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Collection单列集合、泛型

发布于2019-11-28 21:38:44，更新于2020-06-15 11:36:37，标签：java  转载随意，文章会持续修订，请注明来源地址：https://meethigher.top/blog

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.List和java.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.ArrayList和java.util.LinkedList，Set接口的主要实现类有java.util.HashSet和java.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.Iterator。Iterator接口也是Java集合中的一员，但它与Collection、Map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.HashSet、java.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.HashSet是Set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：hashCode与equals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
		 
	}
}

像重地和通话这样的，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？

在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：

1
2
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

1
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：

1
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, 1，2);
        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(Listlist)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：

1
[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：

1
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,Comparetorc)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 Collectionlist = 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和下限。

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);
	}
}
发布：2019-11-28 21:38:44
修改：2020-06-15 11:36:37
链接：https://meethigher.top/blog/2019/collection-set-and-generic/
标签：java 
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