Наборы данных Collection
В парадигме объектно-ориентированного программирования поддерживается концепция инкапсуляции данных внутри классов. Однако это не означает, что способы размещения данных играют менее важную роль. Конечно же, используемая структура данных зависит от решаемой задачи. Способ организации данных внутри класса имеет очень важное значение для реализации методов и достижения максимальной производительности.
Интерфейс Collection является фундаментальным интерфейсом для классов Java, поддерживающих наборы данных (коллекции), в котором объявлены следующие 2 основных метода :
Помимо них, интерфейс Collection имеет еще несколько методов, которые рассмотрены ниже.
Метод add() добавляет элемент к набору и возвращает либо значение true, если набор данных изменился, либо false в противном случае. Например, если попытаться добавить в множество уже существующий объект, то запрос add() будет проигнорирован, поскольку по определению множество не может содержать дублирующие объекты.
Метод iterator() возвращает объект-итератор, реализующий интерфейс Iterator, который используется для последовательного обращения к элементам набора данных.
Интерфейс Iterator
В интерфейсе Iterator определены следующие три основных метода:
Реализация интерфейса Iterator предполагает, что с помощью вызова метода next() можно получить следующий элемент. С помощью метода hasNext() можно узнать, есть ли следующий элемент, и не достигнут ли конец коллекции. И если элементы еще имеются, то hasNext() вернет значение true. Метод hasNext() следует вызывать перед методом next(), так как при достижении конца коллекции метод next() выбрасывает исключение NoSuchElementException. И метод remove() удаляет текущий элемент, который был получен последним вызовом next().
Пример с Iterator для перебора коллекции, метод hasNext
Цикл for each
Начиная с JDK 5.0 можно сократить запись цикла, используя выражение "for each"
Компилятор преобразует цикл "for each" в обычный цикл с итератором. Цикл "for each" работает с любым объектом, реализующим интерфейс Iterable, в котором объявлен единственный метод
Интерфейс Collection расширяет интерфейс Iterable. Поэтому цикл "for each" можно использовать для любого набора данных из стандартной библиотеки.
Порядок следования элементов в итераторе
Порядок перебора элементов коллекции зависит от типа и набора элементов. Если используется объект ArrayList, то итератор начинает с индекса 0 и увеличивает индекс на 1 на каждом шаге. Если объект имеет тип HashSet, то порядок следования элементов коллекции может оказаться случайным.
При использовании итератора Iterator, можно быть уверенным, что он переберет все элементы, но строить предположения о порядке, в котором элементы будут извлекаться, по меньшей мере рискованно. В большинстве случаев порядок следования элементов не имеет никакого значения.
Удаление элементов итератором
Метод remove() интерфейса Iterable удаляет элемент, возвращенный в результате последнего вызова метода next(). В большистве случаев это правильно, т.к. необходимо проверить элемент перед принятием решения об его удалении. Пример удаления первого элемента набора строк с использованием итератора :
Необходимо помнить, что перед вызовом next() и удалением remove() существует строгая взаимосвязь. Нельзя вызывать метод remove(), если ему не предшествовал вызов метода next(). При попытке сделать это будет сгенерировано исключение IllegalStateException.
При необходимости удаления двух соседних элементов нельзя дважды подряд вызвать метод remove().
Нужно сначала вызвать метод next(), чтобы итератор (указатель) встал на элемент, подлежащий удалению.
Универсальные вспомогательные методы, contains
Интерфейсы Collection и Iterable являются универсальными, поэтому для них можно создавать универсальные методы, работающие для любых наборов данных. Пример универсального метода contains, проверяющего наличие элемента obj в наборе данных :
Разработчики библиотеки Java добавили ряд полезных методов в интерфейс Collection, которые должны поддерживаться во всех реализующих его классах:
- int size ()
- boolean isEmpty ()
- boolean contains (Object obj)
- boolean containsAll (Collection<?> c)
- boolean equals (Object obj)
- boolean addAll (Collection<? extends E> from)
- boolean remove (Object obj)
- boolean removeAll (Collection<?> c)
- void clear ()
- boolean retainAll (Collection<?> c)
- Object[] toArray ()
- <T> T[] toArray (T[] arrayToFill)
Применение каждым классом, реализующим интерфейс Collection, такого количества стандартных методов было бы слишком обременительным. Чтобы упростить процесс их реализации, в классе AbstractCollection оставлены абстрактными только фундаментальные методы (такие, как size() и iterator()), а на их основе реализованы все остальные стандартные методы.
Теперь конкретный класс, представляющий набор данных, может расширить класс AbstractCollection за счет реализации метода iterator(), а метод contains() уже реализован в родительском классе AbstractCollection. Однако, если дочерний класс содержит более эффективный вариант реализации метода contains(), то его можно использовать вместо варианта родительского класса.
Методы интерфейса java.util.Collection<E>
| Метод | Описание |
|---|---|
| Iterator<E> iterator() | Возвращает итератор для обращения к элементам набора данных. |
| int size() | Возвращает количество элементов в наборе данных. |
| boolean isEmpty() | Возвращает значение true, если набор пустой. |
| boolean contains (Object obj) | Возвращает true, если набор содержит объект, эквивалентный obj. |
| boolean containsAll (Collection<?> other) | Возвращает true, если текущий набор содержит все объекты набора данных other. |
| boolean add (Object element) | Добавляет элемент в набор. Возвращает true, если в результате вызова метода набор данных изменился. |
| boolean addAll (Collection<? extends E> other) | Добавляет все элементы в набор. Возвращает true, если в результате вызова метода набор данных изменился. |
| boolean remove (Object obj) | Удаляет объект obj. Возвращает true, если в результате вызова метода набор данных изменился. |
| boolean removeAll (Collection<?> other) | Удаляет из текущего набора данных все элементы, содержащиеся в наборе other. Возвращает true, если в результате вызова метода набор данных изменился. |
| void clear () | Удаляет из текущего набора данных все элементы. |
| boolean retainAll (Collection<?> other) | Удаляет из набора данных элементы, не совпадающие с теми, которые содержатся в наборе other. Возвращает true, если в результате вызова метода набор данных изменился. |
| Object[] toArray () | Возвращает массив с объектами из набора данных. |
Методы итератора java.util.Iterator<E>
| Метод | Описание |
|---|---|
| boolean hasNext() | Возвращает значение true, если в коллекции имеется следующий элемент, иначе возвращает false |
| Object next() | Возвращает следующий элемент. Если достигнут конец набора,то генерируется исключение NoSuchElementException |
| void remove() | Удаляет последний прочитанный элемент. Этот метод должен быть вызван сразу же после обращения к элементу. Если после чтения элемента набор данных изменился, данный метод генерирует исключение IllegalStateException |
Интерфейс ListIterator
Интерфейс Iterator предоставляет ограниченный функционал. Гораздо больший набор методов предоставляет другой итератор — интерфейс ListIterator. Данный итератор используется классами, реализующими интерфейс List, то есть классами LinkedList, ArrayList и др.
Интерфейс ListIterator расширяет интерфейс Iterator и определяет ряд дополнительных методов:
| Метод | Описание |
|---|---|
| void add(E obj) | Вставляет объект obj перед элементом, который должен быть возвращен следующим вызовом next() |
| boolean hasNext() | Возвращает true, если в коллекции имеется следующий элемент, иначе возвращает false |
| boolean hasPrevious() | Возвращает true, если в коллекции имеется предыдущий элемент, иначе возвращает false |
| E next() | Возвращает следующий элемент, если такого нет, то генерируется исключение NoSuchElementException |
| E previous() | Возвращает предыдущий элемент, если такого нет, то генерируется исключение NoSuchElementException |
| int nextIndex() | Возвращает индекс следующего элемента. Если такого нет, то возвращается размер списка |
| int previousIndex() | Возвращает индекс предыдущего элемента. Если такого нет, то возвращается число -1 |
| void remove() | Удаляет текущий элемент из списка. Таким образом, этот метод должен быть вызван после методов next() или previous(), иначе будет сгенерировано исключение IllegalStateException |
| void set(E obj) | Присваивает текущему элементу, выбранному вызовом методов next() или previous(), ссылку на объект obj |
Пример использования итератора ListIterator
Иерархия наборов данных интерфейса Collection
На рисунке представлена иерархия наборов классов, реализующих интерфейс Collection:
Список наборов данных
В таблице представлен список наборов данных. Все классы с именами, оканчивающимися на Map реализуют интерфейс Map, остальные интерфейс Collection.
Руководство Java Collections Framework
Следуйте за нами на нашей фан-странице, чтобы получать уведомления каждый раз, когда появляются новые статьи. Facebook
1- Введение
2- Первый пример
3- Лимиты при использовании массива — Предложение решения проблемы.
3.1- Массив — стандартный набор.
- Массив является стандартным и знакомым.
- хранит ссылочный вид, примитивные виды
- int[] myArray=new int[]<1,4,3>;
- Object[] myArrayObj =new Object[]<"Object",new Integer(100)>;
- Это затрудняет расширение массива
- Это затрудняет удаления элемента из массива.
3.2- Удаление элемента из массива.
Элементы массива расставлены поочередно в памяти, это сложность, когда вы намеренно удаляете определенный элемент в массиве, он теряет свою очередность. Обычно, используется техника создания нового массива для хранения объектов старого массива и убрать ненужные элементы, но это снижает эффективность программы. В случае расширения массива используется индентичная техника, это создать новый массив с большим размером, потом скопировать элементы старого массива в новый массив.
Очевидно, что массив это не хороший способ для разных случаев применения.
3.3- Связанный список
Связанный список (Linked List) это один из способов управления списка данных, который поборол недостаток массива. Конечно для управления списком в Java есть многие другие способы, например ArrayList.
Смотрите недостатки LinkedList:
- Элементы в этом списке могут быть прерывисто изолированы (непостоянны) в памяти.
- Это двустороняя связь между элементами.
- Каждый элемент в списке имеет ссылку к элементу напротив и к элементу сзади.
4- Обзор Java Collections Framework
4.1- Интерфейсы в Java Collections Framework
4.2- Две иерархии лидируемые 2 интерфейсами Collection и Map — Методы хранения данных
- Группа Collection хранит объекты.
- Есть 3 подветки в группе Collection: Queue, List, Set .
- Элементы могут быть похожими или независят от 3-х перечисленных веток. (Более детально будет обсуждено позже) .
- Пары key/value содержащиеся в Map (карта) это всегда разные key между парами
- Если мы знаем key, можем получить значение value в Map соответстующий с этим key.
4.3- Интерфейсы итератора и интерфейс RandomAccess — Метод получения доступа к данным
- java.util.Iterator
- Похож на итератор для получения данных, способ запроса по очереди с одного элемента к другому.
- Случайный метод запроса, например для позиции элемента и получения этого элемента в наборе
- Например java.util.Vector применяет этот интерфейс, может получить случайный элемент vector.get(int index).
- java.util.Collection расширен из интерфейса java.lang.Iterable (может повториться) поэтому унаследовал метод public Iterator<E> iterator().
Vector принадлежит группе Collection, вы можете получить доступ к ее элементам через Iterator и можно получить случайный доступ через метод get(index).
Заметка: Для объектов в группе List вы так же можете получить объект ListIterator, этот итератор позволяет вам переместить назад или вперед позицию курсора на списке, вместо того чтобы перемещать только вперед как в Iterator.
5- Collection Group
5.1- Interfaces в группе Collection
5.2- java.util.Collection Interface
5.3- Получить доступ к элементам коллекции
5.4- Подветка Collection
java.util.Queue java.util.List java.util.Set Разрешает содержать дублированные элементы Разрешает содержать дублированные элементы Не разрешает содержать дублированные элементы Не разрешает содержать элементы null Разрешает содержать один или более элементы null Смотря по классу, выполняет Set поддерживающий элементы null или нет. Если поддерживает, то содержит только один элемент null 
Set это неупорядоченный набор, и не позволяет содержать дубликаты. Вы не може сказать про N-ый элемент и даже про первый элемент, так как он не имеет порядок. Вы можете добавить или удалить элементы, и можете найти если элемент существует (Например "Находится ли 7 в данном наборе?").
Примечание: SortedSet это подинтерфейс Set который может содержать элементы, имеющие порядок.
5.5- java.util.List Interface
- Позволяет дублирование элементов
- Позволяет сущетвовать 0 или более элементов null.
- Это набор с последовательностью
5.6- java.util.Set Interface
- Описывает набор который не позволяет содержать дублированные элементы
- Позволяет существование элемента null, если есть элемент null то только 1.
5.7- java.util.Queue Interface
- Это коллекция позволяющия элементам дублироваться.
- Не позволяет существовать элементам null.
- java.util.LinkedList
- java.util.PriorityQueue
LinkedList это стандартная очередь. Но помните, что LinkedList применяет оба интерфейса List и Queue.
PriorityQueue хранит элементы внутри по естественному порядку элементов (если эти элементы вида Comparable), или в соответствии с Comparator настроенный для PriorityQueue.
Throws exception Returns special value Insert add(e) offer(e) Remove remove() poll() Examine element() peek() 
5.8- Наследственные отношения между классами в группе Collection
5.9- java.util.ArrayList
5.10- java.util.Vector
Vector это класс имеющий функции похожие на ArrayList. Отличие в том, что методы Vector синхронизированы, а в ArrayList нет.
5.11- java.util.SortedSet
SortedSet это подинтерфейс интерфейса Set, который имеет полные функции Set. SortedSet это категория наборов с расстановкой, добавленные новые элементы в категорию набора автоматически стоят на подходящем месте, чтобы удостовериться, что набор расставлен (по возрастанию или убыванию)
Поэтому элементы набора должны сравниваться друг с другом, они должны быть объектами java.lang.Comparable (Могут быть сравнены), Если вы добавляете элемент который не является объектом Comparable, вы получите исключение.
Будем считать класс Player (Игрок), включает информацию: имя, фамилия, количество золотых медалей, количество серебряных медалей, количество бронзовых медалей.
- У кого больше золотых медалей будет иметь позицию выше.
- Если у двух человек количество золотых медалей равно, то у кого будет больше серебряных медалей, имеет позицию выше.
- Если у двух человек количество золотых серебряных медалей равно, то у кого будет больше бронзовых медалей, имеет позицию выше.
- Остальные будут считаться равными.
6- Группа Map
6.1- Interfaces в группе Map
6.2- Классы в группе Map
6.3- java.util.Map Interface
SN Methods with Description 1 void clear( ) Removes all key/value pairs from the invoking map.(optional operation).
Returns true if the invoking map contains k as a key. Otherwise, returns false.
Returns true if the map contains v as a value. Otherwise, returns false
Returns a Set that contains the entries in the map. The set contains objects of type Map.Entry. This method provides a set-view of the invoking map.
Returns true if obj is a Map and contains the same entries. Otherwise, returns false.
Returns the value associated with the key k.
Returns the hash code for the invoking map.
Returns true if the invoking map is empty. Otherwise, returns false.
Returns a Set that contains the keys in the invoking map. This method provides a set-view of the keys in the invoking map.
Puts an entry in the invoking map, overwriting any previous value associated with the key. The key and value are k and v, respectively. Returns null if the key did not already exist. Otherwise, the previous value linked to the key is returned.(optional operation).
Puts all the entries from m into this map.(optional operation).
Removes the entry whose key equals k. (optional operation).
Returns the number of key/value pairs in the map.
Returns a collection containing the values in the map. This method provides a collection-view of the values in the map.
6.4- java.util.SortedMap Interface
SN Methods with Description 1 Comparator comparator( ) Returns the invoking sorted map's comparator. If the natural ordering is used for the invoking map, null is returned.
Returns the first key in the invoking map.
Returns a sorted map for those map entries with keys that are less than end.
Returns the last key in the invoking map.
Returns a map containing those entries with keys that are greater than or equal to start and less than end
Returns a map containing those entries with keys that are greater than or equal to start.
View more Tutorials:
Это онлайн курс вне вебсайта o7planning, который мы представляем, он включает бесплатные курсы или курсы со скидкой.
Learn and Understand Interfaces in C#- Learn SQL, PHP-PDO, JavaScript and Bootstrap for web apps
- Learn Database Design using MongoDB from Scratch
- Learn Bootstrap 4 The Complete Guide by Building 8 Projects
- Learning JavaScript Programming Tutorial. A Definitive Guide
- Advance Android Programming — learning beyond basics
- Java Spring and Hibernate:create a crud application
- Create Complete Web Applications easily with APEX 5
- CSS3 MasterClass — Transformations And Animations
- Servlets and JSPs Tutorial: Learn Web Applications With Java
- Learning Oracle Application Express ( Oracle Apex ) Training
- Full Stack Mobile Developer course ( iOS 11, and Android O )
- Introduction to Oracle Database Backup and Security
- The Complete TDD Course: Master Ruby Development with RSpec
- Concepts of Object Oriented Programming with C++
- Responsive Web Design with HTML5 and CSS3 — Introduction
- JSP (Java server pages), Servlet & JSTL tutorial (J2EE)
- Learn Partitioning in PostgreSQL from Scratch
- iOS 13 — How to Make Amazing iPhone Apps: Xcode 11 & Swift 5
- MongoDB: Learn Administration and Security in MongoDB
- Master AngularJS : Learn Angular JS From Scratch
- Interactive JavaScript DOM Introduction to the DOM Course
- Flutter Blog app Using Firestore Build ios & Android App
- MySQL Made Simple For Beginners
- Backup and Restore Fundamentals in PostgreSQL DB — Level 1
Как обратиться к элементу коллекции java
Unlike sets, lists typically allow duplicate elements. More formally, lists typically allow pairs of elements e1 and e2 such that e1.equals(e2) , and they typically allow multiple null elements if they allow null elements at all. It is not inconceivable that someone might wish to implement a list that prohibits duplicates, by throwing runtime exceptions when the user attempts to insert them, but we expect this usage to be rare.
The List interface places additional stipulations, beyond those specified in the Collection interface, on the contracts of the iterator , add , remove , equals , and hashCode methods. Declarations for other inherited methods are also included here for convenience.
The List interface provides four methods for positional (indexed) access to list elements. Lists (like Java arrays) are zero based. Note that these operations may execute in time proportional to the index value for some implementations (the LinkedList class, for example). Thus, iterating over the elements in a list is typically preferable to indexing through it if the caller does not know the implementation.
The List interface provides a special iterator, called a ListIterator , that allows element insertion and replacement, and bidirectional access in addition to the normal operations that the Iterator interface provides. A method is provided to obtain a list iterator that starts at a specified position in the list.
The List interface provides two methods to search for a specified object. From a performance standpoint, these methods should be used with caution. In many implementations they will perform costly linear searches.
The List interface provides two methods to efficiently insert and remove multiple elements at an arbitrary point in the list.
Note: While it is permissible for lists to contain themselves as elements, extreme caution is advised: the equals and hashCode methods are no longer well defined on such a list.
Some list implementations have restrictions on the elements that they may contain. For example, some implementations prohibit null elements, and some have restrictions on the types of their elements. Attempting to add an ineligible element throws an unchecked exception, typically NullPointerException or ClassCastException . Attempting to query the presence of an ineligible element may throw an exception, or it may simply return false; some implementations will exhibit the former behavior and some will exhibit the latter. More generally, attempting an operation on an ineligible element whose completion would not result in the insertion of an ineligible element into the list may throw an exception or it may succeed, at the option of the implementation. Such exceptions are marked as «optional» in the specification for this interface.