201521123071 《JAVA程序设计》第七周学习总结

第7周-集合

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1. 本周学习总结

以你喜欢的方式（思维导图或其他）归纳总结集合相关内容。

1.1 Iterator<E> iterator(); //iterator()返回一个实现了Iterator接口的对象，可用该Iterator(迭代器)依次访问集合中的元素
    For each循环遍历:(for(String element : C)  do sth;)。可以与任何实现了Iterator接口的对象一起工作；任何集合都可使用。
1.2 Set中的对象：不按特定方式排序，无重复对象，最多有一个null元素
    HashSet：后台使用HashMap实现，加入的类需复写equals和hashCode
    TreeSet：内部使用红黑树实现，为有序集合，支持两种排序方式：Comparable和Comparator
1.3 Queue队列：有方法：
    offer()；//队列后端加入返回true or false
    poll()；//取出队头元素相当于出队，若无返回null
    peek()；//查看队头元素不出队，如没有返回null
1.4 Map：每一个元素都包括一对键对象和值对象，键对象不允许重复，且要覆写equals和hashCode方法
    其中有三个视图：
    Set<k> keySet()；//键集
    Collection<k> values()；//值集合（不是集）
    Set<Map.Entry<K, V>> entrySet()；//键/值对集
    用法：put()；//向集合中加入元素
          get()；//检索与键对象对应的值对象

2. 书面作业 ArrayList代码分析

1.1 解释ArrayList的contains源代码

答：解释如下：

public boolean contains(Object o) {
    return indexOf(o) >= 0;
}  //判断动态数组中是否存在元素“o”
public int indexOf(Object o) {
    if (o == null) {
        for (int i = 0; i < size; i++)
            if (elementData[i] == null)
                return i;
    } //返回第一次当“o == null”时元素的位置
    else {
        for (int i = 0; i < size; i++)
            if (o.equals(elementData[i]))
                return i;
    } //返回数组中第一次与“o”一致的元素的位置
    return -1; //若数组中没有与“o”相同的元素，则...
}
public int lastIndexOf(Object o) {
    if (o == null) {
        for (int i = size - 1; i >= 0; i--)
            if (elementData[i] == null)
                return i;
    } //返回最后一次当“o == null”时元素的位置
    else {
        for (int i = size - 1; i >= 0; i--)
            if (o.equals(elementData[i]))
                return i;
    }//返回数组中最后一次与“o”一致的元素的位置
    return -1; //若数组中没有与“o”相同的元素，则返回-1
}

1.2 解释E remove(int index)源代码

答：解释如下：

/**
* 删除指定索引位置index下的元素，返回被删除的元素
*/
public E remove(int index) {
    RangeCheck(index); //检查索引范围，具体代码分析见下题
    E oldValue = (E) elementData[index];//被删除的元素存到oldValue中
    fastRemove(index);
    return oldValue;
}
/*
* 删除单个位置的元素，是ArrayList的私有方法
*/
private void fastRemove(int index) {
    modCount++;//详解如下所示
    int numMoved = size - index - 1;
    if (numMoved > 0)//如果删除的不是最后一个元素时
        System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index,numMoved);//删除的元素到最后的元素整块前移
    elementData[--size] = null; //将最后一个元素设为null，在下次垃圾收集的时候就会回收掉了
}

modCount：记录ArrayList结构性变化的次数，所谓结构性变化即add()，remove()等操作。在使用迭代器遍历的时候，它可以用来检查列表中的元素是否发生结构性变化（列表元素数量发生改变），主要在多线程环境下需要使用，防止一个线程正在迭代遍历，另一个线程修改了这个列表的结构。

PS：由于还没接触到异常和线程的内容，所以在百度上找了解释，总体上知道它的作用是避免出现异常。

1.3 结合1.1与1.2，回答ArrayList存储数据时需要考虑元素的类型吗？

不需要。因为ArrayList存储数据时可以将元素的类型转换为Object，所以往ArrayList里面添加不同类型的元素是不会出错的。但是当调用ArrayList方法的时候，要传递所有元素都可以正确转型的类型，或者是Object类型，不然的话就会抛出无法转型的异常。

1.4 分析add源代码，回答当内部数组容量不够时，怎么办？

答：使用ensureCapacity()方法扩容，add源代码中扩容部分，分析如下：

/**
* 当数组的容量不够存放新加入的元素时，则使用该方法扩容
*/
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
    modCount++;//上题有解释
    int oldCapacity=elementData.length;//获取数组大小（即当前数组的容量）
    if (minCapacity > oldCapacity) { //在数组满了，又有新元素加入的情况下，执行扩容操作
        Object oldData[] = elementData;
        int newCapacity = (oldCapacity * 3) / 2 + 1;//新容量为旧容量的1.5倍+1
        if (newCapacity < minCapacity)//如果扩容后的新容量还是没有传入的所需的最小容量大或等于（主要发生在addAll(Collection<? extends E> c)中）
            newCapacity = minCapacity; //将新容量设为最小容量
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); //复制新容量
        }
}

1.5 分析private void rangeCheck(int index)源代码，为什么该方法应该声明为private而不声明为public?

答：分析如下：

/**
* 检查索引index是否超出size-1
*/
private void RangeCheck(int index) {
    if (index >= size)
        throw new IndexOutOfBoundsException("Index:"+index+",Size:"+size);//抛出异常
}
这里对index进行了索引检查，是为了将异常内容写的详细一些并且将检查的内容缩小（index<0||index>=size，这里的size是指已存储元素的个数）。
由此可知，这是程序内部自动检查的方法，不能被外界篡改，所以应该使用private而不是public

2. HashSet原理

2.1 将元素加入HashSet(散列集)中，其存储位置如何确定?需要调用那些方法？

答：一不小心百度到了答案，理解了一遍之后整理如下：

在往HashSet存入元素的时候，它首先得调用hashCode方法得到元素对应的哈希码值，然后将哈希码值进行计算，算出元素在哈希表的位置。如果算出来的位置要是没有值，那么毫无疑问直接将元素添加到哈希表中。如果算出来的位置上有值，就调用equals方法比较已存在的值与要加入的元素的值，如果比较结果为真，那么元素相同，HashSet不允许元素重复，则不能添加。如果比较结果为假，那么就添加进哈希表（通过散列冲突的解决办法解决）。

2.2 选做：尝试分析HashSet源代码后，重新解释1.1

答：解释如下：

/**
* 当且仅当此set包含一个满足(o==null ? e==null : o.equals(e))的e元素时，返回true。
* 调用HashMap的containsKey返回映射是否包含对(key)的映射关系
* 再调用containsKey方法中的的getEntry返回是否存在(key)
* HashSet的所有元素就是通过HashMap的key来保存的
*/
public boolean contains(Object o) {
    return map.containsKey(o);
}

public boolean containsKey(Object key) {
    return getEntry(key) != null;
} //如果此映射包含对于指定键(key)的映射关系，则返回true

final Entry<K,V> getEntry(Object key) { //通过key获取一个value
    int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());//如果key为null，则hash为0，否则用hash函数预处理
    for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)]; e != null; e = e.next) { //得到对应的hash值的桶，如果这个桶不是，就通过next获取下一个桶
        Object k;
        if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            return e;
    }//如果hash值相等，并且key相等则证明这个桶里的东西是我们想要的
    return null; //所有桶都找遍了，没找到想要的，所以返回null
}

3. ArrayListIntegerStack题集jmu-Java-05-集合之5-1 ArrayListIntegerStack

3.1 比较自己写的ArrayListIntegerStack与自己在题集jmu-Java-04-面向对象2-进阶-多态、接口与内部类中的题目5-3自定义接口ArrayIntegerStack，有什么不同？(不要出现大段代码)

5-1:
class ArrayListIntegerStack implements IntegerStack{
	private List<Integer> list;
	public ArrayListIntegerStack() {
		list = new ArrayList<Integer>();
	}
5-3:
class ArrayIntegerStack implements IntegerStack {
	private Integer[] arr;
	private int top=0;
	public ArrayIntegerStack(int n) {
		arr=new Integer[n];
	}
由以上代码可以看出，这两个实验最大的区别在于他们使用的存储数据的方式。5-3的使用了普通数组，其存储空间有限，适合在已知数据长度时使用，5-1的使用了动态数组，它具有容量扩充性，在定义的时候不需要规定长度，可以在使用时随意伸缩数组长度，比较适合我们平时的使用需求。

3.2 简单描述接口的好处.

接口是一系列方法的声明与特征的集合，把方法的特征和方法的实现分割开来，因此，这些方法可以在不同的地方被不同的类实现，而这些实现可以具有不同的功能，使用起来很方便，省事。其次，接口弥补了类不能多继承的缺点，一个类可以实现多个接口，一个接口也可以在多个类上实现。

4. Stack and Queue

4.1 编写函数判断一个给定字符串是否是回文，一定要使用栈，但不能使用java的Stack类（具体原因自己搜索）。请粘贴你的代码，类名为Main你的学号。

4.2 题集jmu-Java-05-集合之5-6，银行业务队列简单模拟。(不要出现大段代码)

5. 统计文字中的单词数量并按单词的字母顺序排序后输出。题集jmu-Java-05-集合之5-2，统计文字中的单词数量并按单词的字母顺序排序后输出 (不要出现大段代码)

5.1 实验总结

部分代码如下：
Set<String> set = new TreeSet<String>();//这里使用了TreeSet作为容器收集数据，主要是为了后面的对象的排序
Iterator<String> i = set.iterator();
int sum = 0;//计数器，通过计数实现十个对象的输出
boolean flag = true;//状态标示值，通过状态的转变实现输出的继续与停止
while (i.hasNext()==flag ) {//这里的hasNext()是set接口 下的一个方法，当还有可读对象时返回true，我也就是利用了这一点来实现了输出的停止
    if (sum == 9) {
        flag = false;
    }
    sum += 1;
    System.out.println(i.next());
}
在这个实验中，最主要的问题在于如何输出set中的部分值，虽然知道可以用Iterator解决，可是具体的使用也并不是很清晰。所以在百度的帮助下，我才想到了使用计数器sum以及状态标示值flag来实现部分输出，具体分析如上所示。

6. 选做：加分考察-统计文字中的单词数量并按出现次数排序，题集jmu-Java-05-集合之5-3，统计文字中的单词数量并按出现次数排序(不要出现大段代码)

6.1 伪代码

答：

while(in.hasNext()){
    for (int i = 0; i < str.length; i++) {
        if(tm.containsKey(s)){ //如果map中已经存在s的话
            int num = tm.get(s);
            tm.put(s, num+1);
        }
        else  tm.put(s, 1);
        //循环将str的值赋给s，然后加入到map，如果map已经有了s，则num+1；否则对应的值对象为1
    }
    if(st.equals("!!!!!")) { break;}
}
list.addAll(tm.keySet());
for (int i = 1; i < list.size(); i++) {
    for (int j = 0; j < list.size()-i; j++) {
        if(tm.get(j) > tm.get(j+1)){
            list.set(j, list.get(j+1));
            list.set(j+1, key);
	} //通过冒泡进行值对象排序，每个键对象对应的map的值对象通过get()得到
    }
}

6.2 实验总结

因为我只做出来了一半，所以我也只能总结一半了，有关于这个伪代码的解析在上面已经分析了。在这里主要想总结的是map的用法，真的要灵活使用，keySet();get(key);containsKey()等等，这些都是可以将value和key单独抽出来进行操作，以及和list等的转换。然后剩下的一半是value相同时对key降序排列，大概知道要怎么写这个代码，但是实际上写的时候又无从下手，我再琢磨琢磨。

7. 面向对象设计大作业-改进

7.1 完善图形界面(说明与上次作业相比增加与修改了些什么)

7.2 使用集合类改进大作业

这次稍微完善了一下数据的显示，之前的那个太小了；还有就是美化了整体的界面；还有就是之前的一些设计不大合理，然后这次就改得更人性化一点。
截图如下：

3. 码云上代码提交记录及PTA实验总结

3.1. 码云代码提交记录

在码云的项目中，依次选择“统计-Commits历史-设置时间段”, 然后搜索并截图