《Java程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用》課件08

內(nèi)容提要引入集合框架的原因IteratorCollectionListLinkedListArrayListVectorStackSetHashSetQueue引入集合框架的原因處理集合數(shù)據(jù)，Java中已經(jīng)有了數(shù)組，數(shù)組便于隨機(jī)訪問，效率高，但有如下缺點(diǎn)：（1）數(shù)組一旦分配了空間個(gè)數(shù)，其大小就不能再改變；（2）數(shù)組中所有元素的數(shù)據(jù)類型都必須相同；（3）不能對(duì)數(shù)組實(shí)施插入或者刪除操作；（4）無法判斷數(shù)組中實(shí)際存有多少元素，length只是告訴數(shù)組的容量。為了克服這些缺點(diǎn)，Java引入了集合框架，采用一系列集合對(duì)象來處理集合數(shù)據(jù)，這些集合對(duì)象就好比是一個(gè)容器，里面可以存放不同引用類型的數(shù)據(jù)，容器的大小也可以根據(jù)需要靈活調(diào)整，可以方便地把對(duì)象添加到容器中或從容器中刪除，故集合也稱為容器。集合框架概述集合框架劃分為兩大類：Collection和Map，后者中存儲(chǔ)的元素是key-value對(duì)，而前者中存儲(chǔ)的元素是單個(gè)的對(duì)象，不是key-value對(duì)。Collection接口有三個(gè)子接口：List（列表）、Set（集合）和Queue（隊(duì)列）。List強(qiáng)調(diào)了其內(nèi)元素的有序性，從而允許其內(nèi)有重復(fù)的元素；Set與數(shù)學(xué)上集合的概念相同，其內(nèi)的元素具有互異性和無序性；Queue就是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的隊(duì)列，強(qiáng)調(diào)先進(jìn)先出的操作順序。集合中存放的元素類型都為Object，而想在集合中使用基本數(shù)據(jù)類型，則需要使用其對(duì)應(yīng)的包裝類：boolean(Boolean)，byte(Byte)，char(Chararter)，short(Short)，int(Integer)，long(Long)，float(Float)，double(Double)。IteratorIterator是為遍歷集合提供的迭代器。Iterator取代了Enumeration。要掌握一個(gè)接口或類的使用，應(yīng)從如下幾個(gè)方面來把握，這是學(xué)習(xí)方法，請(qǐng)讀者務(wù)必掌握。（1）接口或類的聲明和功能說明。（2）類的構(gòu)造方法（接口沒有）。（3）接口或類的功能方法。Iterator的聲明是：publicinterfaceIterator<E>Iterator只有三個(gè)方法：（1）booleanhasNext()：如果仍有元素可以迭代，則返回true。（2）Enext()：返回迭代的下一個(gè)元素。（3）voidremove()：從迭代器指向的集合中移除迭代器返回的最后一個(gè)元素。CollectionCollection是最基本的集合接口。JDK提供的類都是繼承自Collection的“子接口”如List、Set、Queue。所有實(shí)現(xiàn)Collection接口的類都必須提供兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)造方法：一個(gè)是無參數(shù)的構(gòu)造方法，用于創(chuàng)建一個(gè)空的Collection；另一個(gè)是帶Collection參數(shù)的構(gòu)造方法，用于創(chuàng)建一個(gè)新的Collection.Collection聲明Collection的聲明如下：publicinterfaceCollection<E>extendsIterable<E>Collection方法（1）booleanadd(Ee)：向該容器中追加一個(gè)元素，追加成功則返回true，否則返回false。（2）voidclear()：刪除容器中的所有元素。（3）booleancontains(Objecto)：判斷容器是否含有對(duì)象o。（4）booleanisEmpty()：判斷此容器是否為空，若為空返回true，否則返回false。（5）Iterator<E>iterator()：把容器中的元素轉(zhuǎn)換為一個(gè)用于遍歷的Iterator對(duì)象。（6）booleanremove(Objecto)：從容器中刪除指定的元素，如果存在的話。（7）intsize()：返回容器中的元素?cái)?shù)。（8）Object[]toArray()：把容器中的元素轉(zhuǎn)換到數(shù)組中。（9）<T>T[]toArray(T[]a)：返回包含此集合中所有元素的數(shù)組。importjava.util.*;

2classT{

3publicstaticvoidmain(String[]args){

4Collection<String>c=newArrayList<String>();

5c.add("abc");

6c.add("def");

7

8//采用迭代器進(jìn)行遍歷

9Iterator<String>iter=c.iterator();

10while(iter.hasNext()){

11Strings=iter.next();

12System.out.println(s);

13}

14

15//也可以這樣遍歷

16for(Strings:c){

17System.out.println(s);

18}

19}

20}例程ListList是Collection的一個(gè)子接口，List強(qiáng)調(diào)了元素的有序性，不強(qiáng)調(diào)元素的互異性。List的聲明為：publicinterfaceList<E>extendsCollection<E>List方法（1）voidadd(intindex,Eelement)：在列表的指定位置插入指定元素。（2）Eget(intindex)：返回列表中指定索引位置的元素，索引從0開始。（3）ListIterator<E>listIterator()：返回此列表元素的列表迭代器（按適當(dāng)順序）。（4）Eremove(intindex)：移除列表中指定位置的元素（可選操作）。（5）Eset(intindex,Eelement)：用指定元素替換列表中指定位置的元素。（6）List<E>subList(intfromIndex,inttoIndex)：返回從fromIndex（含）到toIndex（不含）的子列表。List接口實(shí)現(xiàn)類實(shí)現(xiàn)List接口的常用類有LinkedList、ArrayList、Vector和Stack。LinkedList類從名字可以看出LinkedList采用鏈表作為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)所有鏈表操作。除了實(shí)現(xiàn)List接口外，LinkedList類還為在鏈表的開頭及結(jié)尾的get、remove和insert元素提供了統(tǒng)一的命名方法。這些操作允許將鏈接鏈表用作堆棧（Stack）、隊(duì)列（Queue）或雙端隊(duì)列（Deque）。LinkedList構(gòu)造方法LinkedList類的構(gòu)造方法：LinkedList()：構(gòu)造一個(gè)空列表。LinkedList(Collection<?extendsE>c)：構(gòu)造一個(gè)包含指定Collection中的元素的列表，這些元素按其collection的迭代器返回的順序排列。LinkedList功能方法（1）booleanadd(Ee)：將指定元素添加到此列表的結(jié)尾。（2）voidadd(intindex,Eelement)：在此列表中指定的位置插入指定的元素。（3）voidaddFirst(Ee)：將指定元素插入此列表的開頭。（4）voidaddLast(Ee)：將指定元素添加到此列表的結(jié)尾。（5）Eelement()：獲取但不移除此列表的頭（第一個(gè)元素）。（6）Eget(intindex)：返回此列表中指定位置處的元素。（7）EgetFirst()：返回此列表的第一個(gè)元素。（8）EgetLast()：返回此列表的最后一個(gè)元素。（9）intindexOf(Objecto)：返回首次出現(xiàn)的指定元素的索引，若無該元素，則返回-1。（10）booleanoffer(Ee)：將指定元素添加到此列表的末尾（最后一個(gè)元素）。（11）booleanofferFirst(Ee)：在此列表的開頭插入指定的元素。（12）booleanofferLast(Ee)：在此列表末尾插入指定的元素。（13）Epeek()：獲取但不移除此列表的頭（第一個(gè)元素）。（14）EpeekFirst()：獲取但不移除此列表的首元素；若列表為空，則返回null。（15）EpeekLast()：獲取但不移除此列表的尾元素；若列表為空，則返回null。（16）Epoll()：獲取并移除此列表的頭（第一個(gè)元素）。（17）EpollFirst()：獲取并移除此列表的首元素；若列表為空，則返回null。（18）EpollLast()：獲取并移除此列表的尾元素；若列表為空，則返回null。（19）Epop()：從此列表所表示的堆棧處彈出一個(gè)元素。（20）voidpush(Ee)：將元素推入此列表所表示的堆棧。（21）Eremove()：獲取并移除此列表的頭（第一個(gè)元素）。（22）Eremove(intindex)：移除此列表中指定位置處的元素。（23）Eset(intindex,Eelement)：將此列表中指定位置的元素替換為指定的元素。ArrayList類ArrayList實(shí)現(xiàn)了可變大小的數(shù)組。它允許存儲(chǔ)所有元素，包括null。每個(gè)ArrayList實(shí)例都有一個(gè)容量（Capacity），即用于存儲(chǔ)元素?cái)?shù)組的大小。這個(gè)容量可隨著不斷添加新元素而自動(dòng)增加，但是增長算法并沒有定義。當(dāng)需要插入大量元素時(shí)，在插入前可以調(diào)用ensureCapacity方法來增加ArrayList的容量以提高插入效率。此類大致上等同于Vector類，除了此類不是多線程同步的，從而該類的方法執(zhí)行速度要比Vector快。ArrayList構(gòu)造方法構(gòu)造方法如下：ArrayList()：構(gòu)造一個(gè)空列表，其容量大小采用默認(rèn)值。ArrayList(Collection<?extendsE>c)：構(gòu)造一個(gè)包含指定collection的元素的列表，這些元素是按照該Collection的迭代器返回的順序排列的。ArrayList(intinitialCapacity)：構(gòu)造一個(gè)具有指定初始容量的空列表。ArrayList功能方法booleanadd(Ee)voidadd(intindex,Eelement)voidclear()Objectclone()booleancontains(Objecto)voidensureCapacity(intminCapacity)Eget(intindex)intindexOf(Objecto)booleanisEmpty()intlastIndexOf(Objecto)Eremove(intindex)booleanremove(Objecto)intsize()Object[]toArray()<T>T[]toArray(T[]a)voidtrimToSize()Vector類Vector非常類似ArrayList，但Vector是同步的。由Vector創(chuàng)建的Iterator雖然和ArrayList創(chuàng)建的Iterator是同一接口，但是，因?yàn)閂ector是同步的，當(dāng)一個(gè)Iterator被創(chuàng)建而且正在被使用，若另一個(gè)線程改變了Vector的狀態(tài)（例如，添加或刪除了一些元素），這時(shí)調(diào)用Iterator的方法時(shí)將拋出ConcurrentModificationException，因此必須捕獲該異常。ArrayList不是同步的，故速度快于Vector，但安全性不及Vector。Stack類Stack的聲明為：publicclassStack<E>extendsVector<E>Stack是Vector的子類，實(shí)現(xiàn)一個(gè)后進(jìn)先出的棧（一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）。Stack類提供了棧操作方法：Epush(Eitem)//入棧

Epop()//出棧

Epeek()//得到棧頂?shù)脑?/p>

booleanempty()//測(cè)試堆棧是否為空

intsearch(Objectobj)//檢測(cè)一個(gè)元素在堆棧中的位置，以1為基數(shù)；

//返回值-1表示此對(duì)象不在堆棧中Set/HashSet/QueueSetSet是Collection的子接口，描述了數(shù)學(xué)上的集合概念，強(qiáng)調(diào)了所存儲(chǔ)元素的互異性。Set中的方法同Collection。HashSet類HashSet類實(shí)現(xiàn)了Set接口，由哈希表支持。它不保證Set的遍歷順序；特別是它不保證該順序恒久不變。此類允許使用null元素。QueueQueue隊(duì)列，是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，遵循先進(jìn)先出的操作原則，是從JDK1.5開始新加入的，Queue繼承了Collection接口。MapMap存儲(chǔ)的是key-value對(duì)，Map中的key具有互異性。Map有兩種比較常用的實(shí)現(xiàn)：HashMap、HashTable和TreeMap。它們都有同樣的基本接口Map，但是行為特性各不相同，這表現(xiàn)在效率、鍵值對(duì)的保存及呈現(xiàn)次序、映射表如何在多線程程序中工作和判定“key”等價(jià)的策略這些方面。Map的聲明為：publicinterfaceMap<K,V>。其基本方法是put()和get()。性能是映射表中的一個(gè)重要問題，當(dāng)在get()中使用線性搜索時(shí)，執(zhí)行速度會(huì)相當(dāng)慢，而要提高速度，就要使用HashMap。HashMap/Hashtable類HashMap使用了散列碼來取代線性搜索鍵，這極大提高了HashMap的性能。下面例子演示了HashMap的用法：1importjava.util.*;

2classT{

3publicstaticvoidmain(String[]args){

4Map<String,Integer>m=newHashMap<String,Integer>();

5m.put("a",1);

6m.put("b",2);

7m.put("c",3);

8Set<String>s=m.keySet();

9for(Stringkey:s){

10System.out.println(key+":"+m.get(key));

11}

12}

13}二者的比較Hashtable與HashMap功能類似，不同點(diǎn)在于：HashMap不是線程同步的，但允許使用null鍵和null值；而Hashtable則恰好相反。HashMap不是線程同步的，因此HashMap的執(zhí)行速度比Hashtable快，但線程安全度沒有保障。Properties類java.util.Properties是java.util.Hashtable的子類，用于表示key-value的屬性集合，這里要求key與value的類型都是String類型，而Hashtable要求key和value的類型都是Object。Properties對(duì)象是properties文件的一個(gè)內(nèi)存對(duì)象映射。所謂properties文件是一個(gè)純文本文件，其文件名的后綴為.properties，文件內(nèi)容的格式是每行一對(duì)key-value屬性，其中以#開頭的行為注釋，如下：1#這是注釋行。

2name=Zhangsan

3key1=abc

4k.k.k=def

5animal.dog=狗注意在“=”的兩邊不能有空格字符。把上面的內(nèi)容存入文件perties，以備后面的例程使用。properties文件在程序中有很多用途，例如可以用于軟件的配置文件，也可以用作軟件界面的文字資源等，在GUI編程中的國際化（I18N）界面采用的就是properties文件，詳見11.9節(jié)?？梢允褂肞roperties類中的如下方法讀寫properties文件：load(Reader)/store(Writer,String)//使用unicode字符編碼

load(InputStream)/store(OutputStream,String)//功能同上，但不涉及字符編碼問題由于properties文件是純文本字符文件，所以通常采用方法load(Reade