Java Core. Lecture# 4. Collections.
Download as PPTX, PDF1 like759 views
Документ представляет собой лекцию по структурам данных в Java, включая описание коллекций, множеств, списков, очередей и отображений. Основное внимание уделяется интерфейсам и методам работы с коллекциями, таким как добавление, удаление и итерация по элементам. Показаны примеры использования классов, реализующих эти интерфейсы, а также их основные характеристики и применение.
![Методы интерфейса
Collection(продолжение)
■ boolean retainAll(Collection<?> coll) – Оставляет в
коллекции только те из входящих в неё элементов, которые
входят в коллекции coll; возвращает true, если исходная
коллекция изменена.
■ int size() – Возвращает количество элементов в коллекции.
■ Object[] toArray() – Возвращает массив, содержащий все
элементы данной коллекции.](https://image.slidesharecdn.com/java-core-lect4-collections-151101133630-lva1-app6891/85/Java-Core-Lecture-4-Collections-11-320.jpg)
![Методы интерфейса
Collection(продолжение)
■ <T> T[] toArray(T[] a) – Возвращает массив, содержащий
все элементы данной коллекции; тип возвращаемого
массива таков, как тип заданного массива. Если коллекция
вмещается в заданный массив, она возвращается в
массиве. В противном случае размещается массив с типом
времени выполнения для заданного массива и размером
равным размеру коллекции.
■ String toString() – Возвращает строку со списком
элементов коллекции в квадратных скобках, через запятую
и пробел](https://image.slidesharecdn.com/java-core-lect4-collections-151101133630-lva1-app6891/85/Java-Core-Lecture-4-Collections-12-320.jpg)
![Преобразование в массив
■ Object[] toArray() ─ создает новый массив
■ Object[] toArray(Object[] a) ─ использует переданный
массив
■ Пример использования
String[] i = (String[])c.toArray(new String[c.size()]);](https://image.slidesharecdn.com/java-core-lect4-collections-151101133630-lva1-app6891/85/Java-Core-Lecture-4-Collections-17-320.jpg)
![Методы интерфейса List
■ <T>Elem get(int i) – Возвращает ссылку на элемент
списка под номером i
■ int indexOf(<T> obj) – Возвращает индекс (номер)
элемента obj. Если объект не найден, возвращает -
1.
■ ListIterator listIterator([int i]) – Возвращает итератор
списка с дополнительными возможностями (по
сравнению с Iterator). Если указан параметр i, то
итератор будет позиционирован на элемент с
индексом i](https://image.slidesharecdn.com/java-core-lect4-collections-151101133630-lva1-app6891/85/Java-Core-Lecture-4-Collections-31-320.jpg)
![Пример использования ArrayList
public static void main(String args[]){
String s = "test";
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add( "is" );
list.add( "is" );
list.add( "a" );
list.add( "a" );
list.add( null );
list.add( list.size(), s );
list.add( 0, "This");
// list.add( new Double(12.4) ); ошибка компиляции
System.out.println( list );
displayCollection( list );
}
…](https://image.slidesharecdn.com/java-core-lect4-collections-151101133630-lva1-app6891/85/Java-Core-Lecture-4-Collections-41-320.jpg)
![Пример использования ArrayList
Результат:
[This, is, is, a, a, null, test]
The size of the Collection is : 7
This is is a a null test](https://image.slidesharecdn.com/java-core-lect4-collections-151101133630-lva1-app6891/85/Java-Core-Lecture-4-Collections-42-320.jpg)
![Пример. Вывод LinkedList на
экран
Пример использования LinkedList
import java.util.*;
public class TestList {
public static void main(String args[]){
String s = "test";
LinkedList<String> list = new LinkedList<String>();
list.add( "is" );
list.add( "is" );
list.add( "a" );
list.add( "a" );
list.add( null );
list.addLast( s );
list.addFirst("This");
// list.add( new Double(12.4) ); ошибка компиляции
System.out.println( list );
displayCollection( list );
}](https://image.slidesharecdn.com/java-core-lect4-collections-151101133630-lva1-app6891/85/Java-Core-Lecture-4-Collections-47-320.jpg)
![Пример. Вывод LinkedList на
экран
static void displayCollection( Collection<String> items ) {
final String BLANK = " ";
System.out.println("The size of the Collection is : " +items.size());
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for( String s : items ) sb.append( s ).append( BLANK );
System.out.println( sb.toString() );
}
}
Результат: [This, is, is, a, a, null, test]
The size of the Collection is : 7
This is is a a null test](https://image.slidesharecdn.com/java-core-lect4-collections-151101133630-lva1-app6891/85/Java-Core-Lecture-4-Collections-48-320.jpg)
Java Core. Lecture# 4. Collections.
- 1. Язык программирования JAVA Лекция# 4 Структуры данных в Java Моисеенко Антон canggu@mail.ru СПГУАП Кафедра Информационно-Сетевых Технологий
- 2. Содержание курса 1. Коллекции 2. Множества 3. Списки 4. Очереди и деки 5. Отображения 6. Заключение
- 3. Коллекции ■ Коллекция ─ неупорядоченный набор элементов ■ Интерфейс Collection
- 4. Коллекции в Java ■ «Платформы Java содержат набор готовых классов, реализующих механизмы работы со структурами данных ■ Такие классы называются коллекциями (collections) ■ Хотя обработка массивов происходит быстрее, в ряде случаев требуется использовать коллекции
- 5. Предпосылки использования ■ Необходимость динамического изменения размера структуры данных ■ Динамическое добавление или удаление элемента ■ Хранение разнотипных элементов (объектов) ■ Извлечение и манипуляция данными из БД ■ Хранение и работа со сложными структурами данных (деревьями, списками, стеками, хеш- таблицами и т.д.) и т.п.
- 6. Базовые интерфейсы и классы ■ Интерфейс Collection предназначен для хранения однородных элементов. Его расширяют интерфейсы: ■ List – список ■ Set – множество ■ Queue – очередь ■ Интерфейс Map предназначен для создания коллекций, хранящих пары «ключ-значение». Его реализуют классы: ■ HashMap ■ IdentityHashMap ■ TreeMap
- 8. Методы интерфейса Collection ■ boolean add(Object o) – Добавляет элемент в коллекцию; возвращает true если элемент был добавлен, и false, если коллекция не позволяет сохранять дубликаты, а добавляемый элемент таковым является. ■ boolean addAll(Collection coll) – Добавляет все элементы в коллекцию; возвращает true если какой-либо элемент был добавлен. ■ void clear() – Удаляет из коллекции все элементы. При этом те элементы, на кот. имеются ссылки у других элементов, не удаляются из памяти. ■ boolean contains(Object o) – Возвращает true если коллекция содержит заданный элемент.
- 9. Методы интерфейса Collection(продолжение) ▪ boolean containsAll(Collection<?> coll) – Возвращает true если коллекция содержит все элементы из coll. ▪ boolean equals(Object o) – Возвращает true если сравниваемые коллекции равны. ▪ int hashCode() – Возвращает значение хэш кода для данной коллекции. Для любого класса, для которого переопределен метод Object.equals() должен быть переопределен метод Object.hashCode() ▪ boolean isEmpty() – Возвращает true если коллекция не содержит элементов.
- 10. Методы интерфейса Collection(продолжение) ■ Iterator iterator() – Возвращает ссылку на объект Iterator, который позволяет выполнить эффективное, последовательное прохождение по всем элементам коллекции. ■ boolean remove(Object o) – Удаляет из коллекции одиночный экземпляр элемента o; возвращает true, если коллекция содержит такой элемент. ■ boolean removeAll(Collection<?> coll) – Удаляет их коллекции все элементы, которые также находятся в коллекции coll; возвращает true если какой-либо элемент удален. Никакие элементы в результирующей коллекции не будут равны элементам коллекции coll. Параметр coll необязателен.
- 11. Методы интерфейса Collection(продолжение) ■ boolean retainAll(Collection<?> coll) – Оставляет в коллекции только те из входящих в неё элементов, которые входят в коллекции coll; возвращает true, если исходная коллекция изменена. ■ int size() – Возвращает количество элементов в коллекции. ■ Object[] toArray() – Возвращает массив, содержащий все элементы данной коллекции.
- 12. Методы интерфейса Collection(продолжение) ■ <T> T[] toArray(T[] a) – Возвращает массив, содержащий все элементы данной коллекции; тип возвращаемого массива таков, как тип заданного массива. Если коллекция вмещается в заданный массив, она возвращается в массиве. В противном случае размещается массив с типом времени выполнения для заданного массива и размером равным размеру коллекции. ■ String toString() – Возвращает строку со списком элементов коллекции в квадратных скобках, через запятую и пробел
- 13. Иерархия классов, реализующих интерфейсы Collection
- 14. Иерархия классов и интерфейсов Map
- 15. Специфика хранения элементов ■ Коллекции могут хранить только ссылки на объекты. ■ Примитивные типы могут быть сохранены в коллекции и извлечены из неё за счёт автоматических операций упаковки и распаковки в классы-оболочки (Boxing и Unboxing, с Java SE 5) ■ Начиная с версии Java SE 5, коллекции стали типизированными и при их создании рекомендуется указывать тип объектов, кот. будут храниться в ней ArrayList<String> arr = new ArrayList<String>();
- 16. Пример. Вывод коллекции на экран public void dump(Collection c) { for (Iterator i = c.iterator(); i.hasNext(); ) { String word = (String) i.next(); System.out.print(word + ", "); } System.out.println(); }
- 17. Преобразование в массив ■ Object[] toArray() ─ создает новый массив ■ Object[] toArray(Object[] a) ─ использует переданный массив ■ Пример использования String[] i = (String[])c.toArray(new String[c.size()]);
- 18. Итераторы ■ Итератор ─ обход коллекции ■ Интерфейс Iterator ■ Метод Iterator Collection.iterator()
- 19. Методы итераторов ■ hasNext() ─ определение наличия следующего элемента ■ next() ─ взятие следующего элемента ■ remove() ─ удаление элемента ■ Исключения ○ NoSuchElementException ─ бросается при достижении конца коллекции ○ ConcurrentModificationException ─ бросается при изменении коллекции
- 20. Применение итераторов ■ Обход коллекции for(Iterator i = c.iterator(); i.hasNext(); ) { Object element = i.next(); ... } ■ Фильтрование коллекции for(Iterator i = c.iterator(); i.hasNext(); ) { if (!((String)i.next()).equals(“Bla-bla”)) i.remove(); }
- 21. Пример работы с итераторами List compon = Arrays.asList(this.getComponents()); for (Iterator iter=compon.iterator(); iter.hasNext(); ) { Object elem = (Object) iter.next(); System.out.println(“Компонент: ”, elem.toString(); }
- 22. Множества ■ Множество ─ коллекция без повторяющихся элементов ■ Интерфейс Set
- 23. Интерфейс Set
- 24. Сравнение элементов ■ Метод Object.equals(Object object) ■ Рефлексивность o1.equals(o1) ■ Симметричность o1.equals(o2) == e2.equals(o1) ■ Транзитивность o1.equals(o2) && o2.equals(o3) => o1.equals(o3) ■ Устойчивость o1.equals(o2) не изменяется, если o1 и o2 не изменяются ■ Обработка null o1.equals(null) == false
- 25. Операции над множествами ■ addAll(Collection c) – объединение множеств ■ retainAll(Collection c) – пересечение множеств ■ containsAll(Collection c) – проверка вхождения ■ removeAll(Collection c) – разность множеств
- 26. Классы, реализующие Set ■ HashSet ─ множество на основе хэша ■ LinkedHashSet ─ множество на основе хэша c сохранение порядка обхода ■ TreeSet - коллекция, которая хранит свои элементы в виде упорядоченного по значениям дерева.
- 27. Конструкторы HashSet ■ HashSet() ─ пустое множество ■ HashSet(Collection c) ─ элементы коллекции ■ HashSet(int initialCapacity) ─ начальная вместимость ■ HashSet(int initialCapacity, double loadFactor) ─ начальная вместимость и степень заполнения
- 28. Вычисление хэшей ■ Метод Object.hashCode() ■ Устойчивость hashCode() не изменяется, если объект не изменяется ■ Согласованность с equals o1.equals(o2) => o1.hashCode() == o2.hashCode()
- 29. Списки ■ Представляет собой неупорядоченную коллекцию, в которой допустимы дублирующие значения ■ Классы, реализующие List: ■ LinkedList – связанный список, можно вставлять элементы только в начало и конец ■ ArrayList – динамический массив с произвольной вставкой и удалением элементов ■ Элементы, находящиеся в коллекции List проиндексированы
- 30. Списки
- 31. Методы интерфейса List ■ <T>Elem get(int i) – Возвращает ссылку на элемент списка под номером i ■ int indexOf(<T> obj) – Возвращает индекс (номер) элемента obj. Если объект не найден, возвращает - 1. ■ ListIterator listIterator([int i]) – Возвращает итератор списка с дополнительными возможностями (по сравнению с Iterator). Если указан параметр i, то итератор будет позиционирован на элемент с индексом i
- 32. Методы интерфейса List ■ boolean remove(int i) – удаляет из списка элемент с номером i. ■ set(int i, <T> obj) – заменяет элемент с номером i на указанный элемент obj ■ List subList(i1, i2) – возвращает ссылку на подсписок, содержащий элементы исходного списка с номерами от i1 до i2
- 33. Методы класса Collections ■ Collections.addAll(c,e1,e2,…,en) – добавляет в коллекцию c произвольное число элементов e1, …, en ■ frequency(c, obj) – возвращает число вхождений элемента obj в коллекцию с ■ reverse(list) – обращает порядок следования элементов в списке list ■ sort(list) – сортирует список в порядке возрастания элементов. Сравнение идёт с помощью вызова метода e1.compareTo(e2) для элементов списка e1, e2
- 34. Итератор по списку ■ Интерфейс ListIterator extends Iterator ■ Метод listIterator() ■ Предыдущий / Следующий элементы
- 35. Операции итератора по списку ■ Передвижение ○ hasNext() / hasPrevious() ─ проверка ○ next() / previous() ─ взятие элемента ○ nextIndex() / previousIndex() ─ определение индекса ■ Изменение ○ remove() ─ удаление элемента ○ set(Object e) ─ изменение элемента ○ add(Object e) ─ добавление элемента
- 36. Класс ArrayList ■ ArrayList ─ список на базе массива ■ порожден от класса AbstractList для реализации списка, основанного на динамически изменяющемся массиве ■ Нет методы addFirst() и addLast(), но есть метод void add( int index, E element ) для вставки элемента в произвольную позицию
- 37. Класс ArrayList ■ Плюсы ○ Быстрый доступ по индексу ○ Быстрая вставка и удаление элементов с конца ■ Минусы ○ Медленная вставка и удаление элементов
- 38. Вместимость ArrayList ■ Вместимость ─ реальное количество элементов ■ Дополнительные методы ○ ensureCapacity(int c) ─ определение вместимости ○ trimToSize() ─ “подгонка” вместимости
- 39. Конструкторы ArrayList ■ ArrayList() ─ пустой список ■ ArrayList(Collection c) ─ копия коллекции ■ ArrayList(int initialCapacity) ─ пустой список заданной вместимости
- 40. Применения ArrayList ■ “Бесконечный” массив ■ Стек
- 41. Пример использования ArrayList public static void main(String args[]){ String s = "test"; List<String> list = new ArrayList<String>(); list.add( "is" ); list.add( "is" ); list.add( "a" ); list.add( "a" ); list.add( null ); list.add( list.size(), s ); list.add( 0, "This"); // list.add( new Double(12.4) ); ошибка компиляции System.out.println( list ); displayCollection( list ); } …
- 42. Пример использования ArrayList Результат: [This, is, is, a, a, null, test] The size of the Collection is : 7 This is is a a null test
- 43. Класс LinkedList ■ LinkedList ─ двусвязный список ■ Порожден от класса AbstractSequentialList ■ Реализация связанного двунаправленного списка – каждый элемент ссылается на предыдущий и на последующий элементы ■ Есть методы addFirst() и addLast()
- 44. Класс LinkedList ■ Создаётся типизированная коллекция, в которой могут храниться только элементы типа String: ■ LinkedList<String> list = new LinkedList<String>(); ■ Любая попытка внести в список ссылку на объект другого типа приведет к ошибке компиляции: ■ list.add( new Double(12.4) ); ■ Плюсы ○ Быстрое добавление и удаление элементов ■ Минусы ○ Медленный доступ по индексу
- 45. Возможности LinkedList ■ Конструкторы ○ LinkedList() ─ пустой список ○ LinkedList(Collection c) ─ копия коллекции ■ Методы ○ addFirst(Object o) – добавить в начало списка ○ addLast(Object o) – добавить в конец списка ○ removeFirst() – удалить первый элемент ○ removeLast() – удалить последний элемент
- 46. Применения LinkedList ■ Стек ■ Очередь ■ Дек
- 47. Пример. Вывод LinkedList на экран Пример использования LinkedList import java.util.*; public class TestList { public static void main(String args[]){ String s = "test"; LinkedList<String> list = new LinkedList<String>(); list.add( "is" ); list.add( "is" ); list.add( "a" ); list.add( "a" ); list.add( null ); list.addLast( s ); list.addFirst("This"); // list.add( new Double(12.4) ); ошибка компиляции System.out.println( list ); displayCollection( list ); }
- 48. Пример. Вывод LinkedList на экран static void displayCollection( Collection<String> items ) { final String BLANK = " "; System.out.println("The size of the Collection is : " +items.size()); StringBuilder sb = new StringBuilder(); for( String s : items ) sb.append( s ).append( BLANK ); System.out.println( sb.toString() ); } } Результат: [This, is, is, a, a, null, test] The size of the Collection is : 7 This is is a a null test
- 49. Очередь
- 50. Очередь ■ Очередь – хранилище элементов для обработки ■ Интерфейс Queue ■ Свойства очередей ○ Порядок выдачи элементов определяется конкретной реализацией ○ Очереди не могут хранить null ○ У очереди может быть ограничен размер
- 51. Методы очередей ■ Обычные методы ○ add(Object o) – добавить элемент ■ Бросает UnsupportedOperationException ○ Object element() – вершина очереди ■ Бросает NoSuchElementException ○ Object remove() – удалить элемент из вершины ■ Бросает NoSuchElementException ■ Методы, не бросающие исключений ○ offer(Object o) – добавить элемент ○ Object peek() – вершина очереди ○ Object poll() – удалить элемент из вершины
- 52. Отображение
- 53. Отображение ■ Отображение ─ множество пар ключ-значение при уникальности ключа ■ Интерфейс Map
- 54. Методы отображений ■ Доступ ○ get(Object k) ─ получение значение ○ put(Object k, Object v) ─ запись ○ remove(Object k) ─ удаление ■ Проверки ○ containsKey(Object k) ─ наличие ключа ○ containsValue(Object v) ─ наличие значения ■ Определения размера ○ size() ─ размер отображения ○ isEmpty() ─ проверка на пустоту
- 55. Методы отображений ■ Взятие видов ○ entrySet() ─ множество пар ○ values() ─ коллекция значений ○ keySet() ─ множество ключей ■ Массовые операции ○ putAll(Map map) ─ добавление всех пар
- 56. Пары ■ Пара ─ ключ + значение ■ Интерфейс Map.Entry ■ Методы ○ Object getKey() ○ Object getValue() ○ setValue(Object v)
- 57. Классы HashMap и LinkedHashMap ■ HashMap ─ отображение на основе хэшей ■ LinkedHashMap ─ отображение на основе хэшей с сохранением порядка обхода
- 58. Конструкторы HashMap ■ HashMap() ─ пустое отображение ■ HashMap(Map m) ─ копия отображения ■ HashMap(int initialCapacity) ─ начальная вместимость ■ HashMap (int initialCapacity, int loadFactor) ─ начальная вместимость и степень заполнения
- 59. Вопросы?