Java程序设计基础第八章集合和泛型

Java程序设计基础第八章集合和泛型汇报人：AA2024-01-12contents目录集合概述泛型基础List接口及其实现类Set接口及其实现类Map接口及其实现类集合操作与算法泛型在集合中的应用01集合概述集合（Collection）是Java中提供的一种容器，用于存储多个对象。集合定义集合中的元素没有固定的顺序。无序性集合中的元素互不相同，即不会有重复的元素。互异性给定一个元素和一个集合，这个元素要么属于这个集合，要么不属于这个集合，二者必居其一。确定性集合定义与特点集合框架概述：Java集合框架是Java编程语言中一个重要的部分，它提供了一套预定义的类和接口，用于存储和操作对象组。接口：Java集合框架定义了几个主要的接口，如`Collection`、`List`、`Set`、`Queue`、`Deque`等。实现类：Java集合框架提供了一系列的常用实现类，如`ArrayList`、`LinkedList`、`HashSet`、`TreeSet`等。迭代器：迭代器（Iterator）是一种设计模式，它是一个对象，它能够遍历并选择序列中的对象，而开发人员不需要了解该序列的底层结构。Java集合框架中的`Iterator`接口提供了遍历任何`Collection`的接口。算法：Java集合框架提供了一套高效、有用和可扩展的算法来操作或处理集合中的数据。0102030405集合框架体系结构ArrayList基于数组实现的动态数组，可以存储任何类型的对象。支持快速随机访问，但插入和删除元素较慢。常用集合类介绍允许存储重复元素和null值。LinkedList基于链表实现的双向链表，可以存储任何类型的对象。常用集合类介绍插入和删除元素较快，但随机访问较慢。允许存储重复元素和null值。常用集合类介绍HashSet基于哈希表实现的集合，不允许存储重复元素。插入和删除元素的速度非常快，但不支持排序。常用集合类介绍不允许存储null值。TreeSet基于红黑树实现的排序集合，不允许存储重复元素。常用集合类介绍插入和删除元素的速度较快，且支持排序。不允许存储null值。常用集合类介绍02泛型基础泛型是Java提供的一种参数化类型机制，允许在定义类、接口和方法时使用类型参数，以增加代码的复用性和类型安全。通过使用泛型，可以编写更加灵活且类型安全的代码。泛型提供了编译时类型检查，避免了类型转换错误，提高了代码的可读性和可维护性。泛型概念及作用泛型作用泛型概念类型参数是在定义泛型类或方法时声明的占位符类型，用于表示实际类型的参数。类型参数概念类型参数命名规范类型参数使用类型参数通常使用大写字母表示，如T、E、K、V等。在泛型类或方法中使用类型参数时，可以用具体的类型来替换它，从而实现代码的通用性。030201泛型类型参数

泛型方法泛型方法概念泛型方法是使用泛型类型参数的方法，可以在方法签名中声明类型参数，并在方法体中使用这些类型参数。泛型方法语法泛型方法的语法包括在方法返回类型前添加类型参数声明，以及在方法名后添加类型参数列表。泛型方法使用调用泛型方法时，编译器会根据提供的实际类型参数进行类型推断，从而确保类型安全。泛型接口概念泛型接口是使用泛型类型参数的接口，可以在接口定义中声明类型参数，并在接口的方法中使用这些类型参数。泛型类概念泛型类是使用泛型类型参数的类，可以在类定义中声明类型参数，并在类的属性、方法和构造函数中使用这些类型参数。泛型类与接口使用在使用泛型类或接口时，需要为其指定具体的类型参数。这些类型参数可以是任何有效的Java类型，包括基本数据类型、引用类型和自定义类型等。泛型类与接口03List接口及其实现类List接口的主要实现类有ArrayList、LinkedList和Vector等。List接口是Java集合框架的一部分，它表示一种有序集合，即元素的插入顺序就是元素的存储顺序。List接口继承了Collection接口，因此它包含了Collection接口的所有方法，并且还提供了一些特有的方法，如添加、获取和删除元素的方法。List接口概述ArrayList是非线程安全的，因此在多线程环境下可能会出现问题。ArrayList支持null元素，并且允许重复元素的存在。ArrayList是List接口的一个实现类，它基于数组实现，具有查询效率高、增删效率较低的特点。ArrayList类LinkedList是List接口的另一个实现类，它基于双向链表实现，具有查询效率低、增删效率高的特点。LinkedList也是非线程安全的，因此在多线程环境下可能会出现问题。LinkedList同样支持null元素，并且允许重复元素的存在。LinkedList类Vector是List接口的古老实现类，它基于数组实现，具有查询效率高、增删效率较低的特点。Vector同样支持null元素，并且允许重复元素的存在。但是，由于Vector类的所有方法都是同步的，因此在单线程环境下使用Vector类比使用ArrayList类性能要差一些。Vector是线程安全的，因此在多线程环境下可以安全地使用。Vector类04Set接口及其实现类Set接口是Java集合框架的一部分，它代表一个不包含重复元素的集合。Set接口继承自Collection接口，因此它包含了Collection接口的所有方法。Set接口的主要实现类有HashSet、TreeSet和LinkedHashSet。Set接口概述HashSet类01HashSet是基于哈希表实现的，它不保证元素的顺序。02HashSet允许使用null元素。03HashSet的性能基本上总是比TreeSet好，特别是添加和查询元素时。04HashSet不是线程安全的，如果多个线程同时访问一个HashSet，而其中至少一个线程修改了它，那么它必须保持外部同步。TreeSet是基于红黑树实现的，它会对元素进行排序。TreeSet的排序可以是自然排序，也可以通过构造函数指定一个Comparator进行排序。TreeSet是线程不安全的，如果多个线程同时访问一个TreeSet，而其中至少一个线程修改了它，那么它必须保持外部同步。TreeSet不允许使用null元素。TreeSet类输入标题02010403LinkedHashSet类LinkedHashSet是基于哈希表和链表实现的，它按照元素的添加顺序来维护元素的顺序。LinkedHashSet不是线程安全的，如果多个线程同时访问一个LinkedHashSet，而其中至少一个线程修改了它，那么它必须保持外部同步。LinkedHashSet的性能比HashSet略低，但是它可以保证元素的迭代顺序与添加顺序一致。LinkedHashSet允许使用null元素。05Map接口及其实现类Map接口表示一种对象，它映射唯一键到值。键值对映射Map中不允许有重复的键，每个键最多映射到一个值。不允许重复键Map接口提供了一些主要方法，如`put()`,`get()`,`remove()`,`containsKey()`,`containsValue()`等。主要方法Map接口概述123HashMap类基于哈希表实现，提供了常数时间的性能来执行基本的Map操作。基于哈希表实现HashMap是非同步的，如果多个线程同时访问一个HashMap，且至少有一个线程修改了HashMap，则它必须保持外部同步。非同步HashMap允许使用null作为键或值。允许null键和null值HashMap类TreeMap类基于红黑树实现，元素按键的自然顺序或者创建时提供的Comparator进行排序。基于红黑树实现TreeMap不是线程安全的，如果需要在多线程环境下使用，可以考虑使用ConcurrentSkipListMap等线程安全的Map实现。同步性TreeMap不允许使用null作为键，但可以使用null作为值。不允许null键TreeMap类基于哈希表和链表实现01LinkedHashMap类基于哈希表和链表实现，具有可预知的迭代顺序。访问顺序或插入顺序02LinkedHashMap可以维护键值对的访问顺序或者插入顺序，这取决于构造函数的参数。同步性03LinkedHashMap是非同步的，如果多个线程同时访问一个LinkedHashMap，且至少有一个线程修改了LinkedHashMap，则它必须保持外部同步。LinkedHashMap类06集合操作与算法增强型for循环遍历使用for-each循环语法遍历集合元素，无需显式获取迭代器对象。Lambda表达式遍历使用Java8引入的Lambda表达式和StreamAPI遍历集合元素，实现更简洁的代码。迭代器遍历通过获取集合的迭代器对象，使用`hasNext()`和`next()`方法遍历集合元素。集合遍历操作对于实现Comparable接口的类，集合中的元素可按照自然顺序进行排序。自然排序通过实现Comparator接口，可以定义自定义的排序规则对集合元素进行排序。定制排序了解不同排序算法的时间复杂度和空间复杂度，选择适合的排序算法以提高性能。排序算法性能集合排序算法按顺序逐个检查集合中的元素，直到找到目标元素或遍历完整个集合。线性查找对于有序集合，可以使用二分查找算法快速定位目标元素的位置。二分查找通过哈希表实现快速查找，将元素的关键字通过哈希函数映射到哈希表中，直接定位元素位置。哈希查找查找算法在集合中的应用07泛型在集合中的应用类型检查在编译期间对集合中元素的类型进行检查，确保类型安全。避免类型转换无需进行显式的类型转换，减少了出错的可能性。类型推断编译器可以根据上下文推断出泛型类型，简化了代码编写。类型安全的集合操作使用泛型可以避免在运行时出现类型转换异常（ClassCastEx