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Collection单列集合、泛型

2019-11-28

第一章 Collection集合

1.1 集合概述

已经学习过并使用过集合ArrayList ,那么集合到底是什么呢?

集合:集合是java中提供的一种容器,可以用来存储多个数据。

集合和数组既然都是容器,它们有啥区别呢?

  • 数组的长度是固定的。集合的长度是可变的。
  • 数组中存储的是同一类型的元素,可以存储基本数据类型值。集合存储的都是对象。而且对象的类型可以不一致。在开发中一般当对象多的时候,使用集合进行存储。

1.2 集合框架

JAVASE提供了满足各种需求的API,在使用这些API前,先了解其继承与接口操作架构,才能了解何时采用哪个类,以及类之间如何彼此合作,从而达到灵活应用。

集合按照其存储结构可以分为两大类,分别是单列集合java.util.Collection和双列集合java.util.Map,今天主要学习Collection集合,在day04时讲解Map集合。

  • Collection:单列集合类的根接口,用于存储一系列符合某种规则的元素,它有两个重要的子接口,分别是java.util.Listjava.util.Set。其中,List的特点是元素有序、元素可重复。Set的特点是元素无序,而且不可重复。List接口的主要实现类有java.util.ArrayListjava.util.LinkedListSet接口的主要实现类有java.util.HashSetjava.util.TreeSet

从上面的描述可以看出JDK中提供了丰富的集合类库,为了便于初学者进行系统地学习,接下来通过一张图来描述整个集合类的继承体系。

其中,橙色框里填写的都是接口类型,而蓝色框里填写的都是具体的实现类。这几天将针对图中所列举的集合类进行逐一地讲解。

集合本身是一个工具,它存放在java.util包中。在Collection接口定义着单列集合框架中最最共性的内容。

1.3 Collection 常用功能

Collection是所有单列集合的父接口,因此在Collection中定义了单列集合(List和Set)通用的一些方法,这些方法可用于操作所有的单列集合。方法如下:

  • public boolean add(E e): 把给定的对象添加到当前集合中 。
  • public void clear() :清空集合中所有的元素。
  • public boolean remove(E e): 把给定的对象在当前集合中删除。
  • public boolean contains(E e): 判断当前集合中是否包含给定的对象。
  • public boolean isEmpty(): 判断当前集合是否为空。
  • public int size(): 返回集合中元素的个数。
  • public Object[] toArray(): 把集合中的元素,存储到数组中。

方法演示:

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import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;

public class Demo1Collection {
public static void main(String[] args) {
// 创建集合对象
// 使用多态形式
Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
// 使用方法
// 添加功能 boolean add(String s)
coll.add("小李广");
coll.add("扫地僧");
coll.add("石破天");
System.out.println(coll);

// boolean contains(E e) 判断o是否在集合中存在
System.out.println("判断 扫地僧 是否在集合中"+coll.contains("扫地僧"));

//boolean remove(E e) 删除在集合中的o元素
System.out.println("删除石破天:"+coll.remove("石破天"));
System.out.println("操作之后集合中元素:"+coll);

// size() 集合中有几个元素
System.out.println("集合中有"+coll.size()+"个元素");

// Object[] toArray()转换成一个Object数组
Object[] objects = coll.toArray();
// 遍历数组
for (int i = 0; i < objects.length; i++) {
System.out.println(objects[i]);
}

// void clear() 清空集合
coll.clear();
System.out.println("集合中内容为:"+coll);
// boolean isEmpty() 判断是否为空
System.out.println(coll.isEmpty());
}
}

tips: 有关Collection中的方法可不止上面这些,其他方法可以自行查看API学习。

第二章 Iterator迭代器

2.1 Iterator接口

在程序开发中,经常需要遍历集合中的所有元素。针对这种需求,JDK专门提供了一个接口java.util.IteratorIterator接口也是Java集合中的一员,但它与CollectionMap接口有所不同,Collection接口与Map接口主要用于存储元素,而Iterator主要用于迭代访问(即遍历)Collection中的元素,因此Iterator对象也被称为迭代器。

想要遍历Collection集合,那么就要获取该集合迭代器完成迭代操作,下面介绍一下获取迭代器的方法:

  • public Iterator iterator(): 获取集合对应的迭代器,用来遍历集合中的元素的。

下面介绍一下迭代的概念:

  • 迭代:即Collection集合元素的通用获取方式。在取元素之前先要判断集合中有没有元素,如果有,就把这个元素取出来,继续在判断,如果还有就再取出出来。一直把集合中的所有元素全部取出。这种取出方式专业术语称为迭代。

Iterator接口的常用方法如下:

  • public E next():返回迭代的下一个元素。
  • public boolean hasNext():如果仍有元素可以迭代,则返回 true。

接下来通过案例学习如何使用Iterator迭代集合中元素:

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public class IteratorDemo {
public static void main(String[] args) {
// 使用多态方式 创建对象
Collection<String> coll = new ArrayList<String>();

// 添加元素到集合
coll.add("串串星人");
coll.add("吐槽星人");
coll.add("汪星人");
//遍历
//使用迭代器 遍历 每个集合对象都有自己的迭代器
Iterator<String> it = coll.iterator();
// 泛型指的是 迭代出 元素的数据类型
while(it.hasNext()){ //判断是否有迭代元素
String s = it.next();//获取迭代出的元素
System.out.println(s);
}
}
}

tips::在进行集合元素取出时,如果集合中已经没有元素了,还继续使用迭代器的next方法,将会发生java.util.NoSuchElementException没有集合元素的错误。

2.2 迭代器的实现原理

在之前案例已经完成了Iterator遍历集合的整个过程。当遍历集合时,首先通过调用t集合的iterator()方法获得迭代器对象,然后使用hashNext()方法判断集合中是否存在下一个元素,如果存在,则调用next()方法将元素取出,否则说明已到达了集合末尾,停止遍历元素。

Iterator迭代器对象在遍历集合时,内部采用指针的方式来跟踪集合中的元素,为了让初学者能更好地理解迭代器的工作原理,接下来通过一个图例来演示Iterator对象迭代元素的过程:

在调用Iterator的next方法之前,迭代器的索引位于第一个元素之前,不指向任何元素,当第一次调用迭代器的next方法后,迭代器的索引会向后移动一位,指向第一个元素并将该元素返回,当再次调用next方法时,迭代器的索引会指向第二个元素并将该元素返回,依此类推,直到hasNext方法返回false,表示到达了集合的末尾,终止对元素的遍历。

2.3 增强for

增强for循环(也称for each循环)是JDK1.5以后出来的一个高级for循环,专门用来遍历数组和集合的。它的内部原理其实是个Iterator迭代器,所以在遍历的过程中,不能对集合中的元素进行增删操作。

格式:

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for(元素的数据类型  变量 : Collection集合or数组){ 
//写操作代码
}

它用于遍历Collection和数组。通常只进行遍历元素,不要在遍历的过程中对集合元素进行增删操作。

练习1:遍历数组

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public class NBForDemo1 {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {3,5,6,87};
//使用增强for遍历数组
for(int a : arr){//a代表数组中的每个元素
System.out.println(a);
}
}
}

练习2:遍历集合

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public class NBFor {
public static void main(String[] args) {
Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
coll.add("小河神");
coll.add("老河神");
coll.add("神婆");
//使用增强for遍历
for(String s :coll){//接收变量s代表 代表被遍历到的集合元素
System.out.println(s);
}
}
}

tips: 新for循环必须有被遍历的目标。目标只能是Collection或者是数组。新式for仅仅作为遍历操作出现。

第三章 List接口

学习Collection中的常用几个子类(java.util.List集合、java.util.Set集合)。

3.1 List接口介绍

java.util.List接口继承自Collection接口,是单列集合的一个重要分支,习惯性地会将实现了List接口的对象称为List集合。在List集合中允许出现重复的元素,所有的元素是以一种线性方式进行存储的,在程序中可以通过索引来访问集合中的指定元素。另外,List集合还有一个特点就是元素有序,即元素的存入顺序和取出顺序一致。

看完API,总结一下:

List接口特点:

  1. 它是一个元素存取有序的集合。例如,存元素的顺序是11、22、33。那么集合中,元素的存储就是按照11、22、33的顺序完成的)。
  2. 它是一个带有索引的集合,通过索引就可以精确的操作集合中的元素(与数组的索引是一个道理)。
  3. 集合中可以有重复的元素,通过元素的equals方法,来比较是否为重复的元素。

tips: List接口的子类java.util.ArrayList类,该类中的方法都是来自List中定义。

3.2 List接口中常用方法

List作为Collection集合的子接口,不但继承了Collection接口中的全部方法,而且还增加了一些根据元素索引来操作集合的特有方法,如下:

  • public void add(int index, E element): 将指定的元素,添加到该集合中的指定位置上。
  • public E get(int index):返回集合中指定位置的元素。
  • public E remove(int index): 移除列表中指定位置的元素, 返回的是被移除的元素。
  • public E set(int index, E element):用指定元素替换集合中指定位置的元素,返回值的更新前的元素。

List集合特有的方法都是跟索引相关.

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public class ListDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建List集合对象
List<String> list = new ArrayList<String>();

// 往 尾部添加 指定元素
list.add("图图");
list.add("小美");
list.add("不高兴");

System.out.println(list);
// add(int index,String s) 往指定位置添加
list.add(1,"没头脑");

System.out.println(list);
// String remove(int index) 删除指定位置元素 返回被删除元素
// 删除索引位置为2的元素
System.out.println("删除索引位置为2的元素");
System.out.println(list.remove(2));

System.out.println(list);

// String set(int index,String s)
// 在指定位置 进行 元素替代(改)
// 修改指定位置元素
list.set(0, "三毛");
System.out.println(list);

// String get(int index) 获取指定位置元素

// 跟size() 方法一起用 来 遍历的
for(int i = 0;i<list.size();i++){
System.out.println(list.get(i));
}
//还可以使用增强for
for (String string : list) {
System.out.println(string);
}
}
}

第四章 List的子类

4.1 ArrayList集合

java.util.ArrayList集合数据存储的结构是数组结构。元素增删慢,查找快,由于日常开发中使用最多的功能为查询数据、遍历数据,所以ArrayList是最常用的集合。

许多程序员开发时非常随意地使用ArrayList完成任何需求,并不严谨,这种用法是不提倡的。

4.2 LinkedList集合

java.util.LinkedList集合数据存储的结构是链表结构。方便元素添加、删除的集合。

LinkedList是一个双向链表,那么双向链表是什么样子的呢,

看图这个解下et_img 双向链表.png 双向链表 %}

实际开发中对一个集合元素的添加与删除经常涉及到首尾操作,而LinkedList提供了大量首尾操作的方法。这些方法作为了解即可:

  • public void addFirst(E e):将指定元素插入此列表的开头。
  • public void addLast(E e):将指定元素添加到此列表的结尾。
  • public E getFirst():返回此列表的第一个元素。
  • public E getLast():返回此列表的最后一个元素。
  • public E removeFirst():移除并返回此列表的第一个元素。
  • public E removeLast():移除并返回此列表的最后一个元素。
  • public E pop():从此列表所表示的堆栈处弹出一个元素。
  • public void push(E e):将元素推入此列表所表示的堆栈。
  • public boolean isEmpty():如果列表不包含元素,则返回true。

LinkedList是List的子类,List中的方法LinkedList都是可以使用,这里就不做详细介绍,只需要了解LinkedList的特有方法即可。在开发时,LinkedList集合也可以作为堆栈,队列的结构使用。(了解即可)

方法演示:

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public class LinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
LinkedList<String> link = new LinkedList<String>();
//添加元素
link.addFirst("abc1");
link.addFirst("abc2");
link.addFirst("abc3");
System.out.println(link);
// 获取元素
System.out.println(link.getFirst());
System.out.println(link.getLast());
// 删除元素
System.out.println(link.removeFirst());
System.out.println(link.removeLast());

while (!link.isEmpty()) { //判断集合是否为空
System.out.println(link.pop()); //弹出集合中的栈顶元素
}

System.out.println(link);
}
}

第五章 Set接口

java.util.Set接口和java.util.List接口一样,同样继承自Collection接口,它与Collection接口中的方法基本一致,并没有对Collection接口进行功能上的扩充,只是比Collection接口更加严格了。与List接口不同的是,Set接口中元素无序,并且都会以某种规则保证存入的元素不出现重复。

Set集合有多个子类,这里介绍其中的java.util.HashSetjava.util.LinkedHashSet这两个集合。

tips:Set集合取出元素的方式可以采用:迭代器、增强for。

5.1 HashSet集合介绍

java.util.HashSetSet接口的一个实现类,它所存储的元素是不可重复的,并且元素都是无序的(即存取顺序不一致)。java.util.HashSet底层的实现其实是一个java.util.HashMap支持,由于暂时还未学习,先做了解。

HashSet是根据对象的哈希值来确定元素在集合中的存储位置,因此具有良好的存取和查找性能。保证元素唯一性的方式依赖于:hashCodeequals方法。

先来使用一下Set集合存储,看下现象,再进行原理的讲解:

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public class HashSetDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建 Set集合
HashSet<String> set = new HashSet<String>();

//添加元素
set.add(new String("cba"));
set.add("abc");
set.add("bac");
set.add("cba");
//遍历
for (String name : set) {
System.out.println(name);
}
}
}

输出结果如下,说明集合中不能存储重复元素:

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cba
abc
bac

tips:根据结果发现字符串”cba”只存储了一个,也就是说重复的元素set集合不存储。

5.2 哈希值

哈希值:是一个十进制的整数,由系统随机给出(就是对象的地址值,是一个逻辑地址,是模拟出来的地址,不是数据实际存储的物理地址)

在Object类有方法hashCode(),可以获取对象的哈希值

源码:

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public native int hashCode();
//native 代表该方法调用的是本地操作系统的方法

例子:

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package demo23;

/*
* 哈希值:是一个十进制的整数,由系统随机给出(就是对象的地址值,是一个逻辑地址,是模拟出来的地址,不是数据实际存储的物理地址)
* 在Object类有方法hashCode(),可以获取对象的哈希值
* 源码:
* public native int hashCode();
* native代表该方法调用的是本地操作系统的方法
*/
class Person /* extends Object */ {
//重写hashCode方法
@Override
public int hashCode() {
return 1;
}
}
public class Demo04HashCode {
public static void main(String[] args) {
Person p=new Person();
System.out.println(p);
System.out.println(p.hashCode());//664740647

Person p2=new Person();
System.out.println(p2.hashCode());//804564176
System.out.println(Integer.toHexString(p2.hashCode()));//2ff4acd0
System.out.println(p2);//demo23.Person@2ff4acd0
System.out.println(p==p2);//false
//上面的是未重写方法之前
System.out.println("==========================================");
//此处已经将hashCode()更改为返回值为1,但是p==p2还是false
System.out.println(p==p2);
System.out.println(p.hashCode()==p2.hashCode());
/*
* String类的哈希值
* String类也重写了Object类的hashCode方法
*/
System.out.println("123".hashCode());//48690
System.out.println("重地".hashCode());//1179395
System.out.println("通话".hashCode());//1179395
System.out.println("334".hashCode());//50644

}
}

重地通话这样的,哈希值是一样的,叫做哈希冲突

哈希冲突:两个元素不同,但是哈希值相同。

5.3 HashSet集合存储数据的结构(哈希表)

什么是哈希表呢?

JDK1.8之前,哈希表底层采用数组+链表实现,即使用链表处理冲突,同一hash值的链表都存储在一个链表里。但是当位于一个桶中的元素较多,即hash值相等的元素较多时,通过key值依次查找的效率较低。

JDK1.8(包括jdk1.8之后)中,哈希表存储采用数组+链表+红黑树实现,当链表长度超过阈值(8)时,将链表转换为红黑树,这样大大减少了查找时间。

简单的来说,哈希表是由数组+链表+红黑树(JDK1.8增加了红黑树部分)实现的,如下图所示。

看到这张图就有人要问了,这个是怎么存储的呢?

为了方便大家的理解结合一个存储流程图来说明一下:

总而言之,JDK1.8引入红黑树大程度优化了HashMap的性能,那么对于来讲保证HashSet集合元素的唯一,其实就是根据对象的hashCode和equals方法来决定的。如果往集合中存放自定义的对象,那么保证其唯一,就必须复写hashCode和equals方法建立属于当前对象的比较方式。

5.4 Set集合存储元素不重复的原理

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public static void main(String[] args) {
HashSet<String> set=new HashSet();
String s1=new String("abc");
String s2=new String("abc");
set.add(s1);
set.add(s2);
set.add("重地");
set.add("通话");
System.out.println(set);//重地,通话,abc
}

存储过程:

在add方法中,会调用s1的hashCode方法,计算字符串"abc"的哈希值,哈希值是96354,在集合中找,有没有96354这个哈希值的元素,发现没有,就会把s1存储到集合中

在add方法中,会调用s2的hashCode方法,计算字符串"abc"的哈希值,哈希值是96354,在集合中找,有没有96354这个哈希值的元素,发现有,发生哈希冲突,s2调用equals方法和哈希值相同的元素进行比较,s2.equals(s1),返回true
两个元素的哈希值相同,equals方法返回true,认定两个元素相同。就不会把s2存储到集合中。

在add方法中,会调用”重地”的hashCode方法,计算字符串"重地"的哈希值,哈希值是1139395,在集合中找,有没有1139395这个哈希值的元素,发现没有,就会把"重地"存储到集合中

在add方法中,会调用”通话”的hashCode方法,计算字符串"通话"的哈希值,哈希值是1139395,在集合中找,有没有1139395这个哈希值的元素,发现有,发生哈希冲突,"通话"调用equals方法和哈希值相同的元素进行比较,s2.equals("重地"),返回false
两个元素的哈希值相同,equals方法返回false,认定两个元素不同。就会把"通话"存储到集合中。

5.5 HashSet存储自定义类型元素

给HashSet中存放自定义类型元素时,需要重写对象中的hashCode和equals方法,建立自己的比较方式,才能保证HashSet集合中的对象唯一

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package demo23;

import java.util.HashSet;

/*
* HashSet存储自定义元素
* set集合报错元素唯一:
* 存储的元素(String,Integer,...Student,Person),必须重写hashCode方法和equals方法
* 要求:
* 同名和同年龄的人,视为同一个人,只能存储一次
*/
class People {
private String name;
private int age;

public People() {
}

public People(String name, int age) {
super();
this.name = name;
this.age = age;
}

public String getName() {
return name;
}

public void setName(String name) {
this.name = name;
}

public int getAge() {
return age;
}

public void setAge(int age) {
this.age = age;
}

// 下面这三个重写方法,都是eclipse自动生成的

@Override
public String toString() {
return "People [name=" + name + ", age=" + age + "]";
}

@Override
public int hashCode() {
final int prime = 31;
int result = 1;
result = prime * result + age;
result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
return result;
}

@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (this == obj)
return true;
if (obj == null)
return false;
if (getClass() != obj.getClass())
return false;
People other = (People) obj;
if (age != other.age)
return false;
if (name == null) {
if (other.name != null)
return false;
} else if (!name.equals(other.name))
return false;
return true;
}

}

public class Demo06HashSetSavePerson {
public static void main(String[] args) {
HashSet<People> set = new HashSet<>();
People p1 = new People("水冰儿", 18);
People p2 = new People("水冰儿", 19);
People p3 = new People("水冰儿", 18);
System.out.println(p1.hashCode());
System.out.println(p2.hashCode());
System.out.println(p3.hashCode());
System.out.println(p1 == p3);// false
System.out.println(p1.equals(p3));// false
set.add(p1);
set.add(p2);
set.add(p3);
System.out.println(set);
}
}

输出结果

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27290290
27290321
27290290
false
true
[People [name=水冰儿, age=19], People [name=水冰儿, age=18]]

5.6 LinkedHashSet

java.util.LinkedHashSet 继承自于 HashSet集合

特点:

底层是一个哈希表(数组+链表+红黑树)+链表——多了一条链表,用来记录元素的存储顺序,保证元素有序。

演示代码如下:

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package demo23;

import java.util.HashSet;
import java.util.LinkedHashSet;

/*
* java.util.linkedHashSet extends HashSet集合
* 特点:
* 底层是一个哈希表(数组+链表+红黑树)+链表:多了一条链表,用来记录元素的存储顺序,保证元素有序
*/
public class Demo07LinkedHashSet {
public static void main(String[] args) {
HashSet<String> set = new HashSet<>();
set.add("焰灵姬");
set.add("妙妙");
set.add("水冰儿");
set.add("水冰儿");
System.out.println(set);// 无序,并且不允许重复
//运行结果:[焰灵姬, 水冰儿, 妙妙]

LinkedHashSet<String> linkedset = new LinkedHashSet<>();
linkedset.add("焰灵姬");
linkedset.add("妙妙");
linkedset.add("水冰儿");
linkedset.add("水冰儿");
System.out.println(linkedset);// 按照添加进去的顺序。有序的,并且不允许重复
//运行结果:[焰灵姬, 妙妙, 水冰儿]

}
}

5.7 可变参数

可变参数:jdk1.5之后出现的新特性。

使用前提:

当方法的参数列表的数据类型已经确定,参数的个数不确定,就可以使用可变参数。

使用格式:

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定义方法时使用
修饰符 返回值类型 方法名(数据类型...变量名){}

其实这个书写完全等价于

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修饰符 返回值类型 方法名(数据类型[] 变量名){}

可变参数原理:

可变参数底层就是一个数组,根据传递的参数个数不同,会创建不同长度的数组,来存储这些参数。

传递的参数个数可以是0个或者多个。

代码演示:

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public class Demo {
public static int add(int...arr){
//定义一个初始化的变量,记录累加和
int sum=0;
//遍历数组,获取数组中的每个元素
for(int i:arr){
sum+=i;
}
return sum;
}
public static void main(String[] args){
int i=add(10,11);
System.out.println(i);
}
}

可变参数的注意事项:

  1. 一个方法的参数列表,只能有一个可变参数
  2. 如果方法的参数有多个,那么可变参数必须写在参数列表的末尾

可变参数更高级的写法:

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public static void methodFinal(Object obj){}//可以接受任意类型的参数

第六章 Collections

6.1 常用功能

  • java.utils.Collections是集合工具类,用来对集合进行操作。部分方法如下:
  • public static <T> boolean addAll(Collection<T> c, T... elements):往集合中添加一些元素。
  • public static void shuffle(List<?> list) 打乱顺序:打乱集合顺序。
  • public static <T> void sort(List<T> list):将集合中元素按照默认规则排序。
  • public static <T> void sort(List<T> list,Comparator<? super T> ):将集合中元素按照指定规则排序。

代码演示:

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public class CollectionsDemo {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
//原来写法
//list.add(12);
//list.add(14);
//list.add(15);
//list.add(1000);
//采用工具类 完成 往集合中添加元素
Collections.addAll(list, 5, 222, 12);
System.out.println(list);
//排序方法
Collections.sort(list);
System.out.println(list);
}
}
结果:
[5, 222, 1, 2]
[1, 2, 5, 222]

代码演示之后 ,发现的集合按照顺序进行了排列,可是这样的顺序是采用默认的顺序,如果想要指定顺序那该怎么办呢?

发现还有个方法没有讲,public static <T> void sort(List<T> list,Comparator<? super T> ):将集合中元素按照指定规则排序。接下来讲解一下指定规则的排列。

6.2 Comparable自然排序

sort(List list)的使用前提:

被排序的集合里面存储的元素,必须实现Comparable,重写接口中的方法CompareTo的定义排序的规则

Comparable接口的排序规则:

  • this-参数——升序
  • 参数-this——降序

代码演示:

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package demo24;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;

class Person implements Comparable<Person> {
private String name;
private int age;
public Person() {

}
public Person(String name,int age) {
this.name=name;
this.age=age;
}

public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
}
//重写排序的规则
@Override
public int compareTo(Person o) {
// TODO Auto-generated method stub
// return 0;//默认返回0,意思是认为元素都是相同的。

//自定义规则,比较两个人的年龄——this指调用这个方法的
return o.getAge()-this.getAge();//按照年龄降序排序
}

}
public class Demo02Sort {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> list=new ArrayList<>();
list.add("b");
list.add("c");
list.add("a");

System.out.println(list);
Collections.sort(list);
System.out.println(list);

ArrayList<Integer> list01=new ArrayList<>();
list01.add(1);
list01.add(3);
list01.add(2);
System.out.println(list01);
Collections.sort(list01);
System.out.println(list01);
/*
* 注意:
* sort(List<T> list)的使用前提——被排序的集合里面存储的元素,必须实现Comparable,重写接口中的方法CompareTo的定义
* 排序的规则
*
* Comparable接口的排序规则:
* 自己(this)-参数——升序
* 参数-this——降序
*/
ArrayList<Person> list02=new ArrayList<>();
list02.add(new Person("水冰儿",19));
list02.add(new Person("焰灵姬",28));
list02.add(new Person("紫女",30));
list02.add(new Person("水冰儿",20));
System.out.println(list02);
Collections.sort(list02);
System.out.println(list02);

}
}

6.3 Comparator比较器

还是先研究这个方法

public static <T> void sort(List<T> list):将集合中元素按照默认规则排序。

不过这次存储的是字符串类型。

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public class CollectionsDemo2 {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("cba");
list.add("aba");
list.add("sba");
list.add("nba");
//排序方法
Collections.sort(list);
System.out.println(list);
}
}

结果:

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[aba, cba, nba, sba]

使用的是默认的规则完成字符串的排序,那么默认规则是怎么定义出来的呢?

说到排序了,简单的说就是两个对象之间比较大小,那么在JAVA中提供了两种比较实现的方式,一种是比较死板的采用java.lang.Comparable接口去实现,一种是灵活的当我需要做排序的时候在去选择的java.util.Comparator接口完成。

那么采用的public static <T> void sort(List<T> list)这个方法完成的排序,实际上要求了被排序的类型需要实现Comparable接口完成比较的功能,在String类型上如下:

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public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {

String类实现了这个接口,并完成了比较规则的定义,但是这样就把这种规则写死了,那比如我想要字符串按照第一个字符降序排列,那么这样就要修改String的源代码,这是不可能的了,那么这个时候可以使用

public static <T> void sort(List<T> list,Comparator<? super T> )方法灵活的完成,这个里面就涉及到了Comparator这个接口,位于位于java.util包下,排序是comparator能实现的功能之一,该接口代表一个比较器,比较器具有可比性!顾名思义就是做排序的,通俗地讲需要比较两个对象谁排在前谁排在后,那么比较的方法就是:

  • public int compare(String o1, String o2):比较其两个参数的顺序。

    两个对象比较的结果有三种:大于,等于,小于。

    如果要按照升序排序,
    则o1 小于o2,返回(负数),相等返回0,01大于02返回(正数)
    如果要按照降序排序
    则o1 小于o2,返回(正数),相等返回0,01大于02返回(负数)

    上面的官方话,太啰嗦了,我总结一下,return o1-o2是升序,return o2-o1是降序

操作如下:

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class People {
private String name;
private int age;
public People() {

}
public People(String name,int age) {
this.name=name;
this.age=age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "People [name=" + name + ", age=" + age + "]";
}

}
public class Demo03Sort {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<Integer> list=new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);
Collections.sort(list,new Comparator<Integer>(){
//重写比较的规则
@Override
public int compare(Integer o1, Integer o2) {
return o2-o1;//降序
// return o1-o2;//升序
}
});
System.out.println(list);

ArrayList<People> list01=new ArrayList<>();
list01.add(new People("焰灵姬",28));
list01.add(new People("水冰儿",19));
list01.add(new People("b水冰儿",22));
list01.add(new People("a妙妙",22));
System.out.println(list01);
Collections.sort(list01,new Comparator<People>() {
@Override
public int compare(People o1, People o2) {
/*
* 按照年龄升序排序
* 如果两个人年龄相同,再使用姓名相同的第一个字比较
*/
int result=o1.getAge()-o2.getAge();
if(result==0) {
result=o1.getName().charAt(0)-o2.getName().charAt(0);
}
return result;
}
});
System.out.println(list01);
}
}

结果如下:

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[3, 2, 1]
[People [name=焰灵姬, age=28], People [name=水冰儿, age=19], People [name=b水冰儿, age=22], People [name=a妙妙, age=22]]
[People [name=水冰儿, age=19], People [name=a妙妙, age=22], People [name=b水冰儿, age=22], People [name=焰灵姬, age=28]]

6.4 简述Comparable和Comparator两个接口的区别。

Comparable:强行对实现它的每个类的对象进行整体排序。这种排序被称为类的自然排序,类的compareTo方法被称为它的自然比较方法。只能在类中实现compareTo()一次,不能经常修改类的代码实现自己想要的排序。实现此接口的对象列表(和数组)可以通过Collections.sort(和Arrays.sort)进行自动排序,对象可以用作有序映射中的键或有序集合中的元素,无需指定比较器。

上面是官方文档的,我再总结一下,这个太死板了。

Comparator强行对某个对象进行整体排序。可以将Comparator 传递给sort方法(如Collections.sort或 Arrays.sort),从而允许在排序顺序上实现精确控制。还可以使用Comparator来控制某些数据结构(如有序set或有序映射)的顺序,或者为那些没有自然顺序的对象collection提供排序。

上面是官方文档的,我再总结一下,这个很灵活

6.5 练习——Comparable

创建一个学生类,存储到ArrayList集合中完成指定排序操作。

Student 初始类

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public class Student{
private String name;
private int age;

public Student() {
}

public Student(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}

public String getName() {
return name;
}

public void setName(String name) {
this.name = name;
}

public int getAge() {
return age;
}

public void setAge(int age) {
this.age = age;
}

@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
}

测试类:

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public class Demo {

public static void main(String[] args) {
// 创建四个学生对象 存储到集合中
ArrayList<Student> list = new ArrayList<Student>();

list.add(new Student("rose",18));
list.add(new Student("jack",16));
list.add(new Student("abc",16));
list.add(new Student("ace",17));
list.add(new Student("mark",16));


/*
让学生 按照年龄排序 升序
*/
// Collections.sort(list);//要求 该list中元素类型 必须实现比较器Comparable接口


for (Student student : list) {
System.out.println(student);
}


}
}

发现,当调用Collections.sort()方法的时候 程序报错了。

原因:如果想要集合中的元素完成排序,那么必须要实现比较器Comparable接口。

于是就完成了Student类的一个实现,如下:

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public class Student implements Comparable<Student>{
....
@Override
public int compareTo(Student o) {
return this.age-o.age;//升序
}
}

再次测试,代码就OK 了效果如下:

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Student{name='jack', age=16}
Student{name='abc', age=16}
Student{name='mark', age=16}
Student{name='ace', age=17}
Student{name='rose', age=18}

6.6 扩展练习——Comparator

如果在使用的时候,想要独立的定义规则去使用 可以采用Collections.sort(List list,Comparetor c)方式,自己定义规则:

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Collections.sort(list, new Comparator<Student>() {
@Override
public int compare(Student o1, Student o2) {
return o2.getAge()-o1.getAge();//以学生的年龄降序
}
});

效果:

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Student{name='rose', age=18}
Student{name='ace', age=17}
Student{name='jack', age=16}
Student{name='abc', age=16}
Student{name='mark', age=16}

如果想要规则更多一些,可以参考下面代码:

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Collections.sort(list, new Comparator<Student>() {
@Override
public int compare(Student o1, Student o2) {
// 年龄降序
int result = o2.getAge()-o1.getAge();//年龄降序

if(result==0){//第一个规则判断完了 下一个规则 姓名的首字母 升序
result = o1.getName().charAt(0)-o2.getName().charAt(0);
}

return result;
}
});

效果如下:

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Student{name='rose', age=18}
Student{name='ace', age=17}
Student{name='abc', age=16}
Student{name='jack', age=16}
Student{name='mark', age=16}

第七章 泛型

7.1 泛型概述

在前面学习集合时,都知道集合中是可以存放任意对象的,只要把对象存储集合后,那么这时他们都会被提升成Object类型。当在取出每一个对象,并且进行相应的操作,这时必须采用类型转换。

大家观察下面代码:

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public class GenericDemo {
public static void main(String[] args) {
Collection coll = new ArrayList();
coll.add("abc");
coll.add("itcast");
coll.add(5);//由于集合没有做任何限定,任何类型都可以给其中存放
Iterator it = coll.iterator();
while(it.hasNext()){
//需要打印每个字符串的长度,就要把迭代出来的对象转成String类型
String str = (String) it.next();
System.out.println(str.length());
}
}
}

程序在运行时发生了问题java.lang.ClassCastException。 为什么会发生类型转换异常呢? 来分析下:由于集合中什么类型的元素都可以存储。导致取出时强转引发运行时 ClassCastException。 怎么来解决这个问题呢? Collection虽然可以存储各种对象,但实际上通常Collection只存储同一类型对象。例如都是存储字符串对象。因此在JDK5之后,新增了泛型(Generic)语法,让你在设计API时可以指定类或方法支持泛型,这样使用API的时候也变得更为简洁,并得到了编译时期的语法检查。

  • 泛型:可以在类或方法中预支地使用未知的类型。

tips:一般在创建对象时,将未知的类型确定具体的类型。当没有指定泛型时,默认类型为Object类型。

7.2 使用泛型的好处与弊端

上一节只是讲解了泛型的引入,那么泛型带来了哪些好处呢?

  • 将运行时期的ClassCastException,转移到了编译时期变成了编译失败。
  • 避免了类型强转的麻烦。

通过如下代码体验一下:

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public class GenericDemo2 {
public static void main(String[] args) {
Collection<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("abc");
list.add("itcast");
// list.add(5);//当集合明确类型后,存放类型不一致就会编译报错
// 集合已经明确具体存放的元素类型,那么在使用迭代器的时候,迭代器也同样会知道具体遍历元素类型
Iterator<String> it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
String str = it.next();
//当使用Iterator<String>控制元素类型后,就不需要强转了。获取到的元素直接就是String类型
System.out.println(str.length());
}
}
}

tips:泛型是数据类型的一部分,将类名与泛型合并一起看做数据类型。

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public class Demo04Generic {
public static void main(String[] args) {
// show01();
show02();
}
/*
* 创建集合对象,使用泛型
* 好处:
* 1.避免了类型转换的麻烦,存储的是什么类型,取出的是什么类型
* 2.把运行期异常(代码运行之后会抛出的异常),提升到了编译期(写代码的时候就会报错 )
* 弊端:
* 泛型是什么样的类型,就只能存储什么类型的数据
*/
public static void show02() {
ArrayList<String> list=new ArrayList<String>();
list.add("焰灵姬");
list.add("潮女妖");
list.add("江厌离");//存储别的类型,会直接报错

//使用迭代器遍历一个集合
Iterator<String> it=list.iterator();
while(it.hasNext()) {
String s=it.next();
System.out.println(s+"-->"+s.length());
}
}
/*
* 创建集合,不使用泛型
* 好处:
* 集合不使用泛型,默认的类型就是Object类型,可以存储任意类型的数据
*
* 弊端:
* 集合不安全,会引发异常
*/
public static void show01() {
ArrayList list=new ArrayList();//不使用泛型,此时默认为Object类型
list.add(1);
list.add("焰灵姬");
list.add("潮女妖");
//增强for循环遍历
// for(Object o:list) {
// System.out.println(o);
// }

//迭代器遍历
Iterator it=list.iterator();
while(it.hasNext()) {
Object obj=it.next();
System.out.println(obj);
//想要使用String类特有的方法,length获取字符串的长度;不能使用多态 Object obj="abc"
//需要向下转型
String s=(String) obj;
System.out.println(s.length());

//此时会报错,因为有个Integer类型的
}
}
}

7.3 泛型的定义与使用

在集合中会大量使用到泛型,这里来完整地学习泛型知识。

泛型,用来灵活地将数据类型应用到不同的类、方法、接口当中。将数据类型作为参数进行传递。

定义和使用含有泛型的类

定义格式:

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修饰符 class 类名<代表泛型的变量> {  }

例如,API中的ArrayList集合:

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class ArrayList<E>{ 
public boolean add(E e){ }

public E get(int index){ }
....
}

使用泛型: 即什么时候确定泛型。

在创建对象的时候确定泛型

例如,ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();

此时,变量E的值就是String类型,那么的类型就可以理解为:

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class ArrayList<String>{ 
public boolean add(String e){ }

public String get(int index){ }
...
}

再例如,ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();

此时,变量E的值就是Integer类型,那么的类型就可以理解为:

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class ArrayList<Integer> { 
public boolean add(Integer e) { }

public Integer get(int index) { }
...
}

举例自定义泛型类

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public class MyGenericClass<MVP> {
//没有MVP类型,在这里代表 未知的一种数据类型 未来传递什么就是什么类型
private MVP mvp;

public void setMVP(MVP mvp) {
this.mvp = mvp;
}

public MVP getMVP() {
return mvp;
}
}

使用:

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public class GenericClassDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个泛型为String的类
MyGenericClass<String> my = new MyGenericClass<String>();
// 调用setMVP
my.setMVP("大胡子登登");
// 调用getMVP
String mvp = my.getMVP();
System.out.println(mvp);
//创建一个泛型为Integer的类
MyGenericClass<Integer> my2 = new MyGenericClass<Integer>();
my2.setMVP(123);
Integer mvp2 = my2.getMVP();
}
}

含有泛型的方法

定义格式:

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修饰符 <代表泛型的变量> 返回值类型 方法名(参数){  }

例如,

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public class MyGenericMethod {	  
public <MVP> void show(MVP mvp) {
System.out.println(mvp.getClass());
}

public <MVP> MVP show2(MVP mvp) {
return mvp;
}
}

使用格式:调用方法时,确定泛型的类型

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public class GenericMethodDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建对象
MyGenericMethod mm = new MyGenericMethod();
// 演示看方法提示
mm.show("aaa");
mm.show(123);
mm.show(12.45);
}
}

含有泛型的接口

定义格式:

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修饰符 interface接口名<代表泛型的变量> {  }

例如,

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public interface MyGenericInterface<E>{
public abstract void add(E e);

public abstract E getE();
}

使用格式:

1、定义类时确定泛型的类型

例如

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public class MyImp1 implements MyGenericInterface<String> {
@Override
public void add(String e) {
// 省略...
}

@Override
public String getE() {
return null;
}
}

此时,泛型E的值就是String类型。

2、始终不确定泛型的类型,直到创建对象时,确定泛型的类型

例如

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public class MyImp2<E> implements MyGenericInterface<E> {
@Override
public void add(E e) {
// 省略...
}

@Override
public E getE() {
return null;
}
}

确定泛型:

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/*
* 使用
*/
public class GenericInterface {
public static void main(String[] args) {
MyImp2<String> my = new MyImp2<String>();
my.add("aa");
}
}

7.4 泛型通配符

当使用泛型类或者接口时,传递的数据中,泛型类型不确定,可以通过通配符<?>表示。但是一旦使用泛型的通配符后,只能使用Object类中的共性方法,集合中元素自身方法无法使用。

通配符基本使用

泛型的通配符:不知道使用什么类型来接收的时候,此时可以使用?,?表示未知通配符。

此时只能接受数据,不能往该集合中存储数据。

举个例子大家理解使用即可:

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public static void main(String[] args) {
Collection<Intger> list1 = new ArrayList<Integer>();
getElement(list1);
Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();
getElement(list2);
}
public static void getElement(Collection<?> coll){}
//?代表可以接收任意类型

tips:泛型不存在继承关系 Collection list = new ArrayList();这种是错误的。

通配符高级使用—-受限泛型

之前设置泛型的时候,实际上是可以任意设置的,只要是类就可以设置。但是在JAVA的泛型中可以指定一个泛型的上限下限

泛型的上限

  • 格式类型名称 <? extends 类 > 对象名称
  • 意义只能接收该类型及其子类

泛型的下限

  • 格式类型名称 <? super 类 > 对象名称
  • 意义只能接收该类型及其父类型

比如:现已知Object类,String 类,Number类,Integer类,其中Number是Integer的父类

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public class Demo09Generic {
public static void main(String[] args) {
Collection<Integer> list1 = new ArrayList<Integer>();
Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();
Collection<Number> list3 = new ArrayList<Number>();
Collection<Object> list4 = new ArrayList<Object>();

/*
* list1 Integer
* list2 String
* list3 Number
* list4 Object
*/
getElement1(list1);
getElement1(list2);// 报错
getElement1(list3);
getElement1(list4);// 报错

getElement2(list1);// 报错
getElement2(list2);// 报错
getElement2(list3);
getElement2(list4);

}
/*
* 类与类之间的继承关系
* Integer extends Number extends Object
* String extends Object
*/

// 泛型的上限:此时的泛型?,必须是Number类型或者Number类型的子类
public static void getElement1(Collection<? extends Number> coll) {
}

// 泛型的下限:此时的泛型?,必须是Number类型或者Number类型的父类
public static void getElement2(Collection<? super Number> coll) {
}
}

第八章 集合综合案例

8.1 案例介绍

按照斗地主的规则,完成洗牌发牌的动作。
具体规则:

使用54张牌打乱顺序,三个玩家参与游戏,三人交替摸牌,每人17张牌,最后三张留作底牌。

8.2 案例分析

  • 准备牌:

    牌可以设计为一个ArrayList,每个字符串为一张牌。
    每张牌由花色数字两部分组成,可以使用花色集合与数字集合嵌套迭代完成每张牌的组装。
    牌由Collections类的shuffle方法进行随机排序。

  • 发牌

    将每个人以及底牌设计为ArrayList,将最后3张牌直接存放于底牌,剩余牌通过对3取模依次发牌。

  • 看牌

    直接打印每个集合。

8.3 代码实现

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package demo20;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;

/*
* 斗地主:
* 1.准备牌
* 2.洗牌
* 3.发牌
* 4.看牌
*/
public class DouDiZhu {
public static void main(String[] args) {
/*
* 1.准备牌
*/
//定义一个存储54张牌的ArrayList集合,泛型使用字符串
ArrayList<String> poke=new ArrayList<String>();
//定义两个数组,一个数组存储牌的花色,一个存储序号
String[] colors= {
"♥","♠","♣","♦"
};
String[] numbers= {
"2","A","K","Q","J","10","9","8","7","6","5","4","3"
};
//先把大王跟小王存储到集合中
poke.add("大王");
poke.add("小王");
//循环遍历两个数组,组装52张牌
for (String number : numbers) {
for (String color : colors) {
//把组装好的牌存储到poke牌当中
poke.add(color+number);
}
}
// System.out.println(poke);

/*
* 2.洗牌
* 使用集合的工具类Collections中的方法
* static void shuffle(List<?> list) 使用默认随机源对指定列表进行置换
*/
Collections.shuffle(poke);
// System.out.println(poke);
/*
* 3.发牌
* 定义四个集合,存储3个玩家和1底牌
*/
ArrayList<String> player01=new ArrayList<String>();
ArrayList<String> player02=new ArrayList<String>();
ArrayList<String> player03=new ArrayList<String>();
ArrayList<String> diPai=new ArrayList<String>();

//遍历poke集合,获取每一张牌,使用poke的索引,%3给三个玩家轮流发牌
//剩余三张牌给底牌
//注意:
//先判断底牌(i)>=51,否则就发没了
for (int i = 0; i < poke.size(); i++) {
//获取每一张牌
String p=poke.get(i);
//轮流发牌
if(i>=51) {//底牌发牌
diPai.add(p);
}else if(i%3==0){//玩家1发牌
player01.add(p);
}else if(i%3==1) {//玩家2发牌
player02.add(p);
}else if(i%3==2) {//玩家3发牌
player03.add(p);
}
}
/*
* 4.看牌
*/
System.out.println("紫女:"+player01);
System.out.println("焰灵姬:"+player02);
System.out.println("潮女妖:"+player03);
System.out.println("底牌:"+diPai);
}
}
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