Java入门系列教程#8 集合与Map

本文最后更新于 775 天前，其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。

上一课学习了数组，那么这一节来学习一下集合和Map。

由一个或多个确定的元素所构成的整体被称为集合，集合具有无序性，但是Java内的集合多种多样，下面我们一起来学习Java中常用的集合。

学习目标

掌握ArrayList、HashSet的使用
掌握HashMap的使用

集合的好处

我们知道，数组有一个固定的长度，一旦固定下来，就不可更改了。

而集合的出现，正好解决了这个问题，而且Java的集合类还提供了很多实用的方法，方便我们对一个数组进行各种操作，下面我们一起先来了解一下Collection类。

Collection类

观察下面一幅图，箭头指向的是它们的父类，比如右下叫的ArrayList，它的父类是AbstractList，而AbstractList的父类是AbstractCollection。

最终，所有类的父类都指向了Collection，因此，它是Java集合类的顶级类。

在Collection下有Set、List、Queue三个子类，本期先学习Set和List，Queue日后再谈。

Collection类的常用方法

boolean add(E e) 向集合添加元素e，若指定集合元素改变了则返回true
boolean addAll(Collection c) 把集合C中的元素全部添加到集合中，若指定集合元素改变返回true
void clear() 清空所有集合元素
boolean contains(Object o) 判断指定集合是否包含对象o
boolean containsAll(Collection c) 判断指定集合是否包含集合c的所有元素
boolean isEmpty() 判断指定集合的元素size是否为0
boolean remove(Object o) 删除集合中的元素对象o,若集合有多个o元素，则只会删除第一个元素
boolean removeAll(Collection c）删除指定集合包含集合c的元素
boolean retainAll(Collection c) 从指定集合中保留包含集合c的元素,其他元素则删除
int size() 集合的元素个数
T[] toArray(T[] a) 将集合转换为T类型的数组

这些方法我们会在下面的学习中逐个介绍，不管是List还是Set，它们也是最常用到的方法。

ArrayList

ArrayList是List的一种，还有另一种LinkedList，本期主要学习ArrayList的使用。

声明ArrayList

首先我们先声明一个变量：

List<String> arrayList = new ArrayList<>();

像上面这样，我们就声明了一个String类型的ArrayList。

概括出它的语法：List<数据类型> 变量名 = new ArrayList<>();

我们可以试着声明一个int类型的List：

List<Integer> arrayList = new ArrayList<>();

注意：数据类型不能使用int、float、double等基本数据类型，必须使用它们的封装类。对应的是Integer、Float、Double、Boolean、Short、Long、String。

添加/获取/删除元素

添加元素很简单，用 变量名.add(元素) 即可。

public static void main(String[] args) {
    List<Integer> arrayList = new ArrayList<>();
    arrayList.add(233);
    arrayList.add(16);
}

像这样，我们就给这个List添加了两个元素。

等同于一个长度为2的一维数组，List的添加顺序是添加到最后。

也就是说，这个List的第一个元素是233，第二个元素是16，对应的下标分别是0和1。

我们来试着获取一个元素，仍然用上面的List举例，我们试着获取第二个元素16：

public static void main(String[] args) {
    List<Integer> arrayList = new ArrayList<>();
    arrayList.add(233);
    arrayList.add(16);
    System.out.println(arrayList.get(1));
}

输出的结果就是16，这里我们就用了get方法。

接着我们试着删除第一个元素，再获取第二个元素试试看。

public static void main(String[] args) {
    List<Integer> arrayList = new ArrayList<>();
    arrayList.add(233);
    arrayList.add(16);
    arrayList.remove(0); // 移除下标为0的元素 即第一个元素
}

注意：remove()方法有两种，一种是传入下标，另一种是传入集合中的一个元素。这里的remove另一种写法就是arrayList.remove(new Integer(233)); 也就是传入一个在列表中的元素，这里只要学会用下标移除元素即可。

现在我们再试着获取一下第二个元素16，注意现在这个List只有一个元素16，所以这个元素的下标要向前移动一位，也就是从1到0，因为233被移除后，它就是第一项。

public static void main(String[] args) {
    List<Integer> arrayList = new ArrayList<>();
    arrayList.add(233);
    arrayList.add(16);
    arrayList.remove(0);
    System.out.println(arrayList.get(0));
}

所以输出的结果就是16。

是否包含某个元素

若要检查集合中是否存在某一个元素，我们需要用到contains函数，它的返回值是布尔型。

public static void main(String[] args) {
    List<Integer> arrayList = new ArrayList<>();
    arrayList.add(233);
    arrayList.add(16);
    System.out.println("列表中是否存在233" + arrayList.contains(233));
}

// 运行结果

// 列表中是否存在233 > true

将某个集合添加到ArrayList

现在如果有两个ArrayList，分别为a和b，我们要把b的所有元素添加到a后面，也就是a的尾部与b的头部进行拼接，这时我们可以用addAll来实现。

这个操作并不会改变b的元素，可以认为是将b的元素复制一份加载了a后面。

public static void main(String[] args) {
    List<Integer> a = new ArrayList<>();
    a.add(1);
    a.add(3);
    a.add(5);
    
    List<Integer> b = new ArrayList<>();
    b.add(6);
    b.add(10);
    
    a.addAll(b);
}

这里两个List的元素分别由1、3、5和6、10。

当我们使用addAll后，b的所有元素就被添加到了a中，此时a的长度为5，下标最大就是4。

现在我们用get方法来获取一下下标为4的元素：

public static void main(String[] args) {
    List<Integer> a = new ArrayList<>();
    a.add(1);
    a.add(3);
    a.add(5);
    List<Integer> b = new ArrayList<>();
    b.add(6);
    b.add(10);
    a.addAll(b);
    System.out.println(a.get(4));
}

运行结果就是10。

获取集合长度

直接使用 集合变量.size(); 即可。

public static void main(String[] args) {
    List<Integer> a = new ArrayList<>();
    a.add(1);
    a.add(3);
    a.add(5);
    System.out.println("a集合的长度为 > " + a.size());
}
// 运行结果
// a集合的长度为 > 3

HashSet

Set不同于List，最大的特点就是无序性和不重复性，满足数学上的集合。

HashSet没有get方法，因为它是无序的。

因此我们使用add添加元素后，无法获取具体的某个元素，但我们可以用for循环来遍历它，这个方法我们将会在下一课学到。

那么有关于HashSet的各种方法，详见ArrayList的介绍。

HashMap

HashMap是Map的子类，Map不同于集合，它们的对比如下：

Collection中的元素是独立的，使用add将元素一个个添加进去。

Map的键不能重复，而值可以，这类似于函数的性质。x自变量不重复，而y可以由多个x对应。

Map中常用的集合为HashMap集合、LinkedHashMap集合，本期我们学习HashMap。

声明HashMap

和ArrayList一样，也需要用到一个<>来表示数据类型：

public static void main(String[] args) {
    Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
}

这里的不同点就是，<>需要传入两个类，第一个是键的数据类型，第二个是值的数据类型。

可以看到，这里的Map是整数对应一个字符串。

Map的常用方法

get(Object key) 通过键获取值
put(Object key, Object value) 将键值对添加到Map
remove(Object key) 移除某个键值对

下面我们来看看它们的用法：

public static void main(String[] args) {
    Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
    map.put(0, "这里是0对应的值");
    map.put(192, "这里是192");
}

像这样，我们就传入了两个键值对，接下来我们试着获取它们：

public static void main(String[] args) {
    Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
    map.put(0, "这里是0对应的值");
    map.put(192, "这里是192");
    System.out.println(map.get(192));
}

// 运行结果

// 
这里是192

而要移除一个键值对也很简单，使用remove即可：

public static void main(String[] args) {
    Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
    map.put(0, "这里是0对应的值");
    map.put(192, "这里是192");
    System.out.println(map.get(192));
    map.remove(192);
    System.out.println(map.get(192));
}

// 运行结果

// 这里是192
// null

观察发现，在移除192之后再尝试获取192对应的值，发现输出的是null空值，说明这个键值对已经被移除了。

课后练习

声明一个ArrayList和Map，自行练习增删查改。
集合与Map的区别是什么？
对于List和Map，你能想到哪些实际应用可以用它们实现？