集合(泛型Set数据结构)
1.泛型
1.1泛型概述
泛型的介绍
泛型是JDK5中引入的特性，它提供了编译时类型安全检测机制
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
泛型的定义格式
<类型>: 指定一种类型的格式.尖括号里面可以任意书写,一般只写一个字母.例如: <E> <T>
<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.例如: <E,T> <K,V>
2.Set集合
2.1Set集合概述和特点【应用】
不可以存储重复元素
没有索引,不能使用普通for循环遍历
2.2Set集合的使用【应用】
存储字符串并遍历
public class MySet1 { public static void main(String[] args) { //创建集合对象 Set<String> set = new TreeSet<>(); //添加元素 set.add("ccc"); set.add("aaa"); set.add("aaa"); set.add("bbb"); // for (int i = 0; i < set.size(); i++) { // //Set集合是没有索引的，所以不能使用通过索引获取元素的方法 // } //遍历集合 Iterator<String> it = set.iterator(); while (it.hasNext()){ String s = it.next(); System.out.println(s); } System.out.println("-----------------------------------"); for (String s : set) { System.out.println(s); } } }3.TreeSet集合
3.1TreeSet集合概述和特点【应用】
不可以存储重复元素
没有索引
可以将元素按照规则进行排序
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
3.2TreeSet集合基本使用【应用】
存储Integer类型的整数并遍历
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); } } }3.3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
使用空参构造创建TreeSet集合
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
自定义的Student类实现Comparable接口
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
重写接口中的compareTo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; } @Override public String toString() { return "Student{" + "name='" + name + '\'' + ", age=" + age + '}'; } @Override public int compareTo(Student o) { //按照对象的年龄进行排序 //主要判断条件: 按照年龄从小到大排序 int result = this.age - o.age; //次要判断条件: 年龄相同时，按照姓名的字母顺序排序 result = result == 0 ? this.name.compareTo(o.getName()) : result; return result; } }测试类
public class MyTreeSet2 { public static void main(String[] args) { //创建集合对象 TreeSet<Student> ts = new TreeSet<>(); //创建学生对象 Student s1 = new Student("zhangsan",28); Student s2 = new Student("lisi",27); Student s3 = new Student("wangwu",29); Student s4 = new Student("zhaoliu",28); Student s5 = new Student("qianqi",30); //把学生添加到集合 ts.add(s1); ts.add(s2); ts.add(s3); ts.add(s4); ts.add(s5); //遍历集合 for (Student student : ts) { System.out.println(student); } } }
3.4比较器排序Comparator的使用【应用】
案例需求
存储老师对象并遍历，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
老师类
public class Teacher { private String name; private int age; public Teacher() { } public Teacher(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; } @Override public String toString() { return "Teacher{" + "name='" + name + '\'' + ", age=" + age + '}'; } }测试类
public class MyTreeSet4 { public static void main(String[] args) { //创建集合对象 TreeSet<Teacher> ts = new TreeSet<>(new Comparator<Teacher>() { @Override public int compare(Teacher o1, Teacher o2) { //o1表示现在要存入的那个元素 //o2表示已经存入到集合中的元素 //主要条件 int result = o1.getAge() - o2.getAge(); //次要条件 result = result == 0 ? o1.getName().compareTo(o2.getName()) : result; return result; } }); //创建老师对象 Teacher t1 = new Teacher("zhangsan",23); Teacher t2 = new Teacher("lisi",22); Teacher t3 = new Teacher("wangwu",24); Teacher t4 = new Teacher("zhaoliu",24); //把老师添加到集合 ts.add(t1); ts.add(t2); ts.add(t3); ts.add(t4); //遍历集合 for (Teacher teacher : ts) { System.out.println(teacher); } } }
3.5两种比较方式总结【理解】
两种比较方式小结
自然排序: 自定义类实现Comparable接口,重写compareTo方法,根据返回值进行排序
比较器排序: 创建TreeSet对象的时候传递Comparator的实现类对象,重写compare方法,根据返回值进行排序
在使用的时候,默认使用自然排序,当自然排序不满足现在的需求时,必须使用比较器排序
两种方式中关于返回值的规则
如果返回值为负数，表示当前存入的元素是较小值，存左边
如果返回值为0，表示当前存入的元素跟集合中元素重复了，不存
如果返回值为正数，表示当前存入的元素是较大值，存右边
4.数据结构
4.1二叉树【理解】
二叉树的特点
二叉树中,任意一个节点的度要小于等于2
节点: 在树结构中,每一个元素称之为节点
度: 每一个节点的子节点数量称之为度
4.2二叉查找树【理解】
二叉查找树的特点
二叉查找树,又称二叉排序树或者二叉搜索树
每一个节点上最多有两个子节点
左子树上所有节点的值都小于根节点的值
右子树上所有节点的值都大于根节点的值
二叉查找树添加节点规则
小的存左边
大的存右边
一样的不存
4.3平衡二叉树【理解】
平衡二叉树的特点
二叉树左右两个子树的高度差不超过1
任意节点的左右两个子树都是一颗平衡二叉树
平衡二叉树旋转
旋转触发时机
当添加一个节点之后,该树不再是一颗平衡二叉树
左旋
就是将根节点的右侧往左拉,原先的右子节点变成新的父节点,并把多余的左子节点出让,给已经降级的根节点当右子节点
右旋
就是将根节点的左侧往右拉,左子节点变成了新的父节点,并把多余的右子节点出让,给已经降级根节点当左子节点
平衡二叉树和二叉查找树对比结构图
平衡二叉树旋转的四种情况
左左
左左: 当根节点左子树的左子树有节点插入,导致二叉树不平衡
如何旋转: 直接对整体进行右旋即可
左右
左右: 当根节点左子树的右子树有节点插入,导致二叉树不平衡
如何旋转: 先在左子树对应的节点位置进行左旋,在对整体进行右旋
右右
右右: 当根节点右子树的右子树有节点插入,导致二叉树不平衡
如何旋转: 直接对整体进行左旋即可
右左
右左:当根节点右子树的左子树有节点插入,导致二叉树不平衡
如何旋转: 先在右子树对应的节点位置进行右旋,在对整体进行左旋
4.3红黑树【理解】
红黑树的特点
平衡二叉B树
每一个节点可以是红或者黑
红黑树不是高度平衡的,它的平衡是通过"自己的红黑规则"进行实现的
红黑树的红黑规则有哪些
每一个节点或是红色的,或者是黑色的
根节点必须是黑色
如果一个节点没有子节点或者父节点,则该节点相应的指针属性值为Nil,这些Nil视为叶节点,每个叶节点(Nil)是黑色的
如果某一个节点是红色,那么它的子节点必须是黑色(不能出现两个红色节点相连 的情况)
对每一个节点,从该节点到其所有后代叶节点的简单路径上,均包含相同数目的黑色节点
红黑树添加节点的默认颜色
添加节点时,默认为红色,效率高
红黑树添加节点后如何保持红黑规则
根节点位置
直接变为黑色
非根节点位置
父节点为黑色
不需要任何操作,默认红色即可
父节点为红色
叔叔节点为红色
将"父节点"设为黑色,将"叔叔节点"设为黑色
将"祖父节点"设为红色
如果"祖父节点"为根节点,则将根节点再次变成黑色
叔叔节点为黑色
将"父节点"设为黑色
将"祖父节点"设为红色
以"祖父节点"为支点进行旋转
5.1HashSet集合概述和特点【应用】
底层数据结构是哈希表
存取无序
不可以存储重复元素
没有索引,不能使用普通for循环遍历
5.2HashSet集合的基本应用【应用】
存储字符串并遍历
public class HashSetDemo { public static void main(String[] args) { //创建集合对象 HashSet<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); } } }5.3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
5.4哈希表结构【理解】
JDK1.8以前
数组 + 链表
JDK1.8以后
节点个数少于等于8个
数组 + 链表
节点个数多于8个
数组 + 红黑树
5.5HashSet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; } @Override public 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; } @Override public 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()); } } }总结
HashSet集合存储自定义类型元素,要想实现元素的唯一,要求必须重写hashCode方法和equals方法