day05 泛型,数据结构,List,Set

今日目标

  • 泛型使用
  • 数据结构
  • List
  • Set

1 泛型

1.1 泛型的介绍

  • 泛型是一种类型参数，专门用来保存类型用的

    • 最早接触泛型是在ArrayList，这个E就是所谓的泛型了。使用ArrayList时，只要给E指定某一个类型，里面所有用到泛型的地方都会被指定对应的类型

1.2 使用泛型的好处

  • 不用泛型带来的问题

    • 集合若不指定泛型，默认就是Object。存储的元素类型自动提升为Object类型。获取元素时得到的都是Object，若要调用特有方法需要转型，给我们编程带来麻烦.

  • 使用泛型带来的好处

    • 可以在编译时就对类型做判断，避免不必要的类型转换操作，精简代码，也避免了因为类型转换导致的代码异常
  1.  //泛型没有指定类型，默认就是Object
  2. ArrayList list = new ArrayList();
  3. list.add("Hello");
  4. list.add("World");
  5. list.add(100);
  6. list.add(false);
  7. //集合中的数据就比较混乱，会给获取数据带来麻烦
  8. for (Object obj : list) {
  9.     String str = (String) obj;
  10.     //当遍历到非String类型数据，就会报异常出错
  11.     System.out.println(str + "长度为：" + str.length());
  12. }

1.3 泛型的注意事项

  • 泛型在代码运行时，泛型会被擦除。后面学习反射的时候，可以实现在代码运行的过程中添加其他类型的数据到集合

    • 泛型只在编译时期限定数据的类型 , 在运行时期会被擦除

1.4 自定义泛型类

  • 当一个类定义其属性的时候，不确定具体是什么类型时，就可以使用泛型表示该属性的类型

  • 定义的格式
  • 在类型名后面加上一对尖括号，里面定义泛型。一般使用一个英文大写字母表示，如果有多个泛型使用逗号分隔
  • public class 类名<泛型名>{ … }
    1. 举例 : 
    2. public class Student<X,Y>{  
    3. X  xObj; 
    4. }
  • 泛型的确定
  • 当创建此泛型类是 , 确定泛型类中泛型的具体数据类型
    • 练习
  1. package com.itheima.genericity_demo.genericity_class;
  3. import java.time.Period;
  5. /*
  6.     需求 : 定义一个人类，定义一个属性表示爱好，但是具体爱好是什么不清楚，可能是游泳，乒乓，篮球。
  7.  */
  8. public class GenericityDemo {
  9.     public static void main(String[] args) {
  10.         Person<BasketBall> person = new Person<>();
  11.         person.setHobby(new BasketBall());
  13.         Person<Swim> person2 = new Person<>();
  14.         person2.setHobby(new Swim());
  16.         Person person3 = new Person<>();// 如果没有指定泛型 , 那么默认使用Object数据类型
  17.     }
  18. }
  20. class Person<H> {
  21.     // 定义属性表达爱好
  22.     private H hobby;
  25.     public H getHobby() {
  26.         return hobby;
  27.     }
  29.     public void setHobby(H hobby) {
  30.         this.hobby = hobby;
  31.     }
  32. }
  34. class Swim {
  35. }
  37. class PingPang {
  38. }
  40. class BasketBall {
  41. }

1.3 自定义泛型接口

  • 当定义接口时，内部方法中其参数类型，返回值类型不确定时，就可以使用泛型替代了。

  • 定义泛型接口
  • 在接口后面加一对尖括号 , 尖括号中定义泛型 , 一般使用大写字母表示, 多个泛型用逗号分隔
  • public interface<泛型名> { … }
  • 举例 :
    1. public interface Collection<E>{
    2. public boolean add(E e);
    3. }
  • 泛型的确定
  • 实现类去指定泛型接口的泛型
  • 实现了不去指定泛型接口的泛型 , 进行延续泛型 , 回到泛型类的使用
  1. package com.itheima.genericity_demo.genericity_interface;
  2. /*
  3.     需求:
  4.     模拟一个Collection接口，表示集合，集合操作的数据不确定。
  5.     定义一个接口MyCollection具体表示。
  7.  */
  8. // 泛型接口
  9. public interface MyCollection<E> {
  10.     // 添加功能
  11.     public abstract void add(E e);
  12.     // 删除功能
  13.     public abstract void remove(E e);
  14. }
  16. // 指定泛型的第一种方式 : 让实现类去指定接口的泛型
  17. class MyCollectionImpl1 implements MyCollection<String>{
  18.     @Override
  19.     public void add(String s) {
  21.     }
  22.     @Override
  23.     public void remove(String s) {
  25.     }
  26. }
  27. // 指定泛型的第二种方式 : 实现类不确定泛型,延续泛型,回到泛型类的使用
  28. class MyCollectionImpl2<E> implements MyCollection<E>{
  30.     @Override
  31.     public void add(E a) {
  33.     }
  35.     @Override
  36.     public void remove(E a) {
  38.     }
  39. }

1.4 自定义泛型方法

  • 当定义方法时，方法中参数类型，返回值类型不确定时，就可以使用泛型替代了

  • 泛型方法的定义
  • 可以在方法的返回值类型前定义泛型
  • 格式 : public <泛型名> 返回值类型 方法名(参数列表){ … }
  • 举例 : public void show(T t) { … }
    • 泛型的确定
  • 当调用一个泛型方法 , 传入的参数是什么类型, 那么泛型就会被确定
    • 练习
  1. package com.itheima.genericity_demo.genericity_method;
  3. import java.util.ArrayList;
  4. import java.util.Arrays;
  6. public class Test {
  7.     public static void main(String[] args) {
  8.         // Collection集合中 : public <T> T[] toArray(T[] a) : 把集合中的内容存储到一个数组中 , 进行返回
  9.         ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
  10.         list.add("abc");
  11.         list.add("ads");
  12.         list.add("qwe");
  13.         String[] array = list.toArray(new String[list.size()]);
  14.         System.out.println(Arrays.toString(array));
  15.     }
  17.     // 接收一个集合 , 往集合中添加三个待指定类型的元素
  18.     public static <X> void addElement(ArrayList<X> list, X x1, X x2, X x3) {
  19.         list.add(x1);
  20.         list.add(x2);
  21.         list.add(x3);
  22.     }
  23. }

1.5 通配符

  • 当我们对泛型的类型确定不了，而是表达的可以是任意类型，可以使用泛型通配符给定
    符号就是一个问号：? 表示任意类型，用来给泛型指定的一种通配值。如下
  1. public static void shuffle(List<?> list){
  2.    //…
  3. } 
  5. 说明：该方法时来自工具类Collections中的一个方法，用来对存储任意类型数据的List集合进行乱序

  • 泛型通配符结合集合使用

    • 泛型通配符搭配集合使用一般在方法的参数中比较常见。在集合中泛型是不支持多态的，如果为了匹配任意类型，我们就会使用泛型通配符了。

    • 方法中的参数是一个集合,集合如果携带了通配符，要特别注意如下

      • 集合的类型会提升为Object类型
      • 方法中的参数是一个集合,集合如果携带了通配符,那么此集合不能进行添加和修改操作 , 可以删除和获取 ```java package com.itheima.genericity_demo;

import java.util.ArrayList; import java.util.List;

public class Demo { public static void main(String[] args) { ArrayList list = new ArrayList<>(); list.add(“abc”); list.add(“asd”); list.add(“qwe”); // 方法的参数是一个集合 , 集合的泛型是一个通配符 , 可以接受任意类型元素的集合 show(list); }

  1. public static void show(List<?> list) {
  2.     // 如果集合的泛型是一个通配符 , 那么集合中元素以Object类型存在
  3.     Object o = list.get(0);
  5.     // 如果集合的泛型是一个通配符 , 那么此集合不能进行添加和修改操作 , 可以删除和获取
  6.     // list.add(??);
  8.     // 删除可以
  9.     list.remove(0);
  10.     // 获取元素可以
  11.     for (Object o1 : list) {
  12.         System.out.println(o1);
  13.     }
  14. }

}

  1. ```java
  2. package com.itheima.genericity_demo;
  4. import java.util.ArrayList;
  6. /*
  7.     已知存在继承体系：Integer继承Number，Number继承Object。
  8.     定义一个方法，方法的参数是一个ArrayList。
  9.     要求可以接收ArrayList<Integer>,ArrayList<Number>,ArrayList<Object>,ArrayList<String>这些类型的数据。
  11.     结论 : 具体类型的集合,不支持多态 , 要想接收任意类型集合 , 需要使通配符集合
  12.  */
  13. public class Test1 {
  14.     public static void main(String[] args) {
  15.         ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>();
  16.         ArrayList<Number> list2 = new ArrayList<>();
  17.         ArrayList<String> list3 = new ArrayList<>();
  18.         ArrayList<Object> list4 = new ArrayList<>();
  20.         useList5(list1);
  21.         useList5(list2);
  22.         useList5(list3);
  23.         useList5(list4);
  24.     }
  26.     // 此方法只能接收存储Integer类型数据的集合
  27.     public static void useList1(ArrayList<Integer> list) {
  29.     }
  31.     // 此方法只能接收存储Number类型数据的集合
  32.     public static void useList2(ArrayList<Number> list) {
  34.     }
  36.     // 此方法只能接收存储String类型数据的集合
  37.     public static void useList3(ArrayList<String> list) {
  39.     }
  41.     // 此方法只能接收存储Object类型数据的集合
  42.     public static void useList4(ArrayList<Object> list) {
  44.     }
  46.     public static void useList5(ArrayList<?> list) {
  48.     }
  50. }

1.6 受限泛型

  • 受限泛型是指，在使用通配符的过程中 , 对泛型做了约束，给泛型指定类型时，只能是某个类型父类型或者子类型

  • 分类 :

    • 泛型的下限 :

      • //只能是某一类型，及其父类型，其他类型不支持

    • 泛型的上限 :

      • //只能是某一个类型，及其子类型，其他类型不支持
  1. package com.itheima.genericity_demo.wildcard_demo;
  3. import java.util.ArrayList;
  5. /*
  6.   wildcardCharacter
  8.   基于上一个知识点，定义方法
  9.     show1方法，参数只接收元素类型是Number或者其父类型的集合
  10.     show2方法，参数只接收元素类型是Number或者其子类型的集合
  12.  */
  13. public class Test2 {
  14.     public static void main(String[] args) {
  15.         ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>();
  16.         ArrayList<Number> list2 = new ArrayList<>();
  17.         ArrayList<Object> list3 = new ArrayList<>();
  19.         show1(list3);
  20.         show1(list2);
  22.         show2(list2);
  23.         show2(list1);
  24.     }
  25.     // 此方法可以接受集合中存储的是Number或者Number的父类型 , 下限泛型
  26.     public static void show1(ArrayList<? super Number> list) {
  28.     }
  29.     // 此方法可以接受集合中存储的是Number或者Number的子类型 , 上限泛型
  30.     public static void show2(ArrayList<? extends Number> list) {
  32.     }
  33. }

2 数据结构

  • 栈结构 : 先进后出

  • 队列结构 : 先进先出

  • 数组结构 : 查询快 , 增删慢

  • 链表结构 : 查询慢 , 增删快

  • 二叉树

    • 二叉树 : 每个节点最多有两个子节点

    • 二茬查找树 : 每个节点的左子节点比当前节点小 , 右子节点比当前节点大

    • 二茬平衡树 : 在查找树的基础上, 每个节点左右子树的高度不超过1

    • 红黑树 :

      • 每一个节点或是红色的，或者是黑色的

      • 根节点必须是黑色

      • 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

      • 不能出现两个红色节点相连的情况

      • 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

      • 添加元素 :

  • 哈希表结构 :

    • 哈希值：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
    • Object类中有一个方法可以获取对象的哈希值
      public int hashCode()：返回对象的哈希码值

    • 对象的哈希值特点

      • 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

3 List集合

  • List集合是Collection集合子类型，继承了所有Collection中功能，同时List增加了带索引的功能

  • 特点 :
  • 元素的存取是有序的【有序】
  • 元素具备索引 【有索引】
  • 元素可以重复存储【可重复】
    • 常见的子类
  • ArrayList：底层结构就是数组【查询快，增删慢】
  • Vector：底层结构也是数组（线程安全，同步安全的，低效，用的就少)
  • LinkedList：底层是链表结构（双向链表）【查询慢，增删快】
    • List中常用的方法
  • public void add(int index, E element): 将指定的元素，添加到该集合中的指定位置上。
  • public E get(int index):返回集合中指定位置的元素
  • public E remove(int index): 移除列表中指定位置的元素, 返回的是被移除的元素。\
  • public E set(int index, E element):用指定元素替换集合中指定位置的元素,返回值的更新前的元素
    • LinkedList类
  • LinkedList底层结构是双向链表。每个节点有三个部分的数据，一个是保存元素数据，一个是保存前一个节点的地址，一个是保存后一个节点的地址。可以双向查询，效率会比单向链表高。

  • LinkedList特有方法

    • public void addFirst(E e):将指定元素插入此列表的开头。
    • public void addLast(E e):将指定元素添加到此列表的结尾。
    • public E getFirst():返回此列表的第一个元素。
    • public E getLast():返回此列表的最后一个元素。
    • public E removeFirst():移除并返回此列表的第一个元素。
    • public E removeLast():移除并返回此列表的最后一个元素。

4 Set集合

  • Set集合也是Collection集合的子类型，没有特有方法。Set比Collection定义更严谨

  • 特点 :

    • 元素不能保证插入和取出顺序（无序）
    • 元素是没有索引的(无索引)
    • 元素唯一(元素唯一)

  • Set常用子类

    • HashSet：底层由HashMap，底层结构哈希表结构。
      去重，无索引，无序。
      哈希表结构的集合，操作效率会非常高。
    • LinkedHashSet:底层结构链表加哈希表结构。
      具有哈希表表结构的特点，也具有链表的特点。
    • TreeSet：底层是有TreeMap，底层数据结构 红黑树。
      去重，让存入的元素具有排序（升序排序）