Java程序设计课件项目5Java泛型与集合框架

Java程序设计

项目5Jav泛型和集合框架主要内容:一、泛型二、泛型集合类三、工具类（1）泛型类声明型类的声明格式如下：

class类名<泛型列表>例如：classA<E>{…}其中，A是泛型类的名称，E是其中的泛型列表中一个类型参数，它可以是任何类或接口，但不能是基本数据类型。泛型声明时，E可以作为类的成员变量的类型、方法的类型以及局部变量的类型。泛型列表也可以有多个,必须用逗号隔开，格式如下：classA<E,F>{…}任务1泛型1、泛型类泛型类的结构和普通类完全类似，由成员变量和方法构成。例如：我们声明一个泛型类Pair，代码如下：classPair<T>{ privateTfirst; privateTsecond; publicPair(){first=null;second=null;} publicPair(Tfirst,Tsecond){this.first=first;this.second=second;} publicTgetFirst(){returnfirst;} publicTgetSecond(){returnsecond;} publicvoidsetFirst(TnewValue){first=newValue;} publicvoidsetSecond(TnewValue){second=newValue;}}任务1泛型（2）使用泛型类声明对象与普通类不同的是，使用泛型类型声明和创建对象时，类名后多了一对“<>”符号。而且要用具体的类型替换“<>”符号中的泛型。如：Pair<String>pair;//声明一个泛型对象pair=newPair<String>("Hello","Java");//创建泛型对象例5.1泛型类的应用。publicclassPairTest{publicstaticvoidmain(String[]args){Pair<String>pair=newPair<String>("Hello","Java"); System.out.println("first="+pair.getFirst()); System.out.println("second="+pair.getSecond());}}程序运行结果为：first=Hellosecond=Java任务1泛型前面已经介绍了如何定义一个泛型类。实际上，还可以定义一个带有参数类型的方法即泛型方法。泛型方法使得该方法能够独立于类而产生变化，泛型方法所在的类可以是泛型类，也可以不是泛型类。创建一个泛型方法常用的形式如下：[访问修饰符][static][final]<泛型列表>返回值方法名([形式参数列表])任务1泛型2、泛型方法例5.2泛型方法的应用。classGenericMethod{public<T>voidf(Tx){ System.out.println(x.getClass().getName());}}publicclassGenericMethodTest{ publicstaticvoidmain(String[]args){ GenericMethodgm=newGenericMethod(); gm.f(""); gm.f(1); gm.f(1.0f); gm.f('c'); gm.f(gm); }}程序运行结果为：java.lang.Stringjava.lang.Integerjava.lang.Floatjava.lang.CharacterGenericMethod任务1泛型除了泛型类和泛型方法，还可以使用泛型接口。泛型接口的定义与泛型类非常相似，它的声明形式如下：

interface接口名<泛型列表>下面我们创建了一个名为MinMax的接口，用来返回某个对象集的最小值或最大值。代码如下：interfaceMinMax<TextendsComparable<T>>{ Tmin(); Tmax();}MinMax接口类型参数T是有界类型，它必须是Comparable的子类。任务1泛型3、泛型接口接下来我们定义一个类MyClass来实现这个接口，代码如下：

classMyClass<TextendsComparable<T>>implementsMinMax<T>{ T[]vals; MyClass(T[]ob){ vals=ob; } publicTmin(){ Tval=vals[0]; for(inti=1;i<vals.length;++i) if(vals[i].compareTo(val)<0)val=vals[i]; returnval; } publicTmax(){ Tval=vals[0]; for(inti=1;i<vals.length;++i) if(vals[i].compareTo(val)>0)val=vals[i]; returnval; }}任务1泛型例5.3泛型接口的应用。publicclassMyClassTest{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){Integerinums[]={56,47,23,45,85,12,55};Characterchs[]={'x','w','z','y','b','o','p'};MyClass<Integer>iob=newMyClass<Integer>(inums);MyClass<Character>cob=newMyClass<Character>(chs);System.out.println("Maxvalueininums:"+iob.max());System.out.println("Minvalueininums:"+iob.min());System.out.println("Maxvalueinchs:"+cob.max());System.out.println("Minvalueinchs:"+cob.min());}}出现运行结果为：Maxvalueininums:85Minvalueininums:12Maxvalueinchs:zMinvalueinchs:b任务1泛型

Java集合框架由两种类型构成，一个是Collection，另一个是Map。它们层次关系如下图。

任务2泛型集合类1、Collection<E>接口集合可理解为一个容器，该容器主要指映射（map）、集合（set）、列表（list）、散列表（hashtable）等抽象数据结构。容器可以包含有多个元素，这些元素通常是一些Java对象。

Collection接口是构造集合框架的基础。它声明所有集合类都将拥有的核心方法，这些方法的定义如下表所示。

任务2泛型集合类集合是指一个不包含重复元素的对象集合，是数学上“集合”概念的一种抽象。其本身是无序的。在集合框架中，HashSet类和TreeSet类实现了Set接口。这两个类定义在java.util包中一般情况下，采用HashSet类创建一个无序的集合对象，采用TreeSet类创建有序的集合对象。这里我们只介绍比较常用的HasSet类。HashSet类所创建的类集使用散列表进行存储。HashSet类的构造方法如下：●HashSet()创建一个空的哈希集合，装填因子(loadfactor)是0.75。●HashSet(Collectionc)用指定的集合c的元素创建一个哈希集合。任务2泛型集合类2、Set<E>接口

●HashSet(intinitialCapacity)创建一个哈希集合，并指定的集合初始容量。●HashSet(intinitialCapacity,floatloadFactor)创建一个哈希集合，并指定的集合初始容量和装填因子。例5.4从命令行输入若干英文单词，输出每个重复的单词，不同单词的个数及消除重复单词后的列表。

importjava.util.*;publicclassFindDups{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){Set<String>hs=newHashSet<String>(); for(Stringa:args){ if(!hs.add(a)){ System.out.println("Duplicate:"+a); } }System.out.println(hs.size()+"distinctwords:"+hs);}}任务2泛型集合类如果使用下面命令运行程序：C:\>javaFindDupsyoucameyousawyouleft程序运行结果为：Duplicate:youDuplicate:you4distinctwords:[left,came,saw,you]任务2泛型集合类3、List<E>接口

List<E>接口也是Collection<E>接口的子接口，它实现一种顺序表的数据结构，有时也称为序列。存放在List中的所有元素都有一个下标(下标从0开始)，可以通过下标访问List中的元素。List中可以包含重复元素。List接口及其实现类的层次结构如下图所示：任务2泛型集合类在列表接口中，除了在集合中所定义的方法外，还有一系列针对列表中特定位置的方法。列表List<E>接口定义在java.util包中,这些方法如下表所示。任务2泛型集合类任务2泛型集合类

List接口中只是声明了一些列表元素存取的方法，而没有具体的实现，要真正实现对列表的操作还需要通过其实现类，下面列出了几种List接口的实现类。①ArrayList类ArrayList类继承AbstractList并实现List接口。它提供了一种数组列表的数据结构。ArrayList的构造方法如下：●ArrayList()创建一个空的数组列表对象。●ArrayList(Collectionc)用集合c中的元素创建一个数组列表对象。●ArrayList(intinitialCapacity)创建一个空的数组列表对象，并指定初始容量。任务2泛型集合类例5.5ArraryList类的应用。importjava.util.*;publicclassListDemo{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){Collectionc=newArrayList();Stringweekday[]=newString[]{"Sunday","Monday","Tuesday","Wednesday","Thursday","Friday","Saturday"};for(inti=0;i<weekday.length;i++)c.add(weekday[i]);System.out.println(c);Stringweekend[]=newString[]{"Saturday","Sunday"};Collectionc1=newArrayList();Collectionc2=newArrayList();c1.add(weekend[0]);c1.add(weekend[1]);System.out.println(c1);c.removeAll(c1);c2=newArrayList(c);System.out.println(c);System.out.println("c.containsAll(c1)="+c.containsAll(c1));System.out.println(c2);c.addAll(c1);System.out.println(c);System.out.println("c.containsAll(c1)="+c.containsAll(c1));c.retainAll(c2);System.out.println(c);}}任务2泛型集合类程序运行结果为：[Sunday,Monday,Tuesday,Wednesday,Thursday,Friday,Saturday][Saturday,Sunday][Monday,Tuesday,Wednesday,Thursday,Friday]c.containsAll(c1)=false[Monday,Tuesday,Wednesday,Thursday,Friday][Monday,Tuesday,Wednesday,Thursday,Friday,Saturday,Sunday]c.containsAll(c1)=true[Monday,Tuesday,Wednesday,Thursday,Friday]②LinkedList类ArrayList类是通过数组方式来实现的，LinkedList类则是通过链表结构来实现。一般说来，若对一个列表结构的开始和结束处有频繁地添加和删除操作时，一般选用LinkedList类所实例化的对象表示该列表。任务2泛型集合类LinkedList类扩展了AbstractSequentialList类并实现List接口，其构造方法如下：●LinkedList()创建一个空的链表。●LinkedList(Collectionc)用集合c中的元素创建一个链表。通常利用LinkedList对象表示一个堆栈（stack）或队列（queue）。对此LinkedList类中特别定义了一些方法，而这是ArrayList类所不具备的。这些方法用于在列表的开始和结束处添加和删除元素，其方法定义如下：●publicvoidaddFirst(Objecto)将指定元素插入此列表的开头。任务2泛型集合类●publicvoidaddLast(Objecto)将指定元素添加到此列表的结尾。●publicObejctremoveFirst()移除并返回此列表的第一个元素。●publicObjectremoveLast()移除并返回此列表的最后一个元素。●publicObejctgetFirst()获得列表的第一个元素。●publicObjectgetLast()获得列表的最后一个元素。任务2泛型集合类例5.6LinkedList类的应用。

importjava.util.LinkedList;publicclassLinkedListDemo{ publicstaticvoidmain(String[]args){ LinkedList<String>queue=newLinkedList<String>(); queue.addFirst("set"); queue.addLast("HashSet"); queue.addLast("TreeSet"); queue.addFirst("List"); queue.addLast("ArrayList"); queue.addLast("LinkedList"); queue.addLast("map"); queue.addFirst("collection"); System.out.println(queue); queue.removeLast(); queue.removeFirst(); System.out.println(queue); }}任务2泛型集合类程序运行结果为：[collection,List,set,HashSet,TreeSet,ArrayList,LinkedList,map][List,set,HashSet,TreeSet,ArrayList,LinkedList]4、Map<K,E>接口（1）Map<K,E>接口映射接口是与Collection接口相并列的一个接口，该接口描述了不重复的键到值的映射。一个映射对象中不能包含重复的键，且每个键只能映射到一个值。在映射中“键—值”对所描述的对象称为条目（Entry）。其主要方法见下表所示。任务2泛型集合类任务2泛型集合类（2）HashMap类

HashMap类的构造方法如下：●HashMap()创建一个空的映射对象，使用缺省的装填因子(0.75)。●HashMap(intinitialCapacity)用指定的初始容量和缺省的装填因子(0.75)创建一个映射对象。●HashMap(intinitialCapacity,floatloadFactor)用指定的初始容量和指定的装填因子创建一个映射对象。●HashMap(Mapt)用指定的映射对象创建一个新的映射对象。任务2泛型集合类例5.7HashMap类的应用。

importjava.util.*;publicclassFrequency{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){ Map<String,Integer>m=newHashMap<String,Integer>(); //由命令行参数初始化单词频率表

for(Stringa:args){ Integerfreq=m.get(a); m.put(a,(freq==null?1:freq+1)); } System.out.println(m.size()+"distinctwords:"); System.out.println(m);}}使用下面的命令行运行该程序：C:\>javaFrequencynoneedtolightanightlightonalightnightliketonight.程序运行结果为：9distinctwords:{no=1,a=2,need=1,light=3,like=1,night=2,tonight.=1,to=1,on=1}

Collections工具类，是集合对象的工具类，提供了操作集合的工具方法，例如排序，复制和反转排序等方法。Collections工具类常用的方法如下：●publicstaticvoidsort(Listlist)根据数据元素的自然顺序对指定类集按升序进行排序。●publicstaticvoidshuffle(Listlist)对指定类集进行随机排序。●publicstaticvoidreverse(Listlist)反转指定类集中数据元素的顺序。●publicstaticObjectmax(Collectioncoll)根据数据元素的自然顺序，返回给定Collection的最大元素。●publicstaticObjectmin(Collectioncoll)根据数据元素的自然顺序返回给定Collection的最小元素。任务3工具类1、Collection工具类

●publicstaticintbinarySearch(Listlist,Objectkey)使用二分搜索法搜索指定类集，以获得指定key的对象。●publicstaticintindexOfSubList(Listsource,Listtarget)返回指定源类集中第一次出现指定目标类集的起始位置，如果没有返回-1。●publicstaticintlastindexOfSubList(Listsource,Listtarget)返回指定源类集中最后一次出现指定目标类集的起始位置，如果没有返回-1。●publicstaticvoidcopy(Listsource,Listtarget)将所有数据元素从一个类集source复制到另一个类集target。●publicstaticvoidfill(Listlist,Objectobj)使用指定数据元素obj替换指定类集中的所有数据元素。任务3工具类例5.8Collections工具类应用。

importjava.util.*;publicclassTestCollections{publicstaticvoidmain(String[]args){ Listlist=newArrayList(); list.add("w");list.add("o");list.add("r"); list.add("l");list.add("d"); System.out.println("排序前:"+list); System.out.println("该集合中的最大值:"+Collections.max(list)); System.out.println("该集合中的最小值:"+Collections.min(list)); Collections.sort(list); System.out.println("排序后:"+list); //二分查找，要求查找前集合是自然有序排列

System.out.println("r在集合中的索引为:"+Collections.binarySearch(list,"r")); Collections.shuffle(list); System.out.println("随机排序结果："+list); Collections.reverse(list);任务3工具类

System.out.println("逆序结果:"+list); Collections.swap(list,1,4); System.out.println("索引号为1、4的元素交换后:"+list); Collections.replaceAll(list,"w","d"); System.out.println("把w都换成d后结果:"+list); Collections.fill(list,"s"); System.out.println("全部填充为s后的结果:"+list);}}出现运行结果为：排序前:[w,o,r,l,d]该集合中的最大值:w该集合中的最小值:d排序后:[d,l,o,r,w]r在集合中的索引为:3随机排序结果：[w,d,r,l,o]逆序结果:[o,l,r,d,w]索引号为1、4的元素交换后:[o,w,r,d,l]把w都换成d后结果:[o,d,r,d,l]全部填充为s后的结果:[s,s,s,s,s]任务3工具类

Arrarys工具类，是数组的工具类，提供了对数组的工具方法，例如排序，二分查找等。Arrarys工具类常用方法如下：●publicstaticvoidfill(int[]a,intval)用指定的val值填充数组中的每个元素。●publicstaticvoidfill(int[]a,intfromIndex,inttoIndex,intval)用指定的val值填充数组中的下标从fromIndex开始到toIndex为止的每个元素。●publicstaticvoidfill(Object[]a,Objectval)用指定的val值填充对象数组中的每个元素。●publicstaticvoidfill(Object[]a,intfromIndex,inttoIndex,Objectval)用指定的val值填充对象数组中的下标从fromIndex开始到toIndex为止的每个元素。任务3工具类2、Arrays工具类●publicstaticvoidsort(Object[]a)对数组a按自然顺序排序。●publicstaticvoidsort(Object[]a,intfromIndex,inttoIndex)对数组a中的元素从其始下标fromIndex到终止下标toIndex之间的元素排序。●publicstaticintbinarySearch(int[]a,intkey)对已排序的int类型数组使用二分搜索法搜索，如果找到指定的值就返回其所在的索引位置，否则返回负值。●publicstaticintbinarySearch(Object[]a,Objectkey)对已排序的对象数组使用二分搜索法搜索，如果找到指定的值就返回其所在的索引位置，否则返回负值。●