Java进阶07集合（续）

Java进阶07 集合（续）--------------### 一、数据结构（树）#### 1、关于树##### 1.1 相关概念* 节点 ：树中每个单独的分支 * 节点的度 ：每个节点的子节点数量 * 树高 ：树的总层数 * 根节点 ：最顶层节点 * 左子节点 ：左下方的节点 * 右子节点 ：右下方的节点 * 左子树 ：节点左下方连接的全部节点 * 右子树 ：节点右下方连接的全部节点 ##### 1.2 二叉树&二叉查找树* 普通二叉树 树中任意节点的度都<=2 * 二叉查找树 又称二叉排序树、二叉搜索树。其特点是：①首先必须是二叉树；②任意节点左子树上的值均小于 当前节点值；③任意节点右子树上的值都大于 当前节点值； 二叉查找树的节点如果都挂在同一边，会产生瘸腿现象，那么它的查询效率就和普通的单链表一样了，为了解决这个问题，引入平衡二叉树 ##### 1.3 平衡二叉树在是二叉查找树的前提下，任意节点的左右子树高度差不超过1 ，即为平衡二叉树。由于平衡二叉树的这个特点，每次往该树中加入新的节点时，就可能会对其平衡性有影响。当添加了某个节点后，改变了该树的平衡性，则会触发旋转机制来保证平衡性 。* 旋转规则 确定支点 ：从添加的结点开始，不断往父节点找不平衡的节点，这个点就是支点 * 左旋（右右加入造成不平衡） case1.支点没有左子节点 把支点左旋降级，变成左子节点；晋升原来的右子节点 case2.支点有左子节点 将根节点的右侧往左拉；原先的右子节点变成新的父节点，并把多余的左子节点让出，给已经降级的根节点当右子节点 * 右旋（左左加入造成不平衡） case1.支点没有右子节点 把支点右旋降级，变成右子节点；晋升原来的左子节点 case2.支点有右子节点 将根节点的左侧往右拉；原先的左子节点变成新的父节点，并把多余的右子节点让出，给已经降级的根节点当左子节点 * 需要旋转的四种情况 左左意思为根节点的左子树的左子树加入导致的不平衡，其余三种情况类似 * 左左：一次右旋 * 左右：先局部左旋，再整体右旋 * 右右：一次左旋 * 右左：先局部右旋，再整体左旋 #### 2、红黑树##### 2.1 红黑树的概念红黑树是一种自平衡的二叉查找树，是一种特殊的二叉查找树 ，红黑树的每一个节点上都有存储位表示节点的颜色，节点颜色非黑即红。红黑树不是高度平衡的 ，它的平衡是通过**"红黑规则"实现的。##### 2.2 红黑规则①每一个节点是红色或黑色② 根节点必须是黑色③如果一个节点没有子节点或父节点，则该节点相应的指针属性值为Nil，这些Nil视为叶节点，每个叶节点(Nil)是黑色的 ④如果某一个节点是红色，那么它的子节点必须是黑色（不能出现两个相邻的红节点）⑤对每一个节点，从该节点到其所有后代叶节点的 简单路径上**，均包含相同数目的黑色节点 ###### 助记口诀：左根右、根叶黑、不红红、黑路同 左根右：左子树节点值<=根节点值<=右子树节点值 * 根叶黑：根节点和叶节点（外部节点Nil）均是黑色的 * 不红红：不能出现两个相邻的红节点 * 黑路同：从某个节点出发，一条路走到黑（即走到它的后代叶节点上）经过的黑色节点数都相同 ##### 2.3 添加节点规则#### 3、动画演示网站Data Structure Visualization (usfca.edu)### 二、TreeSet集合#### 1、作用对集合中的元素进行排序 操作（底层红黑树实现）；且属于Set派系，不允许存储重复数据，可以 去重 *##### 1.1 综合案例需求：键盘录入一个字符串，对字符串中的字符去重，并排序 public class TreeSetTest1 { ? ?public static void main(String\[\] args) { ? ? ? ?System.out.println("请输入："); ? ? ? ?String content = new Scanner(System.in).nextLine(); ? ? ? ? ?//1、将字符串拆分为字符数组，方便获取每一个字符 ? ? ? ?char\[\] chars = content.toCharArray(); ? ? ? ?//2、准备TreeSet集合用于排序和去重 ? ? ? ?TreeSet set = new TreeSet<>(); ? ? ? ? ?//3、遍历字符数组，并将每一个字符添加到集合 ? ? ? ?for (char c : chars) { ? ? ? ? ? ?set.add©; ? ? ? } ? ? ? ? ?//4、多次拼接且不知道拼接次数，创建StringBuilder拼接 ? ? ? ?StringBuilder sb = new StringBuilder(); ? ? ? ? ? ? ? ?//注意：Set集合遍历方式只有三种(迭代器、增强for、foreach方法) ? ? ? ?set.forEach(c->sb.append©); ? ? ? ? ?//展示拼接后的内容 ? ? ? ?System.out.println(sb); ? } }#### 2、排序方式##### 2.1 默认排序方式* Integer类，默认按数值大小排序 * String类，默认按照其对应的编码表中的整数值逐个比较，均相同的会按照长度比较，短的在前 TreeSet set1 = new TreeSet<>(); set1.add("aaa"); set1.add("aaaa"); set1.add("aab"); set1.add("cde"); ? System.out.println(set1); ? //排序结果为：aaa aaaa aab cde ##### 2.2 自然排序* 类实现Comparable接口 * 重写CompareTo方法 * 根据方法的返回值，来组织排序规则（返回负数往左，返回正数往右，返回0不存） public class TreeSetDemo2 { ? ?public static void main(String\[\] args) { ? ? ? ?TreeSet set = new TreeSet<>(); ? ? ? ? ?set.add(new Student("张三",23)); ? ? ? ?set.add(new Student("李四",24)); ? ? ? ?set.add(new Student("王五",25)); ? ? ? ? ?System.out.println(set); ? } } ? //Student类要实现Comparable接口，重写compareTo方法的内部逻辑，此处年龄为主要排序依据，姓名为次要排序依据 @Override ?//年龄正序 public int compareTo(Student o) { ? ?int ageResult = this.age-o.age; ? //按年龄正序排列 ? 倒序为o.age-this.age ? ?int nameResult = ageResult == 0 ? this.name.compareTo(o.name) : ageResult; ? ?//同名同年龄的需要保留，返回1或-1都无所谓，因为内容一样，谁前谁后不重要 ? ?return nameResult == 0 ? 1 : nameResult; } ##### 2.3 比较器排序（覆盖自然排序）* 在TreeSet的构造方法中，传入Compartor接口 的实现类对象 * 重写compare方法 * 根据方法的返回值，来组织排序规则（返回负数往左，返回正数往右，返回0不存） public class TreeSetDemo3 { ? ?/* ? ? ? 需求：对字符串进行排序，根据字符串的长度，从大到小排序 ? ?/ ? ?public static void main(String\[\] args) { ? ? ? ?//String类为Java写好的类，已具备自然排序，但不是我想要的排序规则，需要比较器排序 ? ? ? ?TreeSet set = new TreeSet<>(new Comparator() { ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?//重写compare方法 ? ? ? ? ? ?@Override ? ? ? ? ? ?public int compare(String o1, String o2) { ? ? ? ? ? ? ? ?//按长度倒序排列 ? o1.xxx-o2.xxx 正序 ? ? ? ? ? ? ? ? ?int lengthResult = o2.length()-o1.length(); ? ? ? ? ? ? ? ?return lengthResult==0?o2.compareTo(o1):lengthResult; ? ? ? ? ? } ? ? ? }); ? ? ? ? ?set.add("aaa"); ? ? ? ?set.add("aa"); ? ? ? ?set.add("bbbb"); ? ? ? ?set.add("bb"); ? ? ? ?set.add("aaaa"); ? ? ? ? ?System.out.println(set); ? } } #### 3、排序如何选择Java已经写好的类（如String、Integer、Double...）大多数都具有自然排序的规则（String默认按字典顺序、Integer默认升序、Double默认升序 ），这些规则放在源码中，我们无法修改其比较规则，如果我们要实现的排序规则跟自然排序不一样，此时需要使用比较器排序来覆盖自然排序规则。因为当同时具备自然排序和比较器排序时，会优先按照比较器 进行排序操作；#### 4、利用TreeSet集合降序排列ArrayList方法说明static void sort(T\[\] a,Comprtor< super T> c)根据指定比较器产生的顺序 对指定对象数组进行排序 public class ArraysDemo { ? ?public static void main(String\[\] args){ ? ? ? ?//利用集合TreeSet集合方法对数组降序排列 ? ? ? ?Integer\[\] arr3 ={11,55,33,22,44}; ? ? ? ?Arrays.sort(arr3, new Comparator() { ? ? ? ? ? ?@Override ? ? ? ? ? ?public int compare(Integer o1, Integer o2) { ? ? ? ? ? ? ? ?return o2-o1; ? ? //o2-o1降序 ? ? ? ? ? } ? ? ? }); ? ? ? ?System.out.println(Arrays.toString(arr3)); ? } }### 三、HashSet集合#### 1、关于HashSet底层集合底层采取哈希表 存储数据，JDK8之前的哈希表是数组+链表；JDK8之后的哈希表是数组+链表+红黑树。哈希表是一种对于增删改查数据性能都比较好的结构 。#### 2、配合去重HashSet特点就是去重。为了保证元素唯一，必须同时重写HashCode和equals方法！！！ ##### 2.1 配合去重流程往集合中添加对象 →→→调用对象的HashCode方法* *，计算出一个应存入的索引地址→→→查看该位置上是否已存在元素 →→→不存在则直接存；存在，调用equals方法比较内容→→→内容不同，存入集合；内容相同，不存入。##### 2.2 HashCode方法 该方法底层调用了C++代码计算出一个随机数（常被人称为地址值） * 是JDK根据某种规则 算出来的int类型的整数 * 我们不必太过关注其内部实现，可以把它简单的理解为会计算出某个对象对应的整数值 * 为了避免存入的时候元素都堆积在同一个索引位置，因此hashcode方法的重写就显得格外重要 ###### 重写改造原则 （降低索引冲突） 将对象的所有属性值都带入运算 * 对象的属性相同，返回哈希值一定相同 * 对象的属性不同，返回哈希值尽量不同