Java集合框架解說第三部

Java中的集合框架（下）

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由於Java中的集合框架的內容比較多，在這裡分為三個部分介紹Java的集合框架，內容是從淺到深，哈哈這篇其實還是基礎，驚不驚喜意不意外￣▽￣ 寫文真的好累，懶得寫了。 。

溫馨提醒：建議從（上）開始看哦~

 目錄

淺入深出之Java集合框架（上）

淺入深出之Java集合框架（中）  

淺入深出之Java集合框架（下）

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前言

在<淺入深出之Java集合框架（中） >中介紹了Map介面的基本操作。使用的範例是在<淺入深出之Java集合框架（上）>中的模擬學生選課的小程序，不清楚的朋友可以先去閱讀<淺入深出之Java集合框架（上）>。

在本篇中我們將解決以下問題：

• 在課程序列中，如何判斷是否包含某一門或某幾門課程？

• 如果課程序列包含某門課程，如何判斷該課程的索引位置？

• 在學生映射表中，如何判斷是否包含某個學生id？

• 又該如何判斷是否包含某個學生物件？

• 如果把課程或學生對象，依照課程名稱或學生姓名排序又該怎麼辦?依照ID排序呢？

問題看起來很多很複雜，其實主要就是兩個部分：如何判斷集合中是否包含某個元素;如何把有序集合依照指定的規則進行排序。

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一、集合中contains方法的應用

對於第一個問題，集合提供了一個叫做contains的方法，這個方法就是用來判斷該集合是否包含某個元素，對於contains方法我們分別從List、Set、Map集合來看它的使用方法和注意事項。

1）List 中contains()方法－判斷List中課程中是否存在

 首先我們來寫一個測試方法來用contains方法來判斷List中課程是否存在：

 1 /* 2  * 测试List的contains方法 3  */ 4     public void testListContains(){ 5         //取得备选课程序列的第0个元素 6         Course cr=this.CoresesToSelect.get(0); 7         System.out.println("取得课程：" +cr.getId()+","+cr.getName()); 8         System.out.println("备选课程中是否包含课程："+cr.getName()+","+this.CoresesToSelect.contains(cr)); 9         //创建一个新的课程对象，它的id和name和cr一样10         Course cr2=new Course(cr.getId(),cr.getName());11         System.out.println("备选课程中是否包含课程："+cr2.getName()+","+this.CoresesToSelect.contains(cr2));12         //通过indexOf方法来取的某元素的索引位置13         if(CoresesToSelect.contains(cr2)){14             System.out.println("课程："+cr2.getName()+"的索引位置为："+CoresesToSelect.indexOf(cr2));15 16         }17     }

運行結果：

#結果分析：

從運行結果可以看出第一個「資料結構」課程呼叫contains方法回傳時true，而第二個「資料結構」課程呼叫contains方法回傳時false。為什麼同樣都是名為「資料結構」的課程為什麼會有兩種截然不同的結果？

第一個「資料結構」課程是從CoresesToSelect集合中取出來的，所以理所當然地CoresesToSelect集合中包含它，呼叫contains方法返回時true ；而第二個「資料結構」課程是new（新創建）的課程，系統開闢了另一個記憶體空間，雖然令它的名稱和第一個「資料結構」相同，但是對於系統來說是兩個不同的對象。 contains方法預設是比較引用物件記憶體位址的（雜湊碼），那麼如何才能使用相同名稱的課程來判斷List中是否包含該課程呢？

這裡我們需要來深入了解contains方法的原理，來幫助我們理解和使用contains方法。如下圖所示：

方法中的所有類別都是繼承於Object類，而在Object類別中有一個equals()方法，它是用來比較兩個物件是否相等的，關於equals()方法的詳解在我的其他部落格文章中，連結：

#然後我們來看看contains方法的內部原理是怎麼樣的。

如上圖所示，contains方法其實透過遍歷集合中的每個物件的equals方法來比較兩個物件是否相等，如果相等回傳true ，否則傳回false。而equals()預設是比較兩個物件的參考是否相等，如果我們要透過contains方法來比較兩個物件的值是否相等來判斷集合中是否含有一個對象，則必須重寫該物件的equals()方法。

下面以比較兩個課程物件的名稱是否一樣來重寫Course類別equals()方法，如：

 1 public void equals (Object obj) 2 { 3   if(this == obj)  // 指向同一个内存快 必然是相同的 4      returned true;  //为什么contains(course2) 返回的是false 原因就在在这里 只是比较了一下 引用的值是否相同 没有进一步的比较 内存块中的值 下就是对这里记性了改写 5   if (obj == null)  // 如果obj为空 就直接没有戏了 6      return false; 7   if(! (obj instanceof Course))  //如果两者的不属于同一类型则 也直接没戏了 8     return false; 9   //经过以上的这么多的比较 终于可以判断二者的值是不是相同了10   //首相要把objet型的obj转成 Course11   Course course = (Course)  obj；12   if( this.name == null )13   ｛14      if(course.name == null )15         return true;16      else return false;17    }18    else19    {20      if(this.name.equals(course.name)) return true;21      else return false;22    )23    //如果还有别的属性接着写24 }

重写完Course类的equals()方法后，我们重写运行一下程序，结果如下：

可以看到contains方法可以根据课程名称来判断是否包含该课程了。

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这里的indexOf()方法与lastIndexOf()方法实现原理和contains方法相似：

1、遍历调用每个元素的equals()方法，如果返回true则将次元素的索引返回；

2、如果有多个相同元素，则只返回第一个元素的索引；

3、lastIndexOf()方法则从最后一个元素开始遍历；

2）Set中contains()方法——判断Set中课程是否存在

 首先我们也来写一个测试方法来用contains方法来判断Set中课程是否存在：

 1     /* 2      * 测试Set的contains方法 3      */ 4     public void testSetContains(){ 5         System.out.println("请输入学生已选的课程名称："); 6         String cName=in.next(); 7         Course c=new Course(cName); 8         System.out.println("学生已选的课程是否包含课程："+cName+","+stu.getCourses().contains(c)); 9 10     }

运行结果：

这就奇怪了，我们不是已经重写了Course类的equals()方法吗？为什么在Set集合里调用contains方法还是返回false？

原来在HashSet里的contains方法和List里略有不同。它的原理如下图所示：

Set.contains(E e)工作原理是先调用从Object继承而来的hashCode方法，然后再调用equals()方法，如果hashCode相同，才会调用equals方法，只有两者都返回true，contains方法 才返回true。jvm运行时，给每个对象分配唯一一个标志身份的标志hashcode。众类鼻祖Object的hashCode()方法在默认情况下，判断哈希码是不是相同。即如同equals默认情况下比较的是二者是不是同一个内存快。Set集的contains方法，内部就是先调用hashCode再调用equals(）方法。很多情况要结合实际对hashCode进行改写。

这里给出我对hashCode的重写（系统自动生成）：

1 public int hashCode() {2         final int prime = 31;3         int result = 1;4         result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());5         return result;6     }

然后我们重写运行一下程序，结果如下：

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这里我总结一下List和Set中contains方法的注意事项：

1.list 与 set 中contain()方法调用机制：

list 中的contain()方法是拿到list中的每个对象来调用Object类中的equals()方法；

Set  中的contain()方法是拿到list中的每个元素来先调用hashcode()方法来返回哈希码值，当哈希码的值相等时，再调用equals()方法，当比较的元素此时也相同时，才会返回true。因此调用Set中的contain()方法时，需要对hashcode()方法及equals()方法进行重写。

2. == 和equals()两种比较方法，在使用时要注意：

1）对于==，如果作用于基本数据类型的变量，则直接比较其存储的 “值”是否相等；

　　　　      如果作用于引用类型的变量，则比较的是所指向的对象的地址。

2）对于equals方法，注意：equals方法不能作用于基本数据类型的变量。

如果没有对equals方法进行重写，则比较的是引用类型的变量所指向的对象的地址；诸如String、Date等类应该根据情况覆盖其父类或Object类中的equals()方法，否则默认的equals()方法功能与“==”相同。

3）Mapt中containsKey方法和containsValue方法——判断Map中是否包含指定的key和value

Map中通过containsKey()方法和containsValue()方法来判断键和值是否存在（已经重写Student类的Hashcode和equals方法，这里不再列出）：

 1 /* 2      * 测试Map中，是否包含某个key值或者某个value值 3      */ 4     public void ContainsKeyOrValue(){ 5         //在Map中，用containsKey方法，来判断是否包含某个key值 6         System.out.println("请输入学生id："); 7         String id =in.next(); 8         System.out.println("您输入的学生id为"+id+",Map中是否包含此id："+this.students.containsKey(id)); 9         if(students.containsKey(id)){10             System.out.println("对应的学生姓名："+students.get(id).getName());11 12         }13         //在Map中，用containsValue方法，来判断是否包含某个value值14         System.out.println("请输入学生姓名：");15         String name =in.next();16         Student st=new Student();17         st.setName(name);18         System.out.println("您输入的学生姓名为"+name+",Map中是否包含此姓名："+this.students.containsValue(st));19         if(students.containsValue(st)){20             21             Set<Entry<String, Student>> entrySet =students.entrySet();22             for(Entry<String, Student> entry:entrySet){23                 if(entry.getValue().getName().equals(name)){24                     System.out.println("对应的学生的id："+entry.getValue().getId());25                 }26 27             }28         }29 30     }

运行结果：

注意：

1.Map 中对对象进行了 Key 标记，通过 get（Key）可以取得对应的对象。

2.Map 的containsValue（）方法的参数是 Object 对象，因为Map 的 Value 值是对象元素。

3.Map 的containsKey（）方法取得 Map 映射的 Key 值。

4.Map中的containsValue()方法原理跟HashSet的contains（）相同，所以要重写Hashcode和equals方法。

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二、Collections工具类

对于第二个问题，java集合框架还有一个成员就是Collections工具类，这个工具类提供了很多操作集合的方法，其中sort()方法是很常见的方法，它能对有序集合按照默认规则进行排序。接下来我们通过实例来看看Collections工具类是如何通过sort()对List进行排序的。

我写了四个测试方法来测试sort（）方法，分别如下：

1）对Integer泛型的List进行排序

 1 /* 2      * 1.通过Collections.sort()方法，对Integer泛型的List进行排序 3      * 创建一个Integer泛型的List，插入十个100以内的不重复随机整数 4      * 调用Collections.sort()方法对其排序 5      */ 6     public void testSort1(){ 7         //创建一个Integer泛型的List，插入十个100以内的不重复随机整数 8         List<Integer> intList=new ArrayList<Integer>(); 9         int i=0;10         do{11             Random random=new Random();12             Integer n=random.nextInt(100);13             if(!intList.contains(n)){14                 intList.add(n);15                 System.out.println("成功添加整数："+n);16                 i++;17             }18         }while(i<10);19         System.out.println("----------排序前-----------");20         for(Integer t:intList){21             System.out.print(t+"  ");22         }23         System.out.println();24         //调用Collections.sort()方法对其排序25     26         System.out.println("----------排序后-----------");27         Collections.sort(intList);28         for(Integer t:intList){29             System.out.print(t+"  ");30         }31     }

运行结果：

这里我使用了Random类来获取随机数，Random类的出现，可以替代之前的Math.random方法；

Random类有很多方法：nextByte、nextDouble、nextInt、nextDouble、nextBoolean、nextFloat、nextLong，获取各种类型的随机数，但是没有nextShort和nextCharacter。

并且对于nextInt并且支持传入一个int类型参数，作为随机数的取值范围。

常见用法：nextInt对于从某一个String类型的对象中，获取一个随机位的字符很有用，

例如String str = "sdfsfsfsdsafdf"; Random r = new Random();char c = str.charAt(r.nextInt(str.length));

2）对String泛型的List进行排序

 1 /* 2      *2.对String泛型的List进行排序 3      * 创建一个String泛型的List，添加三个乱序的String 4      * 调用Collections.sort()方法对其排序 5      */ 6     public void testSort2(){ 7         //创建一个String泛型的List，添加三个乱序的String 8         List<String> strList=new ArrayList<String>(); 9         String[] str={"egesg","eDSGvdxbrb","23235sdvfsd"};10         strList.addAll(Arrays.asList(str));11         System.out.println("----------排序前-----------");12         for(String s:strList){13             System.out.print(s+",");14         }15         System.out.println();16     //调用Collections.sort()方法对其排序17         System.out.println("----------排序后-----------");18         Collections.sort(strList);19         for(String s:strList){20             System.out.print(s+",");21         }22     }

运行结果：

再写一个稍微复杂一点的例子：

 1 /* 2      * 3      * 创建一个String泛型的List，往其中添加十条随机字符串 4      * 每条字符串的长度为10以内的随机整数 5      * 每条字符串的每个字符都为随机生成的字符，字符可以重复 6      * 每条随机字符串不可以重复 7      * 调用Collections.sort()方法对其排序 8      */ 9     public String getRandomString(int size) {10         StringBuilder str= new StringBuilder();//可变字符串11         Random random=new Random();12         //存放所包含字符62位13         String  container = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789";14         for(int j=0;j<size;j++){15             str.append(container.charAt(random.nextInt(container.length()-1)));16         }17         return str.toString();18     }19     public void testSort3(){20     21         //创建一个String泛型的List22         List<String> strList=new ArrayList<String>();23         Random random=new Random();24         String str;25         for(int i=0;i<10;i++){//添加十条随机字符串26             do{27             int size=random.nextInt(10);//每条字符串的长度为10以内的随机整数28             str=getRandomString(size);29             }while(strList.contains(str)||str.length()==0);30             strList.add(str);31 32         }33         System.out.println("----------排序前-----------");34         for(String s:strList){35             System.out.println(s);36         }37         System.out.println();38     //调用Collections.sort()方法对其排序39         System.out.println("----------排序后-----------");40         Collections.sort(strList);41         for(String s:strList){42             System.out.println(s);43         }44     }

运行结果：

注意：

对于String类型的sort（）方法默认排序顺序为：

数字（0-9）--->大写字母（A-Z）--->小写字母（a-z）

3）对其他类型泛型的list进行排序，以，Student为例。

 1     /* 2      * 对其他类型泛型的list进行排序，以，Student为例。 3      */ 4     public void testSort4(){ 5         List<Student> stus=new ArrayList<Student>(); 6         Random random=new Random(); 7         stus.add(new Student(random.nextInt(1000)+"","Mike")); 8         stus.add(new Student(random.nextInt(1000)+"","Angela")); 9         stus.add(new Student(random.nextInt(1000)+"","Lucy"));10         System.out.println("----------排序前-----------");11         for(Student s:stus){12             System.out.println(s.getId()+","+s.getName()+" ");13         }14         System.out.println();15         System.out.println("----------排序后-----------");16         Collections.sort(stus);//程序编译出错17         for(Student s:stus){18             System.out.println(s.getId()+","+s.getName()+" ");19         }20         21     }

查看信息说是sort（）方法类型不匹配，无法对Student类型的List进行排序，为什么会这样呢？我们来看一下API的sort方法说明：

原来collection.sort（）方法对元素进行排序，列表中的元素都必需实现 Comparable 接口，否则不能使用 sort（）方法排序，那么Comparable 接口是什么，该如何实现呢？请往下看！

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三、Comparable & Comparator简介

在上述例子可以看到Collections工具类的sort()方法不能对Student类的List集合进行排序，通过查阅API我们知道因为Student类并没有继承Comparable & Comparator接口，Student类是不可比较的，所以编译器会报错。那么Comparable & Comparator这两个接口有什么不同呢？

compareable 是默认比较规则， comparator是临时比较规则

1.Comparable接口------可比较的

• 实现该接口表示：这个类的实例可以比较大小，可以进行自然排序

• 定义了默认的比较规则

• 其实现类需实现compareTo()方法

• comparaTo()方法返回正数表示大，负数表示小，0表示相等

2.Comparator接口-----比较工具接口

• 用于定义临时比较规则，而不是默认比较规则

• 其实现类需要实现compare()方法

compareTo()方法和compare()方法的返回值有三种：

• 返回0：两个对象相等

• 返回1：该对象大于比较的对象

• 返回-1：该对象小于比较的对象

那么我们给Student类加上Comparable接口和Comparator接口，规定默认规则是比较学生的id大小，临时规则是比较学生的姓名。代码如下：

注意：Comparable接口和Comparator接口后面都要加上泛型！！！

 1 public class Student implements Comparable<Student>,Comparator<Student>{ 2 .......//省略一段代码 3 @Override 4     public int compare(Student arg0, Student arg1) { 5         // TODO Auto-generated method stub 6         return arg0.name.compareTo(arg1.getName()); 7     } 8     @Override 9     public int compareTo(Student arg0) {10         // TODO Auto-generated method stub11         //默认与学生id比较12         return Integer.valueOf(this.getId()).compareTo(Integer.valueOf(arg0.getId()));13     }

再修改testSort4()方法，如下：

 1 /* 2      * 对其他类型泛型的list进行排序，以，Student为例。 3      */ 4     public void testSort4(){ 5         List<Student> stus=new ArrayList<Student>(); 6         Random random=new Random(); 7         stus.add(new Student(random.nextInt(1000)+"","Mike")); 8         stus.add(new Student(random.nextInt(1000)+"","Angela")); 9         stus.add(new Student(random.nextInt(1000)+"","Lucy"));10         System.out.println("----------排序前-----------");11         for(Student s:stus){12             System.out.println(s.getId()+","+s.getName()+" ");13         }14         System.out.println();15         System.out.println("----------排序后-----------");16         Collections.sort(stus);17         for(Student s:stus){18             System.out.println(s.getId()+","+s.getName()+" ");19         }20         System.out.println("----------根据姓名排序-----------");21         Collections.sort(stus,new Student());22         for(Student s:stus){23             System.out.println(s.getId()+","+s.getName()+" ");24         }25         26     }

運行結果：

注意：直接呼叫sort（集合）是使用預設的比較規則；呼叫sort的重載方法sort（集合，實現Comparator<類別名稱>介面的物件名稱）是使用臨時規則。

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讓沒有預設比較規則的類別進行比較的方法，步驟總結：

一、讓該類別實作Comparable介面：

1、在該類別中加上implements Comparable<類別名稱>。

2、實作.compareTo(類別名稱 物件名稱)方法，若this較大則傳回正值，若相等則傳回0，若this較小則傳回負值。 （各種類別都包含.compareTo()方法）

3、呼叫Collections.sort（物件名稱）進行排序。

二、讓該類別實作Comparator介面：

#1、新建一個類別加上implements Comparator<類別名稱>

2、實作.compare(類別名稱對象名1，類別名，物件名2)方法，若this較大則傳回正值，若相等則回傳0，若this較小則回傳負值。

3、呼叫Collections.sort（物件名，實作Comparator<類別名稱>介面的物件名稱）方法。

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 四、Java集合框架總結

在本篇的最後我們終於認全了Java集合框架，它包含如下內容：

Collection接口，Map接口，Collections工具類，Comparable接口，Comparator接口

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• 在淺到深出之Java集合框架（上）中了解了Collection介面；

• 在淺入深出Java集合框架（中）   中了解了Mao介面；

• 在本文中則了解了Collections工具類，Comparable接口，Comparator接口。

 本人只是寫了一點皮毛，想了解更多，請參考Java的API喔、、、