## 一、概述 在编程时，可以使用数组来保存多个对象，但数组长度不可变化，一旦在初始化数组时指定了数组长度，这个数组长度就是不可变的，如果需要保存数量变化的数据，数组就有点无能为力了。而且数组无法保存具有映射关系的数据，如成绩表为语文一79，数学一80。这种数据看上去像两个数组，但这两个数组的元素之间有一定的关联关系。 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，[](http://c.biancheng.net/java/)Java 提供了集合类。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。 > 集合类和数组不一样，数组元素既可以是基本类型的值，也可以是对象（实际上保存的是对象的引用变量）；而集合里只能保存对象（实际上只是保存对象的引用变量，但通常习惯上认为集合里保存的是对象）。 集合框架是一个类库的集合，包含实现集合的接口。 * Collection 接口：该接口是最基本的集合接口。 * List 接口：该接口实现了 Collection 接口。List 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，用户能够使用索引来访问 List 中的元素，与数组类似。 * Set 接口：该接口也实现了 Collection 接口。它不能包含重复的元素，SortedSet 是按升序排列的 Set 集合。 * Map 接口：包含键值对，Map 不能包含重复的键。SortedMap 是一个按升序排列的 Map 集合。 :-:  【选择】下列不属于 Collection 子接口的是（）（选择一项） ``` A. List B. Map C. Queue D. Set ``` ## 二、Collection 接口 Collection 接口是 List 接口和 Set 接口的父接口，通常情况下不被直接使用。Collection 接口定义了一些通用的方法，通过这些方法可以实现对集合的基本操作。 | 方法名称 | 说明 | | --- | --- | | boolean add(E e) | 向集合中添加一个元素，E 是元素的数据类型 | | boolean addAll(Collection c) | 向集合中添加集合 c 中的所有元素 | | void clear() | 删除集合中的所有元素 | | boolean contains(Object o) | 判断集合中是否存在指定元素 | | boolean containsAll(Collection c) | 判断集合中是否包含集合 c 中的所有元素 | | boolean isEmpty() | 判断集合是否为空 | | Iterator<E> iterator() | 返回一个 Iterator 对象，用于遍历集合中的元素 | | boolean remove(Object o) | 从集合中删除一个指定元素 | | boolean removeAll(Collection c) | 从集合中删除所有在集合 c 中出现的元素 | | boolean retainAll(Collection c) | 仅仅保留集合中所有在集合 c 中出现的元素 | | int size() | 返回集合中元素的个数 | | Object\[\] toArray() | 返回包含此集合中所有元素的数组 | ## 三、List 集合 List 接口实现了 Collection 接口，它主要有两个实现类：ArrayList 类和 LinkedList 类。在 List 集合中允许出现重复元素。与 Set 集合不同的是，在 List 集合中的元素是有序的，可以根据索引位置来检索 List 集合中的元素，第一个添加到 List 集合中的元素的索引为 0，第二个为 1，依此类推。 ### 3.1 ArrayList 类 ArrayList 类提供了快速的基于索引的成员访问方式，对尾部成员的增加和删除支持较好。使用 ArrayList 创建的集合，允许对集合中的元素进行快速的随机访问，不过，向 ArrayList 中插入与删除元素的速度相对较慢。 #### ArrayList 类的常用构造方法 * ArrayList()：构造一个初始容量为 10 的空列表。 * ArrayList(Collection c)：构造一个包含指定 Collection 的元素的列表，这些元素是按照该 Collection 的迭代器返回它们的顺序排列的。 #### ArrayList 类的常用方法 | 方法名称 | 说明 | | --- | --- | | E get(int index) | 获取集合中指定索引位置的元素，E 为元素的数据类型 | | int index(Object o) | 返回集合中第一次出现指定元素的索引，如果不包含该元素，则返回 -1 | | int lastIndexOf(Object o) | 返回集合中最后一次出现指定元素的索引，如果不包含该元素，则返回 -1 | | E set(int index, E e) | 将此集合中指定索引位置的元素修改为指定的对象。返回此集合中指定索引位置的原元素。 | | List subList(int fromlndex, int tolndex) | 返回一个新的集合，新集合中包含 fromlndex 和 tolndex 索引之间的所有元素。包含 fromlndex 处的元素，不包含 tolndex 索引处的元素。 | 【例题】使用 ArrayList 类向集合中添加三个商品信息，包括商品编号、名称和价格，然后遍历集合输出这些商品信息。 ``` public class Product { private int id; // 商品编号 private String name; // 名称 private float price; // 价格 public Product(int id, String name, float price) { this.name = name; this.id = id; this.price = price; } // 这里是上面3个属性的setter/getter方法，这里省略 public String toString() { return "商品编号：" + id + "，名称：" + name + "，价格：" + price; } } public class Test { public static void main(String[] args) { Product pd1 = new Product(4, "辣条", 10); Product pd2 = new Product(5, "方便面", 12); Product pd3 = new Product(3, "饮料", 49); List list = new ArrayList(); list.add(pd1); list.add(pd2); list.add(pd3); System.out.println("*************** 商品信息 ***************"); for (int i = 0; i < list.size(); i++) { System.out.println((Product) list.get(i)); } } } ``` 【例题】下面的案例代码演示了 subList() 方法的具体用法。 ``` public static void main(String[] args) { List list = new ArrayList(); list.add("one"); list.add("two"); list.add("three"); list.add("four"); list.add("five"); list.add("six"); list.add("seven"); System.out.println("list 集合中的元素数量：" + list.size()); System.out.println("list 集合中的元素如下："); Iterator it = list.iterator(); while (it.hasNext()) { System.out.print(it.next() + "、"); } List sublist = new ArrayList(); // 从list集合中截取索引2~5的元素，保存到sublist集合中 sublist = list.subList(2, 5); System.out.println("\nsublist 集合中元素数量：" + sublist.size()); System.out.println("sublist 集合中的元素如下："); it = sublist.iterator(); while (it.hasNext()) { System.out.print(it.next() + "、"); } } ``` ### 3.2 LinkList 类 LinkedList 类采用链表结构保存对象，这种结构的优点是便于向集合中插入或者删除元素。需要频繁向集合中插入和删除元素时，使用 LinkedList 类比 ArrayList 类效果高，但是 LinkedList 类随机访问元素的速度则相对较慢。这里的随机访问是指检索集合中特定索引位置的元素。 | 方法名称 | 说明 | | --- | --- | | void addFirst(E e) | 将指定元素添加到此集合的开头 | | void addLast(E e) | 将指定元素添加到此集合的末尾 | | E getFirst() | 返回此集合的第一个元素 | | E getLast() | 返回此集合的最后一个元素 | | E removeFirst() | 删除此集合中的第一个元素 | | E removeLast() | 删除此集合中的最后一个元素 | 【例题】在仓库管理系统中要记录入库的商品名称，并且需要输出第一个录入的商品名称和最后—个商品名称。 ``` public static void main(String[] args) { LinkedList<String> products = new LinkedList<String>(); // 创建集合对象 String p1 = new String("六角螺母"); String p2 = new String("10A 电缆线"); String p3 = new String("5M 卷尺"); String p4 = new String("4CM 原木方板"); products.add(p1); // 将 p1 对象添加到 LinkedList 集合中 products.add(p2); // 将 p2 对象添加到 LinkedList 集合中 products.add(p3); // 将 p3 对象添加到 LinkedList 集合中 products.add(p4); // 将 p4 对象添加到 LinkedList 集合中 String p5 = new String("标准文件夹小柜"); products.addLast(p5); // 向集合的末尾添加p5对象 System.out.print("*************** 商品信息 ***************"); System.out.println("\n目前商品有："); for (int i = 0; i < products.size(); i++) { System.out.print(products.get(i) + "\t"); } System.out.println("\n第一个商品的名称为：" + products.getFirst()); System.out.println("最后一个商品的名称为：" + products.getLast()); products.removeLast(); // 删除最后一个元素 System.out.println("删除最后的元素，目前商品有："); for (int i = 0; i < products.size(); i++) { System.out.print(products.get(i) + "\t"); } } ``` 【选择】已知 ArrayList 的对象是 list，以下哪个方法是判断 ArrayList 中包含"dodoke"（）（选择一项） ``` A. list.contains("dodoke"); B. list.add("dodoke"); C. list.remove("dodoke"); D. list.get("dodoke"); ``` 【编程】使用集合 ArrayList 对字符串进行存储和管理。效果图如下： ``` 列表中元素的个数为：6 第1个为语文 第2个为数学 第3个为英语 第4个为化学 第5个为物理 第6个为生物 ``` ``` import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class ListTest { public static void main(String[] args) { // 用 ArrayList 存储学科的名称 // 输出列表中元素的个数 // 遍历输出所有列表元素 } } ``` 【选择】下列哪个方法可以获取列表指定位置处的元素（）（选择一项） ``` A. add(E e) B. remove() C. size() D. get(int index) ``` 【编程】定义一个员工信息类 Employee，使用 ArrayList 对员工信息进行添加和显示。效果如下： ``` 员工姓名 员工薪资 张三 5000.0 李四 5500.0 赵六 4000.0 ``` ``` import java.util.List; import java.util.ArrayList; public class EmployeeTest { public static void main(String[] args) { // 定义 ArrayList 对象 // 创建三个 Employee 类的对象 // 添加员工信息到 ArrayList 中 // 显示员工的姓名和薪资 } } ``` ## 四、Set 集合 Set 集合也实现了 Collection 接口，它主要有两个实现类：HashSet 类和 TreeSet类。Set 集合中的对象不按特定的方式排序，只是简单地把对象加入集合，集合中不能包含重复的对象，并且最多只允许包含一个 null 元素。 ### 4.1 HashSet 类 HashSet 类是按照哈希算法来存储集合中的元素，使用哈希算法可以提高集合元素的存储速度，当向 Set 集合中添加一个元素时，HashSet 会调用该元素的 hashCode() 方法，获取其哈希码，然后根据这个哈希码计算出该元素在集合中的存储位置。 #### HashSet 类的常用构造方法 * HashSet()：构造一个新的空的 Set 集合。 * HashSet(Collection c)：构造一个包含指定 Collection 集合元素的新 Set 集合。 ``` HashSet hs = new HashSet(); // 调用无参的构造函数创建HashSet对象 HashSet<String> hss = new HashSet<String>(); // 创建泛型的 HashSet 集合对象 ``` 【例题】使用 HashSet 创建一个 Set 集合，并向该集合中添加 5 本图书名称。 ``` public static void main(String[] args) { HashSet<String> bookSet = new HashSet<String>(); // 创建一个空的 Set 集合 String book1 = new String("如何成为 Java 编程高手"); String book2 = new String("Java 程序设计一百例"); String book3 = new String("从零学 Java 语言"); String book4 = new String("论 java 的快速开发"); bookSet.add(book1); // 将 book1 存储到 Set 集合中 bookSet.add(book2); // 将 book2 存储到 Set 集合中 bookSet.add(book3); // 将 book3 存储到 Set 集合中 bookSet.add(book4); // 将 book4 存储到 Set 集合中 System.out.println("新进图书有："); Iterator<String> it = bookSet.iterator(); while (it.hasNext()) { System.out.println("《" + (String) it.next() + "》"); // 输出 Set 集合中的元素 } System.out.println("共采购 " + bookSet.size() + " 本图书！"); } ``` ### 4.2 TreeSet 类 TreeSet 类同时实现了 Set 接口和 SortedSet 接口。SortedSet 接口是 Set 接口的子接口，可以实现对集合进行自然排序，因此使用 TreeSet 类实现的 Set 接口默认情况下是自然排序的，这里的自然排序指的是升序排序。 TreeSet 只能对实现了 Comparable 接口的类对象进行排序，因为 Comparable 接口中有一个 compareTo(Object o) 方法用于比较两个对象的大小。例如 a.compareTo(b)，如果 a 和 b 相等，则该方法返回 0；如果 a 大于 b，则该方法返回大于 0 的值；如果 a 小于 b，则该方法返回小于 0 的值。 TreeSet 类除了实现 Collection 接口的所有方法之外，还提供了如下方法。 | 方法名称 | 说明 | | --- | --- | | E first() | 返回集合中的第一个元素。E 表示集合中元素的数据类型 | | E last() | 返回此集合中的最后一个元素 | | E poolFirst() | 获取并移除此集合中的第一个元素 | | E poolLast() | 获取并移除此集合中的最后一个元素 | | SortedSet<E> subSet(E fromElement, E toElement) | 返回一个新的集合，新集合包含原集合中 fromElement 对象与 toElement对象之间的所有对象。包含 fromElement 对象，不包含 toElement 对象 | | SortedSet<E> headSet(E toElement) | 返回一个新的集合，新集合包含原集合中 toElement 对象之前的所有对象。不包含 toElement 对象。 | | SortedSet<E> tailSet(E fromElement) | 返回一个新的集合，新集合包含原集合中 fromElement 对象之后的所有对象。包含 fromElement 对象。 | 【例题】本次有 5 名学生参加考试，当老师录入每名学生的成绩后，程序将按照从低到高的排列顺序显示学生成绩。此外，老师可以查询本次考试是否有满分的学生存在，不及格的成绩有哪些，90 分以上成绩的学生有几名。 ``` public static void main(String[] args) { TreeSet<Double> scores = new TreeSet<Double>(); // 创建 TreeSet 集合 Scanner input = new Scanner(System.in); System.out.println("------------学生成绩管理系统-------------"); for (int i = 0; i < 5; i++) { System.out.println("第" + (i + 1) + "个学生成绩："); double score = input.nextDouble(); // 将学生成绩转换为Double类型，添加到TreeSet集合中 scores.add(Double.valueOf(score)); } Iterator<Double> it = scores.iterator(); // 创建 Iterator 对象 System.out.println("学生成绩从低到高的排序为："); while (it.hasNext()) { System.out.print(it.next() + "\t"); } System.out.println("\n请输入要查询的成绩："); double searchScore = input.nextDouble(); if (scores.contains(searchScore)) { System.out.println("成绩为： " + searchScore + " 的学生存在！"); } else { System.out.println("成绩为： " + searchScore + " 的学生不存在！"); } // 查询不及格的学生成绩 SortedSet<Double> score1 = scores.headSet(60.0); System.out.println("\n不及格的成绩有："); for (int i = 0; i < score1.toArray().length; i++) { System.out.print(score1.toArray()[i] + "\t"); } // 查询90分以上的学生成绩 SortedSet<Double> score2 = scores.tailSet(90.0); System.out.println("\n90 分以上的成绩有："); for (int i = 0; i < score2.toArray().length; i++) { System.out.print(score2.toArray()[i] + "\t"); } } ``` 【选择】下列有关 HashSet 的描述正确的是（）（选择两项） ``` A. HashSet 是 Set 的一个重要实现类 B. HashSet 中的元素无序但可以重复 C. HashSet 中只允许一个 null 元素 D. 不适用于存取和查找 ``` 【选择】以下关于 Set 对象和创建错误的是（）（选择一项） ``` A. Set set = new Set(); B. Set set = new HashSet(); C. HashSet set = new HashSet(); D. Set set = new HashSet(10); ``` 【选择】关于 Iterator 的描述错误的是（）（选择一项） ``` A. Iterator 可以对集合 Set 中的元素进行遍历 B. hasNext() 方法用于检查集合中是否还有下一个元素 C. next() 方法返回集合中的下一个元素 D. next() 方法的返回值为 false 时，表示集合中的元素已经遍历完毕 ``` 【选择】定义一个 Worker 类，关于 hashCode() 方法的说法正确的是（）（选择一项） ``` A. 在 Worker 类中，hashCode() 方法必须被重写 B. 如果 hashCode 的值相同，则两个 Worker 类的对象就认为是相等的 C. hashCode 的值不同时，则两个对象必定不同 D. 以上说法均正确 ``` 【编程】定义一个学生类，使用 HashSet 对学生类的对象进行管理：执行添加操作，然后解决重复数据的添加问题。 ``` [学号：3，姓名：张三，成绩：65.0] [学号：1，姓名：李四，成绩：87.0] [学号：2，姓名：王五，成绩：95.0] ``` 【选择】下列相关迭代器描述不正确的是（）（选择一项） ``` A. Iterator 接口可以以统一的方式对各种集合元素进行遍历 B. hashNext() 是 Iterator 接口的一个方法，是用来检测集合中是否还有下一个元素 C. next() 是 Iterator 接口的一个方法，是用来返回集合中的下一个元素 D. hasNext() 是 Iterator 接口的一个方法，是用来返回集合中的下一个元素 ``` 【选择】以下关于 Set 和 List 的说法正确的是（）（选择一项） ``` A. Set 中的元素是可以重复的 B. List 中的元素是无序的 C. HashSet 中只允许有一个 null 元素 D. List 中的元素是不可以重复的 ``` ## 五、Map 集合 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对象和一个值对象。其中，键对象不允许重复，而值对象可以重复，并且值对象还可以是 Map 类型的，就像数组中的元素还可以是数组一样。 Map 接口主要有两个实现类：HashMap 类和 TreeMap 类。其中，HashMap 类按哈希算法来存取键对象，而 TreeMap 类可以对键对象进行排序。 Map接口的常用方法 | 方法名称 | 说明 | | --- | --- | | V get(Object key) | 返回 Map 中指定键对象所对应的值。V 表示值的数据类型 | | V put(K key, V value) | 向 Map 中添加键-值对，返回 key 以前对应的 value，如果没有， 则返回 null。 | | V remove(Object key) | 从 Map 中删除 key 对应的键-值对，返回 key 对应的 value，如果没有，则返回null。 | | Set entrySet() | 返回 Map 中所有键-值对的 Set 集合，此 Set 集合中元素的数据类型为 Map.Entry。 | | Set keySet() | 返回 Map 中所有键对象的 Set 集合。 | 【例题】每名学生都有属于自己的唯一编号，即学号。在毕业时需要将该学生的信息从系统中移除。 ``` public static void main(String[] args) { HashMap users = new HashMap(); // 将学生信息键值对存储到 Map 中 users.put("11", "张浩太"); users.put("22", "刘思诚"); users.put("33", "王强文"); users.put("44", "李国量"); users.put("55", "王路路"); System.out.println("******** 学生列表 ********"); Iterator it = users.keySet().iterator(); // 遍历 Map while (it.hasNext()) { Object key = it.next(); Object val = users.get(key); System.out.println("学号：" + key + "，姓名:" + val); } Scanner input = new Scanner(System.in); System.out.println("请输入要删除的学号："); int num = input.nextInt(); if (users.containsKey(String.valueOf(num))) { // 判断是否包含指定键 users.remove(String.valueOf(num)); // 如果包含就删除 } else { System.out.println("该学生不存在！"); } System.out.println("******** 学生列表 ********"); it = users.keySet().iterator(); while (it.hasNext()) { Object key = it.next(); Object val = users.get(key); System.out.println("学号：" + key + "，姓名：" + val); } } ``` 【选择】HashMap 的数据是以 key-value 的形式存储的，以下关于 HashMap 的说法正确的是（）（选择一项） ``` A. HashMap 中的键不能为 null B. HashMap 中的 Entry 对象是有序排列的 C. key 值不允许重复 D. value 值不允许重复 ``` 【编程】已知数据，世界杯冠军及夺冠年份：德国（2014）、西班牙（2010）、意大利（2006）、巴西（2002）、法国（1998），将夺冠年份作为 key 值，冠军队名作为 value 值，存储至少三条数据到 HashMap 中，并循环打印输出如下： ``` 使用迭代器方法进行输出： 意大利 德国 西班牙 使用 EntrySet 进行输出： 2006-意大利 2014-德国 2010-西班牙 ``` ``` import java.util.HashMap; import java.util.Iterator; import java.util.Map; import java.util.Map.Entry; import java.util.Set; public class FootballTest { public static void main(String[] args) { // 定义 HashMap 的对象并添加数据 // 使用迭代器的方式遍历 // 使用 EntrySet 同时获取 key 和 value } } ``` 【选择】已知 HashMap 对象，空白处应添加的语句是（）（选择一项） ``` Map<String, String> hashMap = new HashMap<>(); hashMap.put("1", "stu01"); hashMap.put("2", "stu02"); Set<String> keySet = hashMap.keySet(); for (String key : keySet) { // 根据 key 值输出 value 的值 System.out.println( ); } ``` ``` A. hashMap.get(key); B. hashMap.getValue(); C. hashMap.getKey(); D. hashMap.Value(); ```