1.Set集合

1.1Set集合概述和特点【应用】

  • 不可以存储重复元素
  • 没有索引,不能使用普通for循环遍历

1.2Set集合的使用【应用】

存储字符串并遍历

  1. public class MySet1 {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. //创建集合对象
  4. Set<String> set = new TreeSet<>();
  5. //添加元素
  6. set.add("ccc");
  7. set.add("aaa");
  8. set.add("aaa");
  9. set.add("bbb");
  10. // for (int i = 0; i < set.size(); i++) {
  11. // //Set集合是没有索引的,所以不能使用通过索引获取元素的方法
  12. // }
  13. //遍历集合
  14. Iterator<String> it = set.iterator();
  15. while (it.hasNext()){
  16. String s = it.next();
  17. System.out.println(s);
  18. }
  19. System.out.println("-----------------------------------");
  20. for (String s : set) {
  21. System.out.println(s);
  22. }
  23. }
  24. }

2.TreeSet集合

2.1TreeSet集合概述和特点【应用】

  • 不可以存储重复元素
  • 没有索引
  • 可以将元素按照规则进行排序
    • TreeSet():根据其元素的自然排序进行排序
    • TreeSet(Comparator comparator) :根据指定的比较器进行排序

2.2TreeSet集合基本使用【应用】

存储Integer类型的整数并遍历

  1. public class TreeSetDemo01 {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. //创建集合对象
  4. TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<Integer>();
  5. //添加元素
  6. ts.add(10);
  7. ts.add(40);
  8. ts.add(30);
  9. ts.add(50);
  10. ts.add(20);
  11. ts.add(30);
  12. //遍历集合
  13. for(Integer i : ts) {
  14. System.out.println(i);
  15. }
  16. }
  17. }

2.3自然排序Comparable的使用【应用】

  • 案例需求
    • 存储学生对象并遍历,创建TreeSet集合使用无参构造方法
    • 要求:按照年龄从小到大排序,年龄相同时,按照姓名的字母顺序排序
  • 实现步骤
    1. 使用空参构造创建TreeSet集合
      • 用TreeSet集合存储自定义对象,无参构造方法使用的是自然排序对元素进行排序的
    2. 自定义的Student类实现Comparable接口
      • 自然排序,就是让元素所属的类实现Comparable接口,重写compareTo(T o)方法
    3. 重写接口中的compareTo方法
      • 重写方法时,一定要注意排序规则必须按照要求的主要条件和次要条件来写
  • 代码实现
    学生类
    测试类

    1. public class Student implements Comparable<Student>{
    2. private String name;
    3. private int age;
    4. public Student() {
    5. }
    6. public Student(String name, int age) {
    7. this.name = name;
    8. this.age = age;
    9. }
    10. public String getName() {
    11. return name;
    12. }
    13. public void setName(String name) {
    14. this.name = name;
    15. }
    16. public int getAge() {
    17. return age;
    18. }
    19. public void setAge(int age) {
    20. this.age = age;
    21. }
    22. @Override
    23. public String toString() {
    24. return "Student{" +
    25. "name='" + name + '\'' +
    26. ", age=" + age +
    27. '}';
    28. }
    29. @Override
    30. public int compareTo(Student o) {
    31. //按照对象的年龄进行排序
    32. //主要判断条件: 按照年龄从小到大排序
    33. int result = this.age - o.age;
    34. //次要判断条件: 年龄相同时,按照姓名的字母顺序排序
    35. result = result == 0 ? this.name.compareTo(o.getName()) : result;
    36. return result;
    37. }
    38. }
    1. public class MyTreeSet2 {
    2. public static void main(String[] args) {
    3. //创建集合对象
    4. TreeSet<Student> ts = new TreeSet<>();
    5. //创建学生对象
    6. Student s1 = new Student("zhangsan",28);
    7. Student s2 = new Student("lisi",27);
    8. Student s3 = new Student("wangwu",29);
    9. Student s4 = new Student("zhaoliu",28);
    10. Student s5 = new Student("qianqi",30);
    11. //把学生添加到集合
    12. ts.add(s1);
    13. ts.add(s2);
    14. ts.add(s3);
    15. ts.add(s4);
    16. ts.add(s5);
    17. //遍历集合
    18. for (Student student : ts) {
    19. System.out.println(student);
    20. }
    21. }
    22. }

2.4比较器排序Comparator的使用【应用】

  • 案例需求
    • 存储老师对象并遍历,创建TreeSet集合使用带参构造方法
    • 要求:按照年龄从小到大排序,年龄相同时,按照姓名的字母顺序排序
  • 实现步骤
    • 用TreeSet集合存储自定义对象,带参构造方法使用的是比较器排序对元素进行排序的
    • 比较器排序,就是让集合构造方法接收Comparator的实现类对象,重写compare(T o1,T o2)方法
    • 重写方法时,一定要注意排序规则必须按照要求的主要条件和次要条件来写
  • 代码实现
    老师类
    测试类

    1. public class Teacher {
    2. private String name;
    3. private int age;
    4. public Teacher() {
    5. }
    6. public Teacher(String name, int age) {
    7. this.name = name;
    8. this.age = age;
    9. }
    10. public String getName() {
    11. return name;
    12. }
    13. public void setName(String name) {
    14. this.name = name;
    15. }
    16. public int getAge() {
    17. return age;
    18. }
    19. public void setAge(int age) {
    20. this.age = age;
    21. }
    22. @Override
    23. public String toString() {
    24. return "Teacher{" +
    25. "name='" + name + '\'' +
    26. ", age=" + age +
    27. '}';
    28. }
    29. }
    1. public class MyTreeSet4 {
    2. public static void main(String[] args) {
    3. //创建集合对象
    4. TreeSet<Teacher> ts = new TreeSet<>(new Comparator<Teacher>() {
    5. @Override
    6. public int compare(Teacher o1, Teacher o2) {
    7. //o1表示现在要存入的那个元素
    8. //o2表示已经存入到集合中的元素
    9. //主要条件
    10. int result = o1.getAge() - o2.getAge();
    11. //次要条件
    12. result = result == 0 ? o1.getName().compareTo(o2.getName()) : result;
    13. return result;
    14. }
    15. });
    16. //创建老师对象
    17. Teacher t1 = new Teacher("zhangsan",23);
    18. Teacher t2 = new Teacher("lisi",22);
    19. Teacher t3 = new Teacher("wangwu",24);
    20. Teacher t4 = new Teacher("zhaoliu",24);
    21. //把老师添加到集合
    22. ts.add(t1);
    23. ts.add(t2);
    24. ts.add(t3);
    25. ts.add(t4);
    26. //遍历集合
    27. for (Teacher teacher : ts) {
    28. System.out.println(teacher);
    29. }
    30. }
    31. }

2.4两种比较方式总结【理解】

  • 两种比较方式小结
    • 自然排序: 自定义类实现Comparable接口,重写compareTo方法,根据返回值进行排序
    • 比较器排序: 创建TreeSet对象的时候传递Comparator的实现类对象,重写compare方法,根据返回值进行排序
    • 在使用的时候,默认使用自然排序,当自然排序不满足现在的需求时,必须使用比较器排序
  • 两种方式中关于返回值的规则
    • 如果返回值为负数,表示当前存入的元素是较小值,存左边
    • 如果返回值为0,表示当前存入的元素跟集合中元素重复了,不存
    • 如果返回值为正数,表示当前存入的元素是较大值,存右边

3.数据结构

3.1二叉树【理解】

  • 二叉树的特点
    • 二叉树中,任意一个节点的度要小于等于2
      • 节点: 在树结构中,每一个元素称之为节点
      • 度: 每一个节点的子节点数量称之为度
  • 二叉树结构图
    image.png

3.2二叉查找树【理解】

  • 二叉查找树的特点
    • 二叉查找树,又称二叉排序树或者二叉搜索树
    • 每一个节点上最多有两个子节点
    • 左子树上所有节点的值都小于根节点的值
    • 右子树上所有节点的值都大于根节点的值
  • 二叉查找树结构图
    image.png
  • 二叉查找树和二叉树对比结构图
    image.png
  • 二叉查找树添加节点规则
    • 小的存左边
    • 大的存右边
    • 一样的不存

image.png

3.3平衡二叉树【理解】

  • 平衡二叉树的特点
    • 二叉树左右两个子树的高度差不超过1
    • 任意节点的左右两个子树都是一颗平衡二叉树
  • 平衡二叉树旋转
    • 旋转触发时机
      • 当添加一个节点之后,该树不再是一颗平衡二叉树
    • 左旋
      • 就是将根节点的右侧往左拉,原先的右子节点变成新的父节点,并把多余的左子节点出让,给已经降级的根节点当右子节点

image.pngimage.png

  • 右旋
    • 就是将根节点的左侧往右拉,左子节点变成了新的父节点,并把多余的右子节点出让,给已经降级根节点当左子节点
      image.png
      image.png
    • 平衡二叉树和二叉查找树对比结构图
      image.png
    • 平衡二叉树旋转的四种情况
  • 左左
    • 左左: 当根节点左子树的左子树有节点插入,导致二叉树不平衡
    • 如何旋转: 直接对整体进行右旋即可
      image.png
  • 左右
    • 左右: 当根节点左子树的右子树有节点插入,导致二叉树不平衡
    • 如何旋转: 先在左子树对应的节点位置进行左旋,在对整体进行右旋
      image.png
  • 右右
    • 右右: 当根节点右子树的右子树有节点插入,导致二叉树不平衡
    • 如何旋转: 直接对整体进行左旋即可
      image.png
  • 右左
    • 右左:当根节点右子树的左子树有节点插入,导致二叉树不平衡
    • 如何旋转: 先在右子树对应的节点位置进行右旋,在对整体进行左旋
      image.png

3.4红黑树【理解】

  • 红黑树的特点
    • 平衡二叉B树
    • 每一个节点可以是红或者黑
    • 红黑树不是高度平衡的,它的平衡是通过”自己的红黑规则”进行实现的
  • 红黑树的红黑规则有哪些
    1. 每一个节点或是红色的,或者是黑色的
    2. 根节点必须是黑色
    3. 如果一个节点没有子节点或者父节点,则该节点相应的指针属性值为Nil,这些Nil视为叶节点,每个叶节点(Nil)是黑色的
      1. 如果某一个节点是红色,那么它的子节点必须是黑色(不能出现两个红色节点相连 的情况)
    4. 对每一个节点,从该节点到其所有后代叶节点的简单路径上,均包含相同数目的黑色节点
      image.png
  • 红黑树添加节点的默认颜色
    • 添加节点时,默认为红色,效率高
      image.png
  • 红黑树添加节点后如何保持红黑规则
    • 根节点位置
      • 直接变为黑色
    • 非根节点位置
      • 父节点为黑色
        • 不需要任何操作,默认红色即可
      • 父节点为红色
        • 叔叔节点为红色
          1. 将”父节点”设为黑色,将”叔叔节点”设为黑色
          2. 将”祖父节点”设为红色
          3. 如果”祖父节点”为根节点,则将根节点再次变成黑色
        • 叔叔节点为黑色
          1. 将”父节点”设为黑色
          2. 将”祖父节点”设为红色
          3. 以”祖父节点”为支点进行旋转

3.5成绩排序案例【应用】

  • 案例需求
    • 用TreeSet集合存储多个学生信息(姓名,语文成绩,数学成绩,英语成绩),并遍历该集合
    • 要求: 按照总分从高到低出现
  • 代码实现
    学生类
    测试类

    1. public class Student implements Comparable<Student> {
    2. private String name;
    3. private int chinese;
    4. private int math;
    5. private int english;
    6. public Student() {
    7. }
    8. public Student(String name, int chinese, int math, int english) {
    9. this.name = name;
    10. this.chinese = chinese;
    11. this.math = math;
    12. this.english = english;
    13. }
    14. public String getName() {
    15. return name;
    16. }
    17. public void setName(String name) {
    18. this.name = name;
    19. }
    20. public int getChinese() {
    21. return chinese;
    22. }
    23. public void setChinese(int chinese) {
    24. this.chinese = chinese;
    25. }
    26. public int getMath() {
    27. return math;
    28. }
    29. public void setMath(int math) {
    30. this.math = math;
    31. }
    32. public int getEnglish() {
    33. return english;
    34. }
    35. public void setEnglish(int english) {
    36. this.english = english;
    37. }
    38. public int getSum() {
    39. return this.chinese + this.math + this.english;
    40. }
    41. @Override
    42. public int compareTo(Student o) {
    43. // 主要条件: 按照总分进行排序
    44. int result = o.getSum() - this.getSum();
    45. // 次要条件: 如果总分一样,就按照语文成绩排序
    46. result = result == 0 ? o.getChinese() - this.getChinese() : result;
    47. // 如果语文成绩也一样,就按照数学成绩排序
    48. result = result == 0 ? o.getMath() - this.getMath() : result;
    49. // 如果总分一样,各科成绩也都一样,就按照姓名排序
    50. result = result == 0 ? o.getName().compareTo(this.getName()) : result;
    51. return result;
    52. }
    53. }
    1. public class TreeSetDemo {
    2. public static void main(String[] args) {
    3. //创建TreeSet集合对象,通过比较器排序进行排序
    4. TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>();
    5. //创建学生对象
    6. Student s1 = new Student("jack", 98, 100, 95);
    7. Student s2 = new Student("rose", 95, 95, 95);
    8. Student s3 = new Student("sam", 100, 93, 98);
    9. //把学生对象添加到集合
    10. ts.add(s1);
    11. ts.add(s2);
    12. ts.add(s3);
    13. //遍历集合
    14. for (Student s : ts) {
    15. System.out.println(s.getName() + "," + s.getChinese() + "," + s.getMath() + "," + s.getEnglish() + "," + s.getSum());
    16. }
    17. }
    18. }

4.HashSet集合

4.1HashSet集合概述和特点【应用】

  • 底层数据结构是哈希表
  • 存取无序
  • 不可以存储重复元素
  • 没有索引,不能使用普通for循环遍历

4.2HashSet集合的基本应用【应用】

存储字符串并遍历

  1. public class HashSetDemo {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. //创建集合对象
  4. HashSet<String> set = new HashSet<String>();
  5. //添加元素
  6. set.add("hello");
  7. set.add("world");
  8. set.add("java");
  9. //不包含重复元素的集合
  10. set.add("world");
  11. //遍历
  12. for(String s : set) {
  13. System.out.println(s);
  14. }
  15. }
  16. }

4.3哈希值【理解】

  • 哈希值简介
    是JDK根据对象的地址或者字符串或者数字算出来的int类型的数值
  • 如何获取哈希值
    Object类中的public int hashCode():返回对象的哈希码值
  • 哈希值的特点
    • 同一个对象多次调用hashCode()方法返回的哈希值是相同的
    • 默认情况下,不同对象的哈希值是不同的。而重写hashCode()方法,可以实现让不同对象的哈希值相同

4.4哈希表结构【理解】

  • JDK1.8以前
    数组 + 链表
    image.png
  • JDK1.8以后
    • 节点个数少于等于8个
      数组 + 链表
    • 节点个数多于8个
      数组 + 红黑树

image.png

4.5HashSet集合存储学生对象并遍历【应用】

  • 案例需求
    • 创建一个存储学生对象的集合,存储多个学生对象,使用程序实现在控制台遍历该集合
    • 要求:学生对象的成员变量值相同,我们就认为是同一个对象
  • 代码实现
    学生类
    测试类

    1. public class Student {
    2. private String name;
    3. private int age;
    4. public Student() {
    5. }
    6. public Student(String name, int age) {
    7. this.name = name;
    8. this.age = age;
    9. }
    10. public String getName() {
    11. return name;
    12. }
    13. public void setName(String name) {
    14. this.name = name;
    15. }
    16. public int getAge() {
    17. return age;
    18. }
    19. public void setAge(int age) {
    20. this.age = age;
    21. }
    22. @Override
    23. public boolean equals(Object o) {
    24. if (this == o) return true;
    25. if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
    26. Student student = (Student) o;
    27. if (age != student.age) return false;
    28. return name != null ? name.equals(student.name) : student.name == null;
    29. }
    30. @Override
    31. public int hashCode() {
    32. int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
    33. result = 31 * result + age;
    34. return result;
    35. }
    36. }
    1. public class HashSetDemo02 {
    2. public static void main(String[] args) {
    3. //创建HashSet集合对象
    4. HashSet<Student> hs = new HashSet<Student>();
    5. //创建学生对象
    6. Student s1 = new Student("林青霞", 30);
    7. Student s2 = new Student("张曼玉", 35);
    8. Student s3 = new Student("王祖贤", 33);
    9. Student s4 = new Student("王祖贤", 33);
    10. //把学生添加到集合
    11. hs.add(s1);
    12. hs.add(s2);
    13. hs.add(s3);
    14. hs.add(s4);
    15. //遍历集合(增强for)
    16. for (Student s : hs) {
    17. System.out.println(s.getName() + "," + s.getAge());
    18. }
    19. }
    20. }
  • 总结
    HashSet集合存储自定义类型元素,要想实现元素的唯一,要求必须重写hashCode方法和equals方法