《跨平台程序设计语言》课件-第8章 泛型与集合

第8章泛型与集合1.1泛型介绍泛型：什么是泛型Java泛型（generics）是JDK5中引入的一个新特性,泛型提供了编译时类型安全检测机制，该机制允许程序员在编译时检测到非法的类型。泛型的本质是参数化类型，即给类型指定一个参数，然后在使用时再指定此参数具体的值，那样这个类型就可以在使用时决定了。这种参数类型可以用在类、接口和方法中，分别被称为泛型类、泛型接口、泛型方法。泛型类泛型类就是把泛型定义在类上。定义格式：定义泛型类，在类名后添加一对尖括号，并在尖括号中填写类型参数，参数可以有多个，多个参数使用逗号分隔。publicclass类名<T,...>{

}泛型类例如：示例中，定义了3个泛型参数（ab,a,c），当然，这个后面的参数类型也是有规范的，不能像上面一样随意，通常类型参数我们都使用大写的单个字母表示：publicclassGenericClass<ab,a,c>{}T：任意类型typeE：集合中元素的类型elementK：key-value形式keyV：key-value形式value泛型类使用泛型类：1.泛型类型必须是引用类型（非基本数据类型），后面课程会详细介绍。2.使用泛型的时候，前后定义的泛型类型必须保持一致，否则会出现编译异常类名称<数据类型>对象名称=new类名称<数据类型>();泛型类练习：编写数组帮助类，实现动态数组功能（追加元素、获取长度、根据索引获取元素等）泛型类练习：编写数组帮助类，实现动态数组功能（追加元素、获取长度、根据索引获取元素等）泛型方法泛型方法，是在调用方法的时候指明泛型的具体类型。定义格式：与泛型类类似，只是方法声明中定义的形参只能在该方法里使用，而接口、类声明中定义的类型形参则可以在整个接口、类中使用。若类和方法使用同一个标记符，则方法的标记符会覆盖类的标记符。修饰符<代表泛型的变量>返回值类型方法名(参数){//方法体}泛型方法使用泛型方法：在调用泛型方法的时候，可以指定泛型，也可以不指定泛型。在不指定泛型的情况下，泛型变量的类型为该方法中的几种类型的同一个父类的最小级，直到Object。在指定泛型的时候，该方法中的几种类型必须是该泛型实例类型或者其子类。定义格式：//调用格式<指定的类型>泛型方法(实参列表);泛型方法练习：编写泛型方法，实现打印数组元素值泛型方法练习：编写泛型方法，实现打印数组元素值测试程序第8章泛型与集合1.2包装类为什么使用泛型泛型的好处是在编译的时候检查类型安全，并且所有的强制转换都是自动和隐式的，提高代码的重用率。保证了类型的安全性。消除强制转换。避免了不必要的装箱、拆箱操作，提高程序的性能。提高了代码的重用性使用泛型的约束和限制1.不能使用基本数据类型实例化类型参数。Java泛型中的类型参数不能是基本类型，只能是类或接口类型。例如，以下代码在编译阶段会出错，无法通过编译：正确的写法是使用基本类型对应的包装类型，如下所示：List<long>arrs=newArrayList<long>();List<Long>arrs=newArrayList<Long>();使用泛型的约束和限制2.无法在运行时获取泛型类型信息。由于泛型擦除的存在，导致我们在程序运行时无法获取泛型类型的信息。例如，以下代码在运行时就无法获取List的元素类型：所谓的泛型擦除(TypeErasure)，就是指在编译时，JVM编译器会将所有的泛型信息都擦除掉，变成原始类型，一般是将泛型的类型参数替换成具体类型的上限或下限(如果没有指定上界，则默认为Object)。List<String>arrs=newArrayList<String>();System.out.println(arrs.getClass()); //输出的是classjava.util.ArrayList使用泛型的约束和限制3.不能创建参数化类型的数组(泛型数组)。例如，以下代码是错误的写法：MyPrint<String>pairs[]=newMyPrint<String>[10];//错误4.不能实例化类型变量T。不能使用像newT(...)、newT[...]或者T.class这样的表达式。例如，下面T的构造方法是非法：Tt=newT();//错误使用泛型的约束和限制5.泛型类的静态上下文中类型变量无效。静态变量不能定义泛型类型，静态方法的返回类型不能定义为泛型类型。例如，下面的写法是错误的：publicclassInterval<T>{privatestaticTsingleInstance; //错误，静态变量的类型不能为泛型类型publicstaticTgetSingleInstance() //错误，静态方法的返回类型为泛型类型。{ returnsingleInstance;}}包装类Java是一个面向对象的编程语言，但是Java中的八种基本数据类型却是不面向对象的，为了使用方便和解决这个不足，在设计类时为每个基本数据类型设计了一个对应的类进行代表，这样八种基本数据类型对应的类统称为包装类(WrapperClass)，包装类均位于java.lang包。而且，如果只有基本数据类型，使用时是很不方便的，比如，在集合类中，无法将int、double等类型放进去的，因为集合的容器要求元素是Object类型。此外，包装类还为基本类型添加了属性和方法，丰富了基本类型的操作。如当我们想知道int取值范围的最小值，我们需要通过运算，但是有了包装类，我们可以直接使用Integer.MAX_VALUE即可。包装类总结：除了int(包装类为Integer）和char(包装类为Character）外，其他数据类型的包装类型都是自己的首字母大写，所有记忆起来会比较容易。各数据类型对应的包装类：第8章泛型与集合2.1集合基本概念什么是集合集合：为了保存数量不确定的数据，以及保存具有映射关系的数据（也被称为关联数组），Java提供了集合类。集合类主要负责保存、盛装其他数据，因此集合类也被称为容器类。Java所有的集合类都位于java.util包下，提供了一个表示和操作对象集合的统一构架，包含大量集合接口，以及这些接口的实现类和操作它们的算法。Java集合框架Java集合框架主要包括两种类型的容器一种是集合（Collection），存储一个元素集合。另一种是图（Map），存储键/值对映射。集合特点接口名称作用Collection接口是List、Set和Queue的父接口，是存放一组单值的最大接口。所谓的单值是指集合中的每个元素都是一个对象。一般很少直接使用此接口直接操作。List接口是最常用的接口。是有序集合，允许有相同的元素。使用List能够精确地控制每个元素插入的位置，用户能够使用索引（元素在List中的位置，类似于数组下标）来访问List中的元素，与数组类似。Set接口不能包含重复的元素。Map接口是存放一对值的最大接口，即接口中的每个元素都是一对，以key➡value的形式保存。Java集合接口集合特点类名称作用HashSet为优化査询速度而设计的Set。它是基于HashMap实现的，HashSet底层使用HashMap来保存所有元素，实现比较简单TreeSet实现了Set接口，是一个有序的Set，这样就能从Set里面提取一个有序序列ArrayList一个用数组实现的List，能进行快速的随机访问，效率高而且实现了可变大小的数组LinkedList对顺序访问进行了优化，但随机访问的速度相对较慢。此外它还有addFirst()、addLast()、getFirst()、getLast()、removeFirst()和removeLast()等方法，能把它当成栈（Stack）或队列（Queue）来用HsahMap按哈希算法来存取键对象TreeMap可以对键对象进行排序Java集合实现类集合与数组的区别数组可以储存基本数据类型和对象，而集合中只能储存对象（可以以包装类形式存储基本数据类型）。数组的长度是固定的，集合长度是可以改变的。定义数组时必须指定数组元素类型，集合默认其中所有元素都是Object。无法直接获取数组实际存储的元素个数，length用来获取数组的长度，但可以通过size()直接获取集合实际存储的元素个数。集合有多种实现方式和不同的适用场合，而不像数组仅采用分配连续的空间方式。集合以接口和类的形式存在，具有封装，继承和多态等类的特性，通过简单的方法和属性调用即可实现各种复杂的操作，大大提高软件的开发效率。为什么需要集合假设要统计公司的年利润，会怎么计算存储这些利润数据呢？方案一：以变量的形式储存数据量少的话，是没问题的。但如果数据多了起来，程序及不美观，也不便于计算，这很明显是不是一个明智的选择。为什么需要集合而利润的数据是在不断增长变化的。在Java教程中我们知道，要统计的数据量是不可能固定不变的，所以我们需要一个拥有可变长度的容器来储存。假设要统计公司的年利润，会怎么计算存储这些利润数据呢？方案二：以数组的形式储存这也是行不通的，因为数组有个致命的特点，那就是创建时需要指定其长度，并且在使用时长度不可改变。为什么需要集合在接下来集合的使用中，会发现集合也不用像数组需要看着下标来存储数据，直接调用add方法，就可以实现数据的存储。假设要统计公司的年利润，会怎么计算存储这些利润数据呢？方案三：以集合的形式储存集合里有各种各样的容器，而且每个容器的长度都是可变的，若是空间不够了，也会自行调节。第8章泛型与集合2.2List集合List集合介绍List集合：在Java中，List集合是一种常用的数据结构，用于存储一组有序、可重复的元素。它是Java集合框架中的一部分，位于java.util包下。List集合介绍List集合特点：可重复性：List允许存储相同的元素多次。也就是说，可以在List中添加重复的元素，并且它们可以保持各自的位置和顺序。有序性：List中的元素按照它们被添加的顺序进行存储，并且可以通过索引访问每个元素。这意味着当我们遍历List时，元素的顺序与它们添加的顺序相同。List集合介绍常见的List实现类：List中主要有ArrayList、LinkedList两个实现类。ArrayList类是一个可以动态修改的数组，与普通数组的区别就是它是没有固定大小的限制，我们可以添加或删除元素。链表（Linkedlist）是一种常见的基础数据结构，是一种线性表，但是并不会按线性的顺序存储数据，而是在每一个节点里存到下一个节点的地址。List集合介绍ArrayList和LinkedList的区别：ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList基于链表的数据结构。对于随机访问get和set，ArrayList优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。对于新增和删除操作add和remove，LinedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。List集合介绍方法名说明publicbooleanadd(要添加的元素)将指定的元素追加到此集合的末尾publicbooleanremove(要删除的元素)删除指定元素,返回值表示是否删除成功publicEremove(intindex)删除指定索引处的元素，返回被删除的元素publicEset(intindex,Eelement)修改指定索引处的元素，返回被修改的元素publicEget(intindex)返回指定索引处的元素publicintsize()返回集合中的元素的个数booleancontains(Objecto)如果此列表包含指定的元素，则返回truebooleanaddAll(intindex,Collection<?extendsE>c)将指定集合中的所有元素插入到此列表中，从指定的位置开始voidclear()列表中删除所有元素ArrayList和LinkedList通用方法：List集合练习随机数：第8章泛型与集合2.3Set集合Set集合介绍Set集合：Set是Java的一种集合，继承自Collection接口。它没有固定的大小限制，可以动态地添加和删除元素。Set集合中的元素都是唯一的，不会有重复的元素，即使是null值也只能有一个。Set集合介绍Set集合特点：Set集合中的元素都是唯一的，不允许有重复值，且最多只允许包含一个null元素；Set集合中的元素没有顺序，无法通过索引来访问元素，但TreeSet是有序的；Set集合没有固定的大小限制，可以动态地添加和删除元素；Set集合提供了高效的元素查找和判断方法。Set集合介绍常见的Set实现类：Set中主要有HashSet、TreeSet两个实现类。HashSet是一个无序的集合，它的作用是提供无序的不允许有重复元素的Set集合。HashSet允许有null值；TreeSet是一个有序的集合，它的作用是提供有序的不允许有重复元素的Set集合。TreeSet不允许有null值；Set集合介绍HashSet和TreeSet的区别：HashSet是一个无序的集合，基于HashMap实现；TreeSet是一个有序的集合，基于TreeMap实现。HashSet集合中允许有null元素，TreeSet集合中不允许有null元素。HashSet和TreeSet都是非同步！在使用Iterator进行迭代的时候要注意fail-fast。Set集合介绍HashSet和TreeSet通用方法：方法名说明add​(Ee)如果指定的元素尚不存在，则将其添加到此集合（可选操作）。clear()从该集合中删除所有元素（可选操作）。contains​(Objecto)如果此set包含指定的元素，则返回true。containsAll​(Collection<?>c)如果此集合包含指定集合的所有元素，则返回true。isEmpty()如果此集合不包含任何元素，则返回true。iterator()返回此set中元素的迭代器。remove​(Objecto)如果存在，则从该集合中移除指定的元素（可选操作）。size()返回此集合中的元素数（基数）。toArray()返回包含此set中所有元素的数组。Set集合练习QQ号去重：第8章泛型与集合2.4Map集合Map集合介绍Map是一种键-值对（key-value）集合，Map集合中的每一个元素都包含一个键（key）对象和一个值（value）对象。用于保存具有映射关系的数据。Map集合里保存着两组值，一组值用于保存Map里的key，另外一组值用于保存Map里的value，key和value都可以是任何引用类型的数据。Map的key不允许重复，value可以重复，即同一个Map对象的任何两个key通过equals方法比较总是返回false。Map中的key和value之间存在单向一对一关系，即通过指定的key，总能找到唯一的、确定的value。从Map中取出数据时，只要给出指定的key，就可以取出对应的value。Map集合：Map集合介绍Map集合特点：Map是一个双列集合，一个元素包含两个值（一个key，一个value）Map集合中的元素，key和value的数据类型可以相同，也可以不同Map中的元素，key不允许重复，value可以重复Map里的key和value是一一对应的。Map集合介绍常见的Map实现类：TreeMap是Java中的一种有序键值对集合，它基于红黑树实现，可以保证元素按照键的顺序进行排序。TreeMap允许null值但不允许null键。Map中主要有HashMap、TreeMap两个实现类。HashMap是Java中的一种键值对集合，它允许存储不重复的键和对应的值，使用哈希表（数组+链表/红黑树）实现。HashMap中的键和值都可以为null。Map集合介绍HashMap和TreeMap的区别：HashMap是无序的，TreeMap是有序的HashMap通常比TreeMap快一点（树和哈希表的数据结构使然），建议多使用HashMap,在需要排序的Map时候才用TreeMap.当push的数量达到100w的时候，TreeMap的效率比HashMap的效率就低了，也就是随着容量的增大，TreeMap的效率降低速度比HashMap的效率降低速度要快。小容量使用TreeMap，大容量（100w级）使用HashMap。。Map集合介绍方法名称说明voidclear()删除该Map对象中的所有key-value对。booleancontainsKey(Objectkey)查询Map中是否包含指定的key，如果包含则返回true。booleancontainsValue(Objectvalue)查询Map中是否包含一个或多个value，如果包含则返回true。Vget(Objectkey)返回Map集合中指定键对象所对应的值。V表示值的数据类型Vput(Kkey,Vvalue)向Map集合中添加键