元素取决于CopareTo方法的返回值
    • 1.返回0，集合中只有一个元素。通过比较不存储。
    • 2.返回-1，存储在根元素左边。集合倒序
    • 3.返回+1，集合怎么存就怎么取*/

import java.util.TreeSet;
import net.allidea.bean.Person;
public class Demo3_TreeSet {
    public static void main(String[] args) {
        TreeSet<Person> ts = new TreeSet<>();
        ts.add(new Person("张三",23));
        ts.add(new Person("李四",24));
        ts.add(new Person("李二",24));
        ts.add(new Person("王五",25));
        ts.add(new Person("赵六",46));
        ts.add(new Person("田七",17));
        
        System.out.println(ts);
    }

    private static void demo1() {
        TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<>();
        ts.add(1);
        ts.add(1);
        ts.add(3);
        ts.add(3);
        ts.add(2);
        
        System.out.println(ts);
    }
}

    //重写Person文件中的compareTo
    @Override
    public int compareTo(Person o) {
        int num = this.age - o.age;                //年龄是比较的主要条件，姓名是次要条件
        return num == 0 ? this.name.compareTo(o.name) : num;
    }

12_TreeSet存储自定义对象并遍历练习1

• A:案例演示

  • TreeSet存储自定义对象并遍历练习1(按照姓名排序)

    @Override
    //按照姓名排序
    public int compareTo(Person o) {
        int num = this.name.compareTo(o.name);    
        return num == 0 ? this.age - o.age : num;
    }

13_TreeSet存储自定义对象并遍历练习2

• A:案例演示

  • TreeSet存储自定义对象并遍历练习2(按照姓名的长度排序)

    @Override
    //按照姓名长度排序
    public int compareTo(Person o) {
        int length = this.name.length() - o.name.length();                //比较长度为主要条件
        int num = length == 0 ? this.name.compareTo(o.name) : length;    //比较内容为次要条件
        return num == 0 ? this.age - o.age : num;                        //比较年龄为次要条件
    }

14_TreeSet保证元素唯一和比较器排序的原理及代码实现

• A:案例演示

  • TreeSet保证元素唯一和比较器排序的原理及代码实现

    public static void main(String[] args) {
        //将字符串按照长度排序
        //Comparator c = new CompareBylen();父类指向子类
        TreeSet<String> ts = new TreeSet<>(new CompareByLen());   
        ts.add("aaaaa");
        ts.add("z");
        ts.add("wc");
        ts.add("nab");
        ts.add("cba");
        
        System.out.println(ts);
    }

//比较器
class CompareByLen /*extends Object*/ implements Comparator<String> {
    @Override
    public int compare(String s1, String s2) {    //按照字符串长度比较
        int num = s1.length() - s2.length();    //长度为主要条件    
        return num == 0 ? s1.compareTo(s2) : num;//内容为次要条件
    }
}

15_TreeSet原理

• 1.特点

  • TreeSet是用来排序的, 可以指定一个顺序, 对象存入之后会按照指定的顺序排列

• 2.使用方式

  • a.自然顺序(Comparable)

    • TreeSet类的add()方法中会把存入的对象提升为Comparable类型
    • 调用对象的compareTo()方法和集合中的对象比较
    • 根据compareTo()方法返回的结果进行存储

  • b.比较器顺序(Comparator)

    • 创建TreeSet的时候可以制定 一个Comparator
    • 如果传入了Comparator的子类对象, 那么TreeSet就会按照比较器中的顺序排序
    • add()方法内部会自动调用Comparator接口中compare()方法排序
    • 调用的对象是compare方法的第一个参数,集合中的对象是compare方法的第二个参数

  • c.两种方式的区别

    • TreeSet构造函数什么都不传, 默认按照类中Comparable的顺序(没有就报错ClassCastException)
    • TreeSet如果传入Comparator, 就优先按照Comparator进行排序

16_练习：集合中有无序且重复的字符串,定义方法,让其有序(字典顺序)且不去重排列。

• A:匿名内部类

  • 就是内部类的简化写法。

• B:前提：存在一个类或者接口

  • 这里的类可以是具体类也可以是抽象类。

• C:格式：

  new 接口名(){重写方法;}

• D:本质是什么呢?

  • 是一个继承了该类或者实现了该接口的子类匿名对象。

import java.util.List;
import java.util.TreeSet;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Comparator;

public class Demo4 {
    public static void main(String[] args) {
        //1.定义一个List集合，并存储重复的无序的字符串
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("aaaa");
        list.add("g");
        list.add("bb");
        list.add("all");
        list.add("ccc");
        list.add("idea");
        list.add("bb");
        list.add("aaaa");
        
        sort(list);                    //2.定义方法对其排序保留重复
        System.out.println(list);    //3.打印List集合
    }

    private static void sort(List<String> list) {
        //1.创建TreeSet集合对象，因为String本身就具备比较功能，但是重复不会保留，所以我们用比较器
        TreeSet<String> ts = new TreeSet<>(new Comparator<String>() {    //匿名内部类的方法

            @Override
            public int compare(String s1, String s2) {
                int num = s1.compareTo(s2);                            //比较内容
                return num == 0 ? 1 : num;
            }});
        //2.将List集合中所有的元素添加到TreeSet集合中，对其排序，保留重复
        ts.addAll(list);
        //3.清空list集合
        list.clear();
        //4.将TreeSet集合中排好序的元素添加到list中
        list.addAll(ts);
    }
}

17_练习

• 从键盘接收一个字符串, 程序对其中所有字符进行排序,例如键盘输入: helloworld程序打印:dehllloorw

import java.util.Comparator;
import java.util.Scanner;
import java.util.TreeSet;

public class Demo5 {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入一个字符串：");
        String line = sc.nextLine();
        
        //2.将字符串转换为字符数组
        char[] arr = line.toCharArray();
        
        //3.定义TreeSet集合，传入比较器对字符排序，并保留重复
        TreeSet<Character> ts = new TreeSet<>(new Comparator<Character>() {

            @Override
            public int compare(Character c1, Character c2) {
//                int num = c1 - c2;                //自动拆箱
                int num = c1.compareTo(c2);
                return num == 0 ? 1 : num;
            }});
        //4.遍历字符数组，将每一个字符存储在TreeSet集合中
        for (char c : arr) {
            ts.add(c);                            //自动装箱
        }
        //5.遍历TreeSet打印每一个字符
        for(Character c : ts) {
            System.out.print(c);
        }
    }
}

18_练习

• 程序启动后, 可以从键盘输入接收多个整数, 直到输入quit时结束输入. 把所有输入的整数倒序排列打印.

import java.util.Comparator;
import java.util.Scanner;
import java.util.TreeSet;
public class Demo6 {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);        //1.创建Scanner对象，键盘录入。
        //2.创建TreeSet集合对象，TreeSet传入比较器。
        TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<>(new Comparator<Integer>() {        //将比较器传给TreeSet的构造方法

            @Override
            public int compare(Integer i1, Integer i2) {
                int num = i2 - i1;                            //自动拆箱
//                int num = i2.csompareTo(i1);
                return num == 0 ? 1 : num;
            }});
        System.out.println("请输入一个整数：");
        //3.无限循环接收整数，遇到Quit退出，用字符串的形式接收。
        while(true) {
            String line = sc.nextLine();//将键盘录入的字符串存储在line中
            if("quit".equals(line)) {//如果字符串常量和变量比较,常量放前面,这样不会出现空指针异常,变量里面可能存储null
                break;
            }
            //4.判断quit就退出，不是就将其转换为Integer，并添加到集合中
            Integer i =  Integer.parseInt(line);//将数字字符串转换成数字
            ts.add(i);
        }
        //5.遍历TreeSet集合并打印每一个元素。
        for (Integer integer : ts) {
            System.out.print(integer);
        }
    }
}

19_练习

• 需求：键盘录入5个学生信息(姓名,语文成绩,数学成绩,英语成绩),按照总分从高到低输出到控制台。

//1.定义一个学生类
//a.成员变量：姓名，语文成绩，数学成绩，英语成绩，总成绩
//b.成员方法：空参有参构造，toString方法，在遍历集合中的Student对象，打印对象引用的时候会显示属性值
public class Student {
    private String name;
    private int chinese;
    private int math;
    private int english;
    private int sum;
    public Student() {
        super();
        
    }
    public Student(String name, int chinese, int math, int english) {
        super();
        this.name = name;
        this.chinese = chinese;
        this.math = math;
        this.english = english;
        this.sum = this.chinese + this.math + this.english;
    }
    public int getSum() {
        return sum;
    }
    
    public String toString() {
        return name + "," + chinese + "," + math + "," + english + "," + sum;
    }
}

import java.util.Comparator;
import java.util.Scanner;
import java.util.TreeSet;

public class Demo7 {
    public static void main(String[] args) {
        //2.键盘录入需要Scanner，创建键盘录入对象
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入一个学生成绩：姓名，语文成绩，数学成绩，英语成绩");
        // 3.创建TreeSet集合对象，在TreeSet的构造函数中传入比较器，按照总分比较
        TreeSet<Student> ts = new TreeSet<>(new Comparator<Student>() {

            @Override
            public int compare(Student s1, Student s2) {
                int num = s2.getSum() - s1.getSum();
                return num == 0 ? 1 : num;
            }});
        //4.录入五个学生，以集合中的学生个数为判断条件，如果size是小于5就进行存储
        while(ts.size() < 5) {
            // 5.将录入的字符串切割，用逗号切割，会返回一个字符串数组，将字符串数组中从第二个元素开始转换成int数
            String line = sc.nextLine();
            String[] arr = line.split(",");
            
            int chinese = Integer.parseInt(arr[1]);
            int math = Integer.parseInt(arr[2]);
            int english = Integer.parseInt(arr[3]);            
            //6.将转换后的结果封装成Student对象，将Student添加到TreeSet集合中
            ts.add(new Student(arr[0], chinese, math, english));
        }
         //7.遍历TreeSet集合打印每一个Student对象
        System.out.println("排序后的学生信息：");
        for (Student s : ts) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}

20_总结

• 1.List

  • a.普通for循环, 使用get(int index)逐个获取 (Set没有,因为没有索引)
  • b.调用iterator()方法得到Iterator, 使用hasNext()和next()方法
  • c.增强for循环, 只要可以使用Iterator的类都可以用
  • d.Vector集合可以使用Enumeration的hasMoreElements()和nextElement()方法

• 2.Set

  • a.调用iterator()方法得到Iterator, 使用hasNext()和next()方法
  • b.增强for循环, 只要可以使用Iterator的类都可以用
• 3.普通for循环,迭代器,增强for循环不能在遍历的过程中删除