Слайд 1Коллекции в Java
Антон Авдеев
Слайд 2Что такое коллекции?
Классы позволяющие хранить и производить операции над множеством
объектов.
java.lang.Iterable
java.util.Collection
java.util.List - список
java.util.Set - множество
java.util.Queue - очередь
java.util.Map - карта, ассоциативный массив
Слайд 3Зачем нужны коллекции?
Array
vs Collection
- Типизация данных
- Безопасность типа
хранимых данных на уровне компилятора
- Фиксированный размер массива
- Экономия памяти (примитивы)
- Быстрый доступ к каждому элементу
- f.length
- Generics, либо Objects
- Generics, либо приведение типов
- Размер не фиксирован
- Работа только с объектами
- Скорость доступа зависит от способа имплементации коллекции
- f.size()
Слайд 4Методы коллекций
Проверки на вхождение
boolean contains(Object o); ─ одного элемента
boolean containsAll(Collection
c); ─ всех элементов коллекции c
Collection col = new ArrayList();
If
(col.isEmpty()) { … как правильно проверять пустоту коллекции?
If (col.size() != 0) {…
Определение размера
int size(); ─ количество элементов
boolean isEmpty(); ─ проверка на пустоту
Слайд 5Методы коллекций
Добавление элементов
boolean add(E e); ─ одного элемента
boolean addAll(Collection c);
─ элементов коллекции
Удаление элементов
boolean remove(Object o); ─ одного элемента
boolean removeAll(Collection
c); ─ элементов коллекции
boolean retainAll(Collection c); ─ удаление элементов не из коллекции c
void clear(); ─ удаление всех элементов
Слайд 6Преобразование в массив
Object[] toArray(); ─ создает новый массив
Object[] toArray(Object[] a);
─ использует переданный массив
list.add(“1”);
Foo[] foos = (Foo[]) list.toArray(new Foo[0]);
list.add(“2”);
Collection list
= java.util.Arrays.asList(foos);
Слайд 7Итерирование
java.lang.Iterable:
методы Iterator iterator();
boolean hasNext();
T next();
void remove();
Сколько итераций будет выполнено?
List list
= new ArrayList(30);
for (Object o : list) {
System.out.println(o.toString());
}
for
(Iterator iter = list.iterator(); iter.hasNext();) {
System.out.println(iter.next().toString());
}
Слайд 11ArrayList
При добавлении 11-го элемента
ArrayList может менять свой размер во время
исполнения программы
Элементы ArrayList могут быть абсолютно любых типов в том
числе и null
ArrayList list = new ArrayList<>();
list.add("0");
Слайд 12ArrayList
Добавление в «середину» списка происходит в три этапа:
проверяется, достаточно
ли места в массиве;
2) подготавливается место для нового элемента с
помощью System.arraycopy();
3) перезаписывается значение у элемента с указанным индексом.
Удалять элементы можно двумя способами:
— по индексу remove(index)
— по значению remove(value)
Слайд 13ArrayList
Итоги
— Быстрый доступ к элементам по индексу за время O(1);
—
Доступ к элементам по значению за линейное время O(n);
— Медленный,
когда вставляются и удаляются элементы из «середины» списка;
— Позволяет хранить любые значения в том числе и null;
— Не синхронизирован.
Слайд 15LinkedList
Является представителем двунаправленного списка, где каждый элемент структуры содержит указатели
на предыдущий и следующий элементы. Итератор поддерживает обход в обе
стороны.
Реализует методы получения, удаления и вставки в начало, середину и конец списка.
Позволяет добавлять любые элементы в том числе и null.
List list = new LinkedList<>();
list.add("0");
list.add("1");
Слайд 16LinkedList
Добавление элементов в «середину» списка
Слайд 17LinkedList. Применение (FIFO)
public class Queue {
private final LinkedList
list = new LinkedList();
public void put(Object v) {
list.addFirst(v);
}
public Object get() {
return list.removeLast();
}
public boolean isEmpty() {
return list.isEmpty();
}
}
Слайд 18LinkedList
Итоги
— Из LinkedList можно организовать стэк, очередь, или двойную очередь,
со временем доступа O(1);
— На вставку и удаление из середины
списка, получение элемента по индексу или значению потребуется линейное время O(n). Однако, на добавление и удаление из середины списка, используя ListIterator.add() и ListIterator.remove(), потребуется O(1);
— Позволяет добавлять любые значения в том числе и null. Для хранения примитивных типов использует соответствующие классы-оберки;
— Не синхронизирован.
Слайд 19HashCode
Если очень просто, то хеш-код — это число. Если более
точно, то это битовая строка фиксированной длины, полученная из массива
произвольной длины.
Ситуация, когда у разных объектов одинаковые хеш-коды называется — коллизией. Вероятность возникновения коллизии зависит от используемого алгоритма генерации хеш-кода.
Слайд 20HashCode
1. Для одного и того-же объекта, хеш-код всегда будет одинаковым
Слайд 21HashCode
2. Если объекты одинаковые, то и хеш-коды одинаковые (но не
наоборот, см. правило 3).
Слайд 22HashCode
3. Если хеш-коды равны, то входные объекты не всегда равны
(коллизия).
Слайд 23HashCode
4. Если хеш-коды разные, то и объекты гарантированно разные.
Слайд 24Эквивалентность
Каждый вызов оператора new порождает новый объект в памяти.
public class
BlackBox {
private int varA;
private int varB;
public BlackBox(int varA, int varB) {
this.varA = varA;
this.varB = varB;
}
}
Слайд 25Эквивалентность
Создадим класс для демонстрации BlackBox.
public class DemoBlackBox {
public
static void main(String[] args) {
BlackBox object1
= new BlackBox(5, 10);
BlackBox object2 = new BlackBox(5, 10);
}
}
Слайд 26Эквивалентность
Содержимое этих объектов одинаково, то есть эквивалентно. Для проверки эквивалентности
в классе Object существует метод equals(), который сравнивает содержимое объектов
и выводит значение типа boolean true, если содержимое эквивалентно, и false — если нет.
object1.equals(object2);// должно быть true, поскольку содержимое объектов эквивалентно
object1.hashCode() == object2.hashCode()// должно быть true
Что выведется на экран в первом случае? Во втором?
Слайд 27Эквивалентность
При сравнение объектов, операция “==” вернет true лишь в одном
случае — когда ссылки указывают на один и тот-же объект.
В данном случае не учитывается содержимое полей.
public boolean equals(Object obj) {
return (this == obj);
}
public native int hashCode();
Слайд 28Эквивалентность
public class DemoBlackBox {
public static void main(String[] args)
{
...
BlackBox object3
= new BlackBox(5, 10);
BlackBox object4 = object3; // Переменная object4 ссылается на тот-же объект что и переменная object3
object3.equals(object4); // true
}
}
Слайд 29Эквивалентность
public class BlackBox {
...
@Override
public
int hashCode() {
final int prime =
31;
int result = 1;
result = prime * result + varA;
result = prime * result + varB;
return result;
}
}
Слайд 30Эквивалентность
public class BlackBox {
...
@Override
public
boolean equals(Object obj) {
if (this ==
obj)
return true;
if (obj == null)
return false;
if (getClass() != obj.getClass())
return false;
BlackBox other = (BlackBox) obj;
if (varA != other.varA)
return false;
if (varB != other.varB)
return false;
return true;
}
}
Слайд 31Эквивалентность
object1.equals(object2);
object1.hashCode() == object2.hashCode();
Что выведется на экран в первом случае? Во
втором?
Слайд 32Эквивалентность
Требования к реализации equals()
reflexive. x.equals(x) == true
symmetric. Если x.equals(y) ==
true, то y.equals(x) должен быть тоже true.
transitive. Если x.equals(y) == true
и y.equals(z) == true, то результат x.equals(z) тоже должен быть true
consistent. Для любых объектов x и y, если их содержимое не изменяется, то множественный вызов x.equals(y) должен возвращать одно и тоже значение
Для x.equals(null) == false.
Слайд 34HashMap
HashMap — основан на хэш-таблицах, реализует интерфейс Map (что подразумевает
хранение данных в виде пар ключ/значение).
Ключи и значения могут
быть любых типов, в том числе и null.
Данная реализация не дает гарантий относительно порядка элементов с течением времени
Каждый HashMap содержит ряд свойств:
table — массив типа Entry[], который является хранилищем ссылок на списки (цепочки) значений;
threshold — предельное количество элементов, при достижении которого, размер хэш-таблицы увеличивается вдвое.
size — количество элементов HashMap-а;
Map hashmap = new HashMap<>();
Слайд 35HashMap
hashCode()
Поиск элемента по ключу происходит в 2 этапа:
Поиск нужного
контейнера (используя hashCode())
Поиск элемента в контейнере (используя equals())
Слайд 36HashMap
Добавление, получение, удаление элементов
Итераторы
hashmap.put("0", "zero");
hashmap.get(key);
hashmap.remove(key);
// 1
for (Map.Entry entry
: hashmap.entrySet())
System.out.println(entry.getKey() + " = " + entry.getValue());
//
2
for (String key : hashmap.keySet())
System.out.println(hashmap.get(key));
// 3
Iterator> itr = hashmap.entrySet().iterator();
while (itr.hasNext())
System.out.println(itr.next());
Слайд 37HashMap
Итоги
— Добавление элемента выполняется за время O(1);
— Операции получения и
удаления элемента могут выполняться за время O(1), если хэш-функция равномерно
распределяет элементы и отсутствуют коллизии;
— Ключи и значения могут быть любых типов, в том числе и null. Для хранения примитивных типов используются соответствующие классы-оберки;
— Не синхронизирован.
Слайд 39HashSet
В множествах Set каждый элемент хранится только в одном экземпляре,
а разные реализации Set используют разный порядок хранения элементов.
Методы аналогичны
методам ArrayList за исключением того, что метод add(Object o) добавляет объект в множество только в том случае, если его там нет.
Set intSet = new HashSet<>();
intSet.add(1);
intSet.add(4);
intSet.add(3);
intSet.add(1);
intSet.add(2);
intSet.add(3);
intSet.add(2);
[1, 2, 3, 4]
[3, 1, 4, 2]
[2, 4, 1, 3]
Слайд 40Лабораторная работа
Задание: Вычислить сколько раз каждая буква встречается в тексте.
public
class UniqueChars {
private Map map = new
HashMap<>();
private String text;
public String getText() {
return text;
}
public void setText(String text) {
this.text = text;
}
...
}
Слайд 41Лабораторная работа
public class UniqueChars {
...
public void
calculate() {
for (char c : text.toCharArray())
{
if (Character.isLetter(c)) {
if (map.containsKey(c)) {
map.put(c, map.get(c) + 1);
} else {
map.put(c, 1);
}
}
}
}
...
}
Слайд 42Лабораторная работа
public class UniqueChars {
...
@Override
public String toString() {
String result =
"";
for (Entry entry : map.entrySet()) {
result += "char: " + entry.getKey() +
"; count: " + entry.getValue() + "\n";
}
return result;
}
}
Слайд 43Лабораторная работа
Отдельный подсчет цифр;
Подсчет в указанном регистре (верхнем, нижнем, не
учитывать);
interface Basket {
void addProduct(String product, int quantity);
void removeProduct(String product);
void updateProductQuantity(String product, int quantity);
void clear();
List
getProducts();
int getProductQuantity(String product);
}
Реализовать класс корзины интернет магазина по следующему интерфейсу:
Слайд 44Лабораторная работа
interface Smartable {
public List removeInRange(List list, int
element, int start, int end);
public boolean isUnique(Map
map);
public Map intersect(Map map1, Map map2);
public int countCommon(List list1, List list2);
public Set removeEvenLength(Set set);
public int maxOccurrences(List list);
}
Слайд 45Лабораторная работа
public List removeInRange(List list, int element, int start, int
end)
Который принимает на вход List, значение, стартовый и конечный индекс).
Метод
должен удалить все вхождения element между start (включительно) и end (исключительно) индексами. Вхождения вне этого индекса, а также другие значения должны остаться без изменений.
Например, если для списка
(0, 0, 2, 0, 4, 0, 6, 0, 8, 0, 10, 0, 12, 0, 14, 0, 16) вызвать метод removeInRange(list, 0, 5, 13) результат будет
(0, 0, 2, 0, 4, 6, 8, 10, 12, 0, 14, 0, 16).
Слайд 46Лабораторная работа
public boolean isUnique(Map map);
Который возвращает true, если в
отображении нет двух и более одинаковых value, и false в
противном случае.
Для пустого отображения метод возвращает true.
Например, для метода {Вася=Иванов, Петр=Петров, Виктор=Сидоров, Сергей=Савельев, Вадим=Викторов} метод вернет true,
а для {Вася=Иванов, Петр=Петров, Виктор=Иванов, Сергей=Савельев, Вадим=Петров} метод вернет false.
Слайд 47Лабораторная работа
public Map intersect(Map map1, Map map2);
Который возвращает
отображение, который содержит пары «ключ=значение», присутствующие в обоих отображениях.
Например, для
отображений {Janet=87, Logan=62, Whitaker=46, Alyssa=100, Stefanie=80, Jeff=88, Kim=52, Sylvia=95}
и {Logan=62, Kim=52, Whitaker=52, Jeff=88, Stefanie=80, Brian=60, Lisa=83, Sylvia=87}
Метод вернет {Logan=62, Stefanie=80, Jeff=88, Kim=52} (не обязательно в этом порядке)
Слайд 48Лабораторная работа
public int countCommon(List list1, List list2);
Который возвращает количество уникальных
совпавших значений в обоих списках.
Например, для списков [3, 7, 3,
-1, 2, 3, 7, 2, 15, 15] и [-5, 15, 2, -1, 7, 15, 36] метод вернет 4, т.к. совпали элементы -1, 2, 7 и 15.
Обратите внимание, что второй раз 15 не считаются, т.к. нужно совпадение уникальных значений.
Слайд 49Лабораторная работа
public Set removeEvenLength(Set set);
Который возвращает множество, в котором удалены
все элементы четной длины из исходного множества.
Например, для множества ["foo",
"buzz", "bar", "fork", "bort", "spoon", "!", "dude"] метод вернет ["foo", "bar", "spoon", "!"]
Слайд 50Лабораторная работа
public int maxOccurrences(List list);
Который возвращает количество вхождений наиболее часто
встречающегося элемента.
Например, для массива [4, 7, 4, -1, 2, 4,
7, 2, 15, 15] метод вернет 3, т.к. наиболее часто встречающееся значение 4 имеет 3 вхождения в массив.
Слайд 51Источники
https://google.ru
http://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/index.html
https://habrahabr.ru/hub/java