集合二：Set、HashSet、TreeSet、Map、HashMap、TreeMap
2014-03-11 10:41
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1 Set集合
1.1 Set集合概述
Set集合的元素是无序的，即存入的顺序和取出的顺序不一定是一致的。Set集合中的元素不可以重复。
Set类是Collection的子类，所以Set集合的功能和Collection是一致的。
Set集合的取出方式只有一种：Iterator迭代器。
Set：元素是无序的（存入和取出的顺序不一定一致），元素不可以重复，保证了元素唯一性。
|--HashSet：哈希表结构，线程不同步。
|--TreeSet：二叉树结构，可以对Set集合中的元素进行排序。
1.2 HashSet集合
HashSet集合是Set集合的一种，所以具有Set集合的特点：元素无序且唯一。HashSet是线程不同步的，无序、高效。
HashSet集合的数据结构是哈希表。
哈希表：
1，对集合元素对象中的关键字（特有数据），进行哈希算法的运算，得出一个具体的值，这个值成为哈希值。
2，哈希值就是这个元素的位置。
3，如果哈希值出现冲突，再去判断这个关键字对应的对象是否相同。如果对象相同，就不存储，因为元素重复。如果对象不同，就存储，在原来对象的哈希值基础 +1顺延。
4，存储哈希值的结构，我们称为哈希表。
5，既然哈希表是根据哈希值存储的，为了提高效率，最好保证对象的关键字是唯一的。
这样可以尽量少的判断关键字对应的对象是否相同，提高了哈希表的操作效率。
HashSet集合如何保证元素的唯一性？
是通过集合元素的两个方法：hashcode()和equals()来完成。
如果元素的HashCode值（哈希值）相同，才会判断equals是否为true。
如果元素的HashCode值不同，就不会再调用equals()方法。
碰到哈希表数据结构，就要想到hashcode()和equals()，比如HashSet、HashMap等。
注意：在HashSet集合中，对于判断元素是否已存在，以及删除等操作，依赖的方法是元素对象的hashcode()和equals()方法。
想删除元素，或判断元素，必须先判断hashcode()，再判断equals()，这就是HashSet集合的特点。
而在ArrayList集合中，判断元素是否已存在，只根据equals()方法。
HashSet集合代码示例：
import java.util.*;
class HashSetDemo2{
public static void main(String[] args){
HashSet hs = new HashSet();
hs.add(new Person("a1",11));
hs.add(new Person("a2",12));
hs.add(new Person("a3",13));
hs.add(new Person("a2",12)); //(a2,12)这个对象哈希地址值相同，再equals()，已有一个相同的对象
//这个(a2,12)就没有存入集合。
//sop("a1--:"+hs.contains(new Person("a1",11)));
Iterator it = hs.iterator();
while(it.hasNext()){
Person p = (Person)it.next();
sop(p.getName()+"..."+p.getAge());
}
}
public static void sop(Object obj){
System.out.println(obj);
}
}
class Person{
private String name;
private int age;
Person(String name,int age){
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName(){
return name;
}
public int getAge(){
return age;
}
/* hashCode()方法定义哈希值，哈希地址值相同，再判断是否是同一个对象，此时才用的equals()，
如果哈希地址值不同，就用不到equals()。
String定义了hashCode(); age*23 是为了防止不同对象姓名哈希值和age的和恰巧相同， */
public int hashCode(){
return name.hashCode()+age*23;
}
//自定义判断对象是否重复的规则
public boolean equals(Object obj){
if(!(obj instanceof Person))
return false;
Person p =(Person)obj;
System.out.println(this.name+"...equals..."+p.name);
return this.name.equals(p.name) && this.age==p.age;
}
}1.3 TreeSet集合
TreeSet集合的数据结构是二叉树。TreeSet集合是Set集合的一种，同样有元素无序且唯一的特点。
TreeSet集合可以用来对Set集合中的元素进行排序。
TreeSet集合的代码示例：
import java.util.*;
class TreeSetDemo{
public static void main(String[] args){
TreeSet ts = new TreeSet();
ts.add("cba");
ts.add("abcd");
ts.add("aaa");
ts.add("bca"); //默认按照逐个字母的ASCII码值进行排序。
Iterator it = ts.iterator();
while(it.hasNext()){
sop(it.next());
}
}
public static void sop(Object obj){
System.out.println(obj);
}
}1.4 TreeSet集合第一种排序方式：元素自身必备比较性
TreeSet集合的第一种排序方式：让元素自身具备比较性。元素需要实现Comparable接口，然后覆盖comparaTo()方法。这样元素自身就具备了比较性。
返回-1，则当前元素小于比较元素；返回1，则当前元素大于比较元素；返回0，则相同。
不做修改的默认顺序，也叫做自然顺序。
TreeSet第一种排序方式的代码示例：
import java.util.*;
class TreeSetDemo2{
public static void main(String[] args){
TreeSet ts = new TreeSet();
ts.add(new Student("lisi02",22));
ts.add(new Student("lisi007",20));
ts.add(new Student("lisi09",19));
ts.add(new Student("lisi01",19));
Iterator it = ts.iterator(); //迭代器遍历
while(it.hasNext()){
Student stu = (Student)it.next();
sop(stu.getName()+"..."+stu.getAge());
}
}
public static void sop(Object obj){
System.out.println(obj);
}
}
class Student implements Comparable { //该接口强制让学生具备比较性。
private String name;
private int age;
Student(String name,int age){
this.name = name;
this.age = age;
}
//覆盖接口Comparable中的compareTo方法，让学生具备比较性
public int compareTo(Object obj){
if(!(obj instanceof Student))
throw new RuntimeException("不是学生对象");
Student s = (Student)obj;
System.out.println(this.name+"...compareTo..."+s.name);
if(this.age>s.age)
return 1;
if(this.age==s.age)
//年龄相同时按姓名排序。String类实现了Comparable接口。
return this.name.compareTo(s.name);
return -1;
}
public String getName(){
return name;
}
public int getAge(){
return age;
}
}1.5 TreeSet集合第二种排序方式：集合具备比较性
当元素自身不具备比较性，或者具备的比较性不是所需要的。这时就需要让容器TreeSet自身具备比较性。
定义一个比较器Comparator，将比较器对象作为参数传递给TreeSet集合的构造函数。
自定义的Comparator的子类，需要覆盖compare()方法，据此进行比较，然后将这个子类对象传递给TreeSet的构造函数，TreeSet集合就具备了比较性。
两种排序方式，Comparator比较器的方式比较好。
需求：将上一节代码TreeSetDemo2，从按照年龄排序改成按照姓名排序。
定义一个类，实现Comparator比较器接口，覆盖compare()方法。
注意区别：Comparable接口中是compareTo()方法；而Comparator接口中是compare()方法。
同样是根据return的值来判断顺序。
请看代码示例：
import java.util.*;
class TreeSetDemo3{
public static void main(String[] args){
TreeSet ts = new TreeSet(new MyComparator()); //将比较器对象传递给TreeSet构造函数。
ts.add(new Student("lisi02",22));
ts.add(new Student("lisi007",20));
ts.add(new Student("lisi09",19));
ts.add(new Student("lisi01",19));
Iterator it = ts.iterator();
while(it.hasNext()){
Student stu = (Student)it.next();
sop(stu.getName()+"..."+stu.getAge());
}
}
public static void sop(Object obj){
System.out.println(obj);
}
}
class Student implements Comparable { //该接口强制让学生具备比较性：按年龄排序
private String name;
private int age;
Student(String name,int age){
this.name = name;
this.age = age;
}
public int compareTo(Object obj){ //覆盖接口Comparable中的方法，进行比较
if(!(obj instanceof Student))
throw new RuntimeException("不是学生对象");
Student s = (Student)obj;
System.out.println(this.name+"...compareTo..."+s.name);
if(this.age>s.age)
return 1;
if(this.age==s.age)
return this.name.compareTo(s.name); //年龄相同是按姓名排序。
//String类实现了Comparable接口。
return -1;
}
public String getName(){
return name;
}
public int getAge(){
return age;
}
}
class MyComparator implements Comparator{ //比较器方法：实现Comparator接口，传递给TreeSet构造函数
public int compare(Object o1,Object o2){ //从而使TreeSet集合具有比较性，按照姓名排序
Student s1 = (Student)o1;
Student s2 = (Student)o2;
return s1.getName().compareTo(s2.getName());
}
}1.6 TreeSet小练习
需求：根据字符串的长度进行排序。使用第二中排序方式：比较器Comparator。
字符串String类的比较方法compareTo()比较的是自然顺序，不是我们想要的。
所以使用Comparator比较器方式。
比较时可以使用Integer基本数据类型包装类，比较int类型的自然顺序。
代码和注释：
import java.util.*;
class TreeSetTest{
public static void main(String[] args){
TreeSet ts = new TreeSet(new StrComparator()); //比较器传递给TreeSet构造函数。
ts.add("abcd");
ts.add("cc");
ts.add("cba");
ts.add("aaa");
ts.add("hahaha");
Iterator it = ts.iterator();
while(it.hasNext()){
System.out.println(it.next());
}
}
}
class StrComparator implements Comparator{
public int compare(Object o1,Object o2){
String s1 = (String)o1;
String s2 = (String)o2;
/* if(s1.length() < s2.length())
return -1;
if(s1.length()==s2.length())
return 0;
return 1; */
//基本数据类型包装类Integer的compareTo()方法，比较自然顺序。
int num = new Integer(s1.length()).compareTo(new Integer(s2.length()));
if(num==0) //如果字符串长度相同，再比较自然顺序。
return s1.compareTo(s2); //调用String类的compareTo方法，根据自然顺序比较。（ASCII码）
return num;
}
}2 Map集合
2.1 Map集合概述
Map集合和Collection集合不同，Collection集合存储的是一个元素，一个一个的存。Map集合存储的是键值对（键：key，值：value），一对一对的往里存，键和值有映射关系。
而且，要保证Map集合中“键”的唯一性。
Map（注意HashTable和HashMap的相同和不同）
HashTable：底层是哈希表数据结构，不可以存入null键和null值，该集合是线程同步的，（键和值不能为空，效率较低）。
HashMap：底层是哈希表数据结构，可以存入null键和null值，该集合是线程不同步的，（键和值可以为空，效率较高）。
TreeMap：底层是二叉树数据结构，线程不同步，该集合可以用于给Map集合的键进行排序。
2.2 Map集合共性方法：
1，添加。put(K key, V value)：添加一个键值对，返回原来与“键”对应的“值”，没有则返回null。
putAll(Map<? extends K, ? extends V> m)：从指定映射中将所有映射关系复制到此映射中。
2，删除。
clear()：清空所有键值对。
removed(Object key)：如果存在指定键的键值对，移除此键值对，并返回Value值。若不存在指定键的键值对，返回null。
3，判断。
containsValue(Object value)：是否包含有值为value的键值对，有的话返回true。
containsKey(Object key)：是否包含有键为key的键值对，有的话返回true。
isEmpty()：判断集合是不是空的。
4，获取。
get(Object key)：根据“键”返回“值”。
size()：返回“键值对”的个数。
values()：返回一个Collection集合，此集合中存储的是当前Map集合中所有“值”。
Map集合共性方法的简单代码示例：
import java.util.*;
class MapDemo{
public static void main(String[] args){
Map<String,String> map = new HashMap<String,String>(); //集合的多态
/* 添加元素
put方法的返回值是，返回原来与“键”对应的“值”，没有则返回null。
这三个put方法都是返回null。 */
map.put("01","zhangsan");
map.put("02","lisi");
map.put("03","wangwu");
System.out.println("containsKey: "+map.containsKey("022")); //判断
//System.out.println("remove: "+map.remove("02")); //删除元素
System.out.println("get: "+map.get("02")); //获取，get()根据“键”返回“值”。
//可以通过get()方法的返回值来判断一个键是否存在，通过返回null来判断。
//获取Map集合中所有的值。
Collection<String> coll = map.values();
System.out.println("coll: "+coll);
System.out.println("map: "+map);
}
}2.3 Map集合的两种取出方式
Set<K> keySet();Set<Map.Entry<K,Y>> entrySet();
Map集合的取出原理：将Map集合转换成Set集合，再通过迭代器取出。
1，keySet：将Map集合中所有的“键”存入到Set集合，因为Set有迭代器。
所以能使用迭代方式去除所有的“键”，再根据get方法，获取对应的“值”。
2，entrySet：将Map集合中的映射关系取出，这个映射关系就是Map.Entry类型，即“键值对”。
那么Map.Entry获取到后，就可以通过Map.Entry中的getKey和getValue方法，获取映射关系中的“键”和“值”。
接口Map.Entry介绍：
其实Entry也是一个借口，它是Map接口中的一个内部接口。
interface Map{
public static interface Entry{ //子接口
public abstract Object getKey();
public abstract Object getValue();
}
}
Map集合两种取出方式的代码示例：
import java.util.*;
class MapDemo2{
public static void main(String[] args){
method_keySet();
method_entrySet();
}
public static void method_keySet(){
Map<String,String> map = new HashMap<String,String>();
map.put("02","zhangsan");
map.put("03","lisi");
map.put("01","wangwu");
//先获取Map集合的所有“键”的Set集合，keySet();
Set<String> ks = map.keySet();
//有了Set集合，就可以获取其迭代器。
Iterator<String> it = ks.iterator();
while(it.hasNext()){
String key = it.next();
String value = map.get(key); //有了“键”，可以通过Map集合的get方法取得对应的“值”
System.out.println("ketSet_Key: "+key+" ketSet_value: "+value);
}
}
public static void method_entrySet(){
Map<String,String> map = new HashMap<String,String>();
map.put("02","zhangsan");
map.put("03","lisi");
map.put("01","wangwu");
/* 将Map集合中的映射关系取出，存入到Set集合中。
此entrySet()方法返回值类型是Map.Entry<String,String>。 */
Set<Map.Entry<String,String>> en = map.entrySet();
Iterator<Map.Entry<String,String>> it = en.iterator();
//迭代器的next()方法返回类型与Iterator的元素类型一样。
while(it.hasNext()){
Map.Entry<String,String> me = it.next();
String key = me.getKey();
String value = me.getValue();
System.out.println("entrySet_Key: "+key+" entrySet_value: "+value);
}
}
}2.4 HashMap集合
底层是哈希表数据结构，可以存入null键和null值，该集合是线程不同步的，（键和值可以为空，效率较高）。HashMap集合小练习：
需求：
每一个学生对象都有都有对应的归属地（学生Student，地址String）。
学生属性：姓名，年龄。注意：姓名和年龄相同的，视为同一个学生。
保证学生的唯一性。
思路：
1，Student类描述学生。
2，定义一个Map容器，将学生作为“键”，地址作为“值”，存入。
3，获取Map集合中的键值对，再依次获取键和值。
代码：
import java.util.*;
class HashMapTest{
public static void main(String[] args){
HashMap<Student,String> map = new HashMap<Student,String>();
map.put(new Student("zhangsan",21),"Beijing");
map.put(new Student("lisi",22),"Shanghai");
map.put(new Student("wangwu",23),"Wuhan");
map.put(new Student("wangwu",23),"Changsha");
//获取存储键值对的Set集合。
Set<Map.Entry<Student,String>> s = map.entrySet();//迭代器
Iterator<Map.Entry<Student,String>> it = s.iterator();
while(it.hasNext()){
Map.Entry<Student,String> me = it.next();
Student key = me.getKey();
String value = me.getValue();
System.out.println("学生姓名："+key.getName()+" 学生年龄："+key.getAge()+" 地址："+value);
}
}
}
class Student implements Comparable<Student> { //实现Comparable接口，使Student具有比较性。
public String name;
public int age;
Student(String name,int age){
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName(){
return name;
}
public int getAge(){
return age;
}
public int hashCode(){ //hashCode()和equals()保证唯一性。保证“键”的唯一性。
return name.hashCode()+age*23;
}
public boolean equals(Object obj) {
if(!(obj instanceof Student))
throw new ClassCastException("类型不匹配"); //ClassCastException 是 RuntimeException的子类，可以不处理。
Student s = (Student)obj;
return this.name.equals(s.name) && this.age==s.age;
}
public int compareTo(Student s){ //重写Comparable接口的compareTo()方法，定义比较性。
int num = new Integer(this.age).compareTo(new Integer(s.age));
if(num==0)
return this.name.compareTo(s.name);
return num;
}
}2.5 TreeMap集合
底层是二叉树数据结构，线程不同步，该集合可以用于给Map集合的键进行排序。TreeMap集合小练习：
需求：按照学生对象的姓名进行排序。
因为数据是以“键-值”对的形式存在，所以要使用可以排序的Map集合：TreeMap。
TreeMap集合的构造方法可以传递Comparator比较器，而HashMap不可以。
集合构造方法传递Comparator比较器，可以使集合自身具备比较性。
代码：
import java.util.*;
class TreeMapTest{
public static void main(String[] args){
TreeMap<Student,String> tm = new TreeMap<Student,String>(new StuNameComparator());
tm.put(new Student("zhangsan",22),"Beijing");
tm.put(new Student("lisi",21),"Shanghai");
tm.put(new Student("wangwu",23),"Wuhan");
tm.put(new Student("wangwu",23),"Changsha");
Set<Map.Entry<Student,String>> en = tm.entrySet();
Iterator<Map.Entry<Student,String>> it = en.iterator(); //迭代器
while(it.hasNext()){
Map.Entry<Student,String> me = it.next();
Student key = me.getKey();
String value = me.getValue();
System.out.println("学生姓名："+key.getName()+" 学生年龄："+key.getAge()+" 地址："+value);
}
}
}
class Student {
public String name;
public int age;
Student(String name,int age){
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName(){
return name;
}
public int getAge(){
return age;
}
public int hashCode(){ //hashCode()和equals()保证唯一性。保证“键”的唯一性。
return name.hashCode()+age*23;
}
public boolean equals(Object obj) {
if(!(obj instanceof Student))
throw new ClassCastException("类型不匹配"); //ClassCastException 是 RuntimeException的子类，可以不处理。
Student s = (Student)obj;
return this.name.equals(s.name) && this.age==s.age;
}
/* public int compareTo(Student s){ //重写Comparable接口的compareTo()方法，使集合的元素具备比较性。
int num = new Integer(this.age).compareTo(new Integer(s.age));
if(num==0)
return this.name.compareTo(s.name);
return num;
} */
}
class StuNameComparator implements Comparator<Student> { //实现Comparator比较器，使集合自身具备比较性。
public int compare(Student s1,Student s2){
int num = s1.getName().compareTo(s2.getName());
if(num == 0)
return new Integer(s1.getAge()).compareTo(new Integer(s1.getAge()));
return num;
}
}2.6 TreeMap集合练习
需求：“sdfssdsdqwqewdfzzxcxc”获取该字符串中的字母出现的次数。
希望打印结果：a(1)c(2)......
通过结果发现，每一个字母都有对应的次数。
说明字母和次数之间都有映射关系。
注意：当发现有映射关系时，可以选择Map集合，因为Map集合中存放的就是映射。当数据之间存在着映射关系时，就要先想到Map集合。
思路：
1，将字符串转换成字符数组，因为要对每一个字母进行操作。
2，定义一个Map集合，因为打印结果的字母有顺序，所以使用TreeMap集合。
3，遍历字符数组：
将每一个字母作为“键”去查Map集合。
如果返回null，就将该字母和数字1存入Map集合（字母是键，数字1是值）。
如果返回不是null，则说明该字母在Map集合已经存在并有对应次数。
那么就获取该次数并进行自增，然后将该字母和自增后的次数，存入Map集合。
4，将Map集合中的数据变成指定的字符串形式返回。
代码示例：
import java.util.*;
class TreeMapTest2 {
public static void main(String[] args){
charCount("sdfssdsdqwqewdfzzxcxc");
}
public static void charCount(String str){
char[] chs = str.toCharArray();
//泛型中的是引用类型，所以要用基本数据类型包装类。
TreeMap<Character,Integer> tm = new TreeMap<Character,Integer>();
for(int x=0;x<chs.length;x++){
Integer value = tm.get(chs[x]); //Map集合的get方法，根据“键”返回“值”
if(value==null)
tm.put(chs[x],1);
else{
value = value+1;
tm.put(chs[x],value);
}
}
System.out.println(tm);
StringBuilder sb = new StringBuilder(); //利用缓冲区StringBuider，打结果。
Set<Map.Entry<Character,Integer>> en = tm.entrySet();
Iterator<Map.Entry<Character,Integer>> it = en.iterator();
while(it.hasNext()){
Map.Entry<Character,Integer> me = it.next();
Character ch = me.getKey();
Integer in = me.getValue();
sb.append(ch+"("+in+")");
}
System.out.println(sb);
}
}3. Map集合扩展知识：集合嵌套集合
集合嵌套集合，即集合的元素中包含集合。Map集合被使用，是因为具备映射关系。
"yureban" "01" "zhangsan"
"yureban" "02" "lisi"
"jiuyeban" "01" "wangwu"
"jiuyeban" "02" "zhaoliu"
代码示例：
import java.util.*;
class MapDemo3{
public static void main(String[] args){
HashMap<String,String> yure = new HashMap<String,String>();
yure.put("01","zhangsan");
yure.put("02","lisi");
HashMap<String,String> jiuye = new HashMap<String,String>();
jiuye.put("01","wangwu");
jiuye.put("02","zhaoliu");
HashMap<String,HashMap<String,String>> czbk = new HashMap<String,HashMap<String,String>>();
czbk.put("yureban",yure);
czbk.put("jiuyeban",jiuye);
//getStudentInfo(jiuye);
//getStudentInfo(yure);
//遍历czbk集合，获取所有的教室
Iterator<String> it = czbk.keySet().iterator();
while(it.hasNext()){
String key = it.next();
HashMap<String,String> value = czbk.get(key);
getStudentInfo(value);
}
}
public static void getStudentInfo(HashMap<String,String> roomMap){
Iterator<String> it = roomMap.keySet().iterator();
while(it.hasNext()){
String id = it.next();
String name = roomMap.get(id);
System.out.println(id+"："+name);
}
}
}
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