Java学习指南 - 第七天：集合框架

1. 集合框架简介

Java集合框架（Java Collections Framework）提供了一套性能优良、使用方便的接口和类，用于存储和操作一组对象。集合框架位于java.util包中，主要包括以下几种接口和类：

• 接口：Collection、List、Set、Map等。

• 实现类：ArrayList、LinkedList、HashSet、TreeSet、HashMap、TreeMap等。

2. Collection接口

Collection接口是集合框架的根接口，定义了集合的基本操作，如添加、删除、遍历等。List和Set是Collection的两个重要子接口。

2.1 List接口

List接口表示有序的集合，允许重复元素。常见的实现类有ArrayList和LinkedList。

2.1.1 ArrayList

import java.util.ArrayList;import java.util.List;public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.add("Cherry");

        System.out.println("List: " + list);

        list.remove("Banana");
        System.out.println("List after removal: " + list);

        for (String fruit : list) {
            System.out.println(fruit);
        }
    }}

2.2 Set接口

Set接口表示无序的集合，不允许重复元素。常见的实现类有HashSet和TreeSet。

2.2.1 HashSet

import java.util.HashSet;import java.util.Set;public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new HashSet<>();
        set.add("Apple");
        set.add("Banana");
        set.add("Cherry");
        set.add("Apple");  // 重复元素不会被添加

        System.out.println("Set: " + set);

        set.remove("Banana");
        System.out.println("Set after removal: " + set);

        for (String fruit : set) {
            System.out.println(fruit);
        }
    }}

2.2.2 TreeSet

import java.util.Set;import java.util.TreeSet;public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new TreeSet<>();
        set.add("Apple");
        set.add("Banana");
        set.add("Cherry");
        set.add("Apple");  // 重复元素不会被添加

        System.out.println("Set: " + set);

        set.remove("Banana");
        System.out.println("Set after removal: " + set);

        for (String fruit : set) {
            System.out.println(fruit);
        }
    }}

3. Map接口

Map接口表示键值对的集合，键不允许重复。常见的实现类有HashMap和TreeMap。

3.1 HashMap

import java.util.HashMap;import java.util.Map;public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
        map.put("Apple", 10);
        map.put("Banana", 20);
        map.put("Cherry", 30);

        System.out.println("Map: " + map);

        map.remove("Banana");
        System.out.println("Map after removal: " + map);

        for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {
            System.out.println("Key: " + entry.getKey() + ", Value: " + entry.getValue());
        }
    }}

3.2 TreeMap

import java.util.Map;import java.util.TreeMap;public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> map = new TreeMap<>();
        map.put("Apple", 10);
        map.put("Banana", 20);
        map.put("Cherry", 30);

        System.out.println("Map: " + map);

        map.remove("Banana");
        System.out.println("Map after removal: " + map);

        for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {
            System.out.println("Key: " + entry.getKey() + ", Value: " + entry.getValue());
        }
    }}

4. 集合工具类Collections

Collections类提供了许多静态方法，用于操作集合，如排序、查找、反转等。

4.1 排序

import java.util.ArrayList;import java.util.Collections;import java.util.List;public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.add("Cherry");

        Collections.sort(list);
        System.out.println("Sorted List: " + list);
    }}

4.2 查找

import java.util.ArrayList;import java.util.Collections;import java.util.List;public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.add("Cherry");

        int index = Collections.binarySearch(list, "Banana");
        System.out.println("Index of Banana: " + index);
    }}

5. 今日任务

1. 使用ArrayList存储一组整数，并对其进行排序和查找。

2. 使用HashSet存储一组字符串，并尝试添加重复元素，观察结果。

3. 使用HashMap存储一组键值对，并遍历输出所有键值对。

6. 示例代码

import java.util.ArrayList;import java.util.Collections;import java.util.HashSet;import java.util.HashMap;import java.util.List;import java.util.Map;import java.util.Set;public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 任务1：ArrayList排序和查找
        List<Integer> numbers = new ArrayList<>();
        numbers.add(5);
        numbers.add(2);
        numbers.add(8);
        numbers.add(1);

        Collections.sort(numbers);
        System.out.println("Sorted Numbers: " + numbers);

        int index = Collections.binarySearch(numbers, 5);
        System.out.println("Index of 5: " + index);

        // 任务2：HashSet存储字符串
        Set<String> set = new HashSet<>();
        set.add("Apple");
        set.add("Banana");
        set.add("Cherry");
        set.add("Apple");  // 重复元素不会被添加

        System.out.println("Set: " + set);

        // 任务3：HashMap存储键值对
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
        map.put("Apple", 10);
        map.put("Banana", 20);
        map.put("Cherry", 30);

        for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {
            System.out.println("Key: " + entry.getKey() + ", Value: " + entry.getValue());
        }
    }}

7. 总结

今天的内容涵盖了Java集合框架的基本概念和常用类，包括List、Set、Map接口及其实现类，以及Collections工具类的使用。集合框架是Java编程中非常重要的一部分，务必熟练掌握。明天我们将深入学习泛型。

提示：多动手编写代码，尝试使用不同的集合类和操作方法，理解它们的特点和适用场景。

祝你学习愉快！