Collection、List、泛型、数据结构笔记

第一章 Collection集合

1.1 集合概述

目标:

• 在前面基础班我们已经学习过并使用过集合ArrayList<E> ,那么集合到底是什么呢?

步骤:

• 集合的概述
• 集合和数组的区别

讲解:

• 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，它们有什么区别呢？

• 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，可以存储任意类型数据。集合存储的都是引用数据类型。如果想存储基本类型数据需要存储对应的包装类型。

小结:

略

1.2 单列集合常用类的继承体系

目标:

• 单列集合常用类的继承体系

步骤:

• 单列集合常用类的继承体系

讲解:

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.LinkedHashSet。

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集合常用类的继承体系

注意:这张图只是我们常用的集合有这些，不是说就只有这些集合。

小结:

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

目标:

• 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。

步骤:

• Collection集合 常用功能

讲解:

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(Object obj): 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

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。

public class Demo02ListMethod {
    public static void main(String[] args) {
        method4();
    }

    public static void method4() {
        //创建集合
        List<String> list = new ArrayList<>();
        //添加元素
        list.add("jack");
        list.add("rose");
        list.add("tony");
        //打印集合
        System.out.println("替换前：" + list); //[jack, rose, tony]
        //调用set方法，使用 tom 替换掉原来索引为1的元素
        String str = list.set(1, "tom");
        System.out.println("替换后：" + list); //[jack, tom, tony]
        System.out.println("str:" + str); //rose
    }

    public static void method3() {
        //创建集合
        List<String> list = new ArrayList<>();
        //添加元素
        list.add("jack");
        list.add("rose");
        list.add("tony");
        //打印集合
        System.out.println("删除前：" + list); //[jack, rose, tony]
        //调用remove方法，删除索引为1的元素
        String str = list.remove(1);
        System.out.println("删除后：" + list); //[jack, tony]
        System.out.println("str:" + str); //rose
    }

    public static void method2() {
        //创建集合
        List<String> list = new ArrayList<>();
        //添加元素
        list.add("jack");
        list.add("rose");
        list.add("tony");
        //调用get方法，根据索引获取元素
        System.out.println(list.get(1));
    }


    public static void method1() {
        //创建集合
        List<String> list = new ArrayList<>();
        //添加元素
        list.add("jack");
        list.add("rose");
        list.add("tony");
        //打印集合
        System.out.println("list:" + list); //[jack, rose, tony]
        //向索引为1的位置插入元素。 lucy
        list.add(1, "lucy");
        //打印集合
        System.out.println("list:" + list); //[jack, lucy, rose, tony]

    }
}

小结:

略

第二章 Iterator迭代器

2.1 Iterator接口

目标:

• 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。

步骤:

• 获取迭代器对象
• Iterator接口的常用方法

讲解:

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。

接下来我们通过案例学习如何使用Iterator迭代集合中元素：

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:

1. 在进行集合元素获取时，如果集合中已经没有元素了，还继续使用迭代器的next方法，将会抛出java.util.NoSuchElementException没有集合元素异常。
2. 在进行集合元素获取时，如果添加或移除集合中的元素 , 将无法继续迭代 , 将会抛出ConcurrentModificationException并发修改异常.

小结:

• 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: Iterator
• 如何获取Collection集合迭代器:
  • public Iterator iterator(): 获取集合对应的迭代器，用来遍历集合中的元素的。
• 如何使用迭代器进行迭代:
  • 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。

2.2 迭代器的实现原理

目标:

• 迭代器的实现原理

步骤:

• 迭代器的实现原理

讲解:

我们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。

小结:

略

2.3 增强for

目标:

• 增强for循环

步骤:

• 增强for循环

讲解:

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：

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。

代码演示

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);
        }
        
        Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
        coll.add("小河神");
        coll.add("老河神");
        coll.add("神婆");
        
        for(String s :coll){
            System.out.println(s);
        }
    }
}

tips:

增强for循环必须有被遍历的目标，目标只能是Collection或者是数组；

增强for（迭代器）仅仅作为遍历操作出现，不能对集合进行增删元素操作，否则抛出ConcurrentModificationException并发修改异常

小结:

Collection是所有单列集合的根接口，如果要对单列集合进行遍历，通用的遍历方式是迭代器遍历或增强for遍历。

第三章 泛型

3.1 泛型概述

目标:

• 在前面学习集合时，我们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。当我们在取出每一个对象，并且进行相应的操作，这时必须采用类型转换。

步骤:

• 泛型概述

讲解:

大家观察下面代码：

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？ 我们来分析下：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，这样我们使用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。

小结:

• 泛型：可以在类或方法中预支地使用未知的类型。

3.2 使用泛型的好处

目标:

• 使用泛型的好处

步骤:

• 使用泛型的好处

讲解:

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。

通过我们如下代码体验一下：

public class GenericDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        Collection<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("itheima");
        list.add("itcast");
        // list.add(666);//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，我们将类名与泛型合并一起看做数据类型。

小结:

略

3.3 泛型的定义与使用

目标:

• 我们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。

步骤:

• 定义和使用含有泛型的类
• 定义和使用含有泛型的方法
• 定义和使用含有泛型的接口

讲解:

定义和使用含有泛型的类

定义格式：

修饰符 class 类名<代表泛型的变量> {  }

例如，API中的ArrayList集合：

泛型在定义的时候不具体，使用的时候才变得具体。在使用的时候确定泛型的具体数据类型。

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,那么我们的类型就可以理解为：

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,那么我们的类型就可以理解为：

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

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

定义和使用含有泛型的方法

定义格式：

修饰符 <代表泛型的变量> 返回值类型 方法名(参数){  }

例如，

public class MyGenericMethod {      
    public <MVP> void show(MVP mvp) {
        System.out.println(mvp.getClass());
    }
    
    public <MVP> MVP show2(MVP mvp) {    
        return mvp;
    }
}

调用方法时，确定泛型的类型

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);
    }
}

定义和使用含有泛型的接口

定义格式：

修饰符 interface接口名<代表泛型的变量> {  }

例如，

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

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

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：

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

小结：泛型是一种未知的数据类型，定义在类上的泛型，使用类的时候会确定泛型的类型，定义在方法上的泛型，会在使用方法的时候确定泛型，定义在接口上的泛型，需要使用接口的时候确定泛型。

小结:

略

3.4 泛型通配符

目标:

• 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。

步骤:

• 通配符基本使用
• 通配符高级使用----受限泛型

讲解:

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：

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
//泛型不存在继承关系 Collection<Object> list = new ArrayList<String>();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

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>();
    
    getElement1(list1);
    getElement1(list2);//报错
    getElement1(list3);
    getElement1(list4);//报错
  
    getElement2(list1);//报错
    getElement2(list2);//报错
    getElement2(list3);
    getElement2(list4);
  
}
// 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){}

?表示泛型通配符，如果要对?泛型通配符的取值范围进行限制，可以使用泛型限定

小结:

略

第四章 数据结构

4.1 数据结构介绍

目标:

• 了解数据结构的作用

步骤:

• 了解数据结构的作用

讲解:

数据结构 : 其实就是存储数据和表示数据的方式。数据结构内容比较多，细细的学起来也是相对费功夫的，不可能达到一蹴而就。我们将常见的数据结构：堆栈、队列、数组、链表和红黑树 这几种给大家介绍一下，作为数据结构的入门，了解一下它们的特点即可。

小结:

• 数据结构其实就是存储数据和表示数据的方式
• 每种数据结构都有自己的优点和缺点,由于数据结构内容比较多,作为数据结构的入门,了解一下他们的特点即可

4.2 常见数据结构

目标:

• 数据存储的常用结构有：栈、队列、数组、链表和红黑树。我们分别来了解一下

步骤:

• 栈结构的特点
• 队列结构的特点
• 数组结构的特点
• 链表结构的特点

讲解:

栈

• 栈：stack,又称堆栈，它是运算受限的线性表，其限制是仅允许在标的一端进行插入和删除操作，不允许在其他任何位置进行添加、查找、删除等操作。

简单的说：采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点

• 先进后出（即，存进去的元素，要在后它后面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，子弹压进弹夹，先压进去的子弹在下面，后压进去的子弹在上面，当开枪时，先弹出上面的子弹，然后才能弹出下面的子弹。
• 栈的入口、出口的都是栈的顶端位置。

这里两个名词需要注意：

• 压栈：就是存元素。即，把元素存储到栈的顶端位置，栈中已有元素依次向栈底方向移动一个位置。
• 弹栈：就是取元素。即，把栈的顶端位置元素取出，栈中已有元素依次向栈顶方向移动一个位置。

队列

• 队列：queue,简称队，它同堆栈一样，也是一种运算受限的线性表，其限制是仅允许在表的一端进行插入，而在表的另一端进行删除。

简单的说，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：

• 先进先出（即，存进去的元素，要在后它前面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，小火车过山洞，车头先进去，车尾后进去；车头先出来，车尾后出来。
• 队列的入口、出口各占一侧。例如，下图中的左侧为入口，右侧为出口。

数组

• 数组:Array,是有序的元素序列，数组是在内存中开辟一段连续的空间，并在此空间存放元素。就像是一排出租屋，有100个房间，从001到100每个房间都有固定编号，通过编号就可以快速找到租房子的人。

简单的说,采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：

• 查找元素快：通过索引，可以快速访问指定位置的元素
• 增删元素慢
• 指定索引位置增加元素：需要创建一个新数组，将指定新元素存储在指定索引位置，再把原数组元素根据索引，复制到新数组对应索引的位置。如下图
• 指定索引位置删除元素：需要创建一个新数组，把原数组元素根据索引，复制到新数组对应索引的位置，原数组中指定索引位置元素不复制到新数组中。如下图

链表

• 链表:linked list,由一系列结点node（链表中每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时i动态生成。每个结点包括两个部分：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域。我们常说的链表结构有单向链表与双向链表，那么这里给大家介绍的是单向链表。

简单的说，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：

• 多个结点之间，通过地址进行连接。例如，多个人手拉手，每个人使用自己的右手拉住下个人的左手，依次类推，这样多个人就连在一起了。
• 查找元素慢：想查找某个元素，需要通过连接的节点，依次向后查找指定元素
• 增删元素快： 树数据结构 树是有很多节点组成的

小结:

略

4.3. 树基本结构介绍

目标:

• 树基本结构的介绍

步骤:

• 树具有的特点
• 二叉树
• 二叉查找树
• 平衡二叉树
• 红黑树

讲解:

树具有的特点：

1. 每一个节点有零个或者多个子节点
2. 没有父节点的节点称之为根节点，一个树最多有一个根节点。
3. 每一个非根节点有且只有一个父节点

名词 含义
节点 指树中的一个元素
节点的度 节点拥有的子树的个数，二叉树的度不大于2
叶子节点 度为0的节点，也称之为终端结点
高度 叶子结点的高度为1，叶子结点的父节点高度为2，以此类推，根节点的高度最高 层 根节点在第一层，以此类推
父节点 若一个节点含有子节点，则这个节点称之为其子节点的父节点
子节点 子节点是父节点的下一层节点
兄弟节点 拥有共同父节点的节点互称为兄弟节点

二叉树

如果树中的每个节点的子节点的个数不超过2，那么该树就是一个二叉树。

二叉查找树

二叉查找树的特点：

1. 左子树上所有的节点的值均小于等于他的根节点的值
2. 右子树上所有的节点值均大于或者等于他的根节点的值
3. 每一个子节点最多有两个子树

案例演示(20,18,23,22,17,24,19)数据的存储过程；

遍历获取元素的时候可以按照"左中右"的顺序进行遍历；

注意：二叉查找树存在的问题：会出现"瘸子"的现象，影响查询效率

平衡二叉树

概述

为了避免出现"瘸子"的现象，减少树的高度，提高我们的搜素效率，又存在一种树的结构："平衡二叉树"

规则：它的左右两个子树的高度差的绝对值不超过1，并且左右两个子树都是一棵平衡二叉树

如下图所示：

如下图所示，左图是一棵平衡二叉树，根节点10，左右两子树的高度差是1，而右图，虽然根节点左右两子树高度差是0，但是右子树15的左右子树高度差为2，不符合定义，

所以右图不是一棵平衡二叉树。

旋转

在构建一棵平衡二叉树的过程中，当有新的节点要插入时，检查是否因插入后而破坏了树的平衡，如果是，则需要做旋转去改变树的结构。

左旋：

左旋就是将节点的右支往左拉，右子节点变成父节点，并把晋升之后多余的左子节点出让给降级节点的右子节点；

右旋：

将节点的左支往右拉，左子节点变成了父节点，并把晋升之后多余的右子节点出让给降级节点的左子节点

举个例子，像上图是否平衡二叉树的图里面，左图在没插入前"19"节点前，该树还是平衡二叉树，但是在插入"19"后，导致了"15"的左右子树失去了"平衡"，

所以此时可以将"15"节点进行左旋，让"15"自身把节点出让给"17"作为"17"的左树，使得"17"节点左右子树平衡，而"15"节点没有子树，左右也平衡了。如下图，

由于在构建平衡二叉树的时候，当有新节点插入时，都会判断插入后时候平衡，这说明了插入新节点前，都是平衡的，也即高度差绝对值不会超过1。当新节点插入后，

有可能会有导致树不平衡，这时候就需要进行调整，而可能出现的情况就有4种，分别称作左左，左右，右左，右右。

左左

左左即为在原来平衡的二叉树上，在节点的左子树的左子树下，有新节点插入，导致节点的左右子树的高度差为2，如下即为"10"节点的左子树"7"，的左子树"4"，插入了节点"5"或"3"导致失衡。

左左调整其实比较简单，只需要对节点进行右旋即可，如下图，对节点"10"进行右旋，

左右

左右即为在原来平衡的二叉树上，在节点的左子树的右子树下，有新节点插入，导致节点的左右子树的高度差为2，如上即为"11"节点的左子树"7"，的右子树"9"，

插入了节点"10"或"8"导致失衡。

左右的调整就不能像左左一样，进行一次旋转就完成调整。我们不妨先试着让左右像左左一样对"11"节点进行右旋，结果图如下，右图的二叉树依然不平衡，而右图就是接下来要

讲的右左，即左右跟右左互为镜像，左左跟右右也互为镜像。

左右这种情况，进行一次旋转是不能满足我们的条件的，正确的调整方式是，将左右进行第一次旋转，将左右先调整成左左，然后再对左左进行调整，从而使得二叉树平衡。

即先对上图的节点"7"进行左旋，使得二叉树变成了左左，之后再对"11"节点进行右旋，此时二叉树就调整完成，如下图:

右左

右左即为在原来平衡的二叉树上，在节点的右子树的左子树下，有新节点插入，导致节点的左右子树的高度差为2，如上即为"11"节点的右子树"15"，的左子树"13"，

插入了节点"12"或"14"导致失衡。

前面也说了，右左跟左右其实互为镜像，所以调整过程就反过来，先对节点"15"进行右旋，使得二叉树变成右右，之后再对"11"节点进行左旋，此时二叉树就调整完成，如下图:

右右

右右即为在原来平衡的二叉树上，在节点的右子树的右子树下，有新节点插入，导致节点的左右子树的高度差为2，如下即为"11"节点的右子树"13"，的左子树"15"，插入了节点

"14"或"19"导致失衡。

右右只需对节点进行一次左旋即可调整平衡，如下图，对"11"节点进行左旋。

红黑树

概述

红黑树是一种自平衡的二叉查找树，是计算机科学中用到的一种数据结构，它是在1972年由Rudolf Bayer发明的，当时被称之为平衡二叉B树，后来，在1978年被

Leoj.Guibas和Robert Sedgewick修改为如今的"红黑树"。它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，可以是红或者黑；

红黑树不是高度平衡的，它的平衡是通过"红黑树的特性"进行实现的；

红黑树的特性：

1. 每一个节点或是红色的，或者是黑色的。
2. 根节点必须是黑色
3. 每个叶节点(Nil)是黑色的；（如果一个节点没有子节点或者父节点，则该节点相应的指针属性值为Nil，这些Nil视为叶节点）
4. 如果某一个节点是红色，那么它的子节点必须是黑色(不能出现两个红色节点相连的情况)
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；

如下图所示就是一个

在进行元素插入的时候，和之前一样； 每一次插入完毕以后，使用黑色规则进行校验，如果不满足红黑规则，就需要通过变色，左旋和右旋来调整树，使其满足红黑规则；

小结:

略

第五章 List接口

我们掌握了Collection接口的使用后，再来看看Collection接口中的子类，他们都具备那些特性呢？

接下来，我们一起学习Collection中的常用几个子类（java.util.List集合、java.util.Set集合）。

5.1 List接口介绍

目标:

• 我们掌握了Collection接口的使用后，再来看看Collection接口中的子类，他们都具备那些特性呢？ 接下来，我们一起学习Collection中的常用几个子类（java.util.List集合、java.util.Set集合）。

步骤:

• List接口的概述
• List接口的特点

讲解:

List接口的概述:

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，我们总结一下：

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:我们在基础班的时候已经学习过List接口的子类java.util.ArrayList类，该类中的方法都是来自List中定义。

小结:

略

5.2 List接口中常用方法

目标:

• 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

步骤:

• 查看List接口中的常用方法
• 演示List接口中常用方法的使用

讲解:

List集合特有的方法：

• 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，我们在基础班都学习过。

tips:我们之前学习Colletion体系的时候，发现List集合下有很多集合，它们的存储结构不同，这样就导致了这些集合它们有各自的特点，供我们在不同的环境下使用，那么常见的数据结构有哪些呢？在下一章我们来介绍：

小结:

略

5.3 List的子类

目标:

• 了解List接口的实现类

步骤:

• ArrayList集合
• LinkedList集合

讲解:

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。

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，我们用个图了解下

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。这些方法我们作为了解即可：

• 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，我们只需要了解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。

public class Demo04LinkedList {
    public static void main(String[] args) {
        method4();
    }
    /*
     *  void push(E e)： 压入。把元素添加到集合的第一个位置。
     *  E pop()： 弹出。把第一个元素删除，然后返回这个元素。
     */
    public static void method4() {
        //创建LinkedList对象
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        //添加元素
        list.add("达尔文");
        list.add("达芬奇");
        list.add("达尔优");
        System.out.println("list:" + list);
        //调用push在集合的第一个位置添加元素
        //list.push("爱迪生");
        //System.out.println("list:" + list);//[爱迪生, 达尔文, 达芬奇, 达尔优]
        
        //E pop()： 弹出。把第一个元素删除，然后返回这个元素。
        String value = list.pop();
        System.out.println("value:" + value);//达尔文
        System.out.println("list:" + list);//[达芬奇，达尔优]
    }
    
    /*
     * E removeFirst()：删除第一个元素
     * E removeLast()：删除最后一个元素。
     */
    public static void method3() {
        //创建LinkedList对象
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        //添加元素
        list.add("达尔文");
        list.add("达芬奇");
        list.add("达尔优");
        //删除集合的第一个元素
//        String value = list.removeFirst();
//        System.out.println("value:" + value);//达尔文
//        System.out.println("list:" + list);//[达芬奇，达尔优]
        
        //删除最后一个元素
        String value = list.removeLast();
        System.out.println("value:" + value);//达尔优
        System.out.println("list:" + list);//[达尔文， 达芬奇]
    }
    
    /*
     * E getFirst()： 获取集合中的第一个元素
     * E getLast()： 获取集合中的最后一个元素
     */
    public static void method2() {
        //创建LinkedList对象
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        //添加元素
        list.add("达尔文");
        list.add("达芬奇");
        list.add("达尔优");
        
        System.out.println("list:" + list);
        //获取集合中的第一个元素
        System.out.println("第一个元素是：" + list.getFirst());
        //获取集合中的最后一个元素怒
        System.out.println("最后一个元素是：" + list.getLast());
    } 
    
    
    /*
     * void addFirst(E e)： 在集合的开头位置添加元素。
     * void addLast(E e)： 在集合的尾部添加元素。
     */
    public static void method1() {
        //创建LinkedList对象
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        //添加元素
        list.add("达尔文");
        list.add("达芬奇");
        list.add("达尔优");
        //打印这个集合
        System.out.println("list:" + list);//[达尔文, 达芬奇, 达尔优]
        //调用addFirst添加元素
        list.addFirst("曹操");
        System.out.println("list:" + list);//[曹操, 达尔文, 达芬奇, 达尔优]
        //调用addLast方法添加元素
        list.addLast("大乔");
        System.out.println("list:" + list);//[曹操, 达尔文, 达芬奇, 达尔优, 大乔]
        
    }
}

小结:

略

第六章 集合综合案例

目标:

• 完成斗地主发牌综合案例

步骤:

• 案例介绍
• 案例分析
• 案例实现

讲解:

6.1 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。

6.2 案例分析

• 准备牌： 牌可以设计为一个ArrayList<String>,每个字符串为一张牌。 每张牌由花色数字两部分组成，我们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<String>,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。

6.3 代码实现

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

public class Poker {
    public static void main(String[] args) {
        /*
        * 1: 准备牌操作
        */
        //1.1 创建牌盒 将来存储牌面的 
        ArrayList<String> pokerBox = new ArrayList<String>();
        //1.2 创建花色集合
        ArrayList<String> colors = new ArrayList<String>();

        //1.3 创建数字集合
        ArrayList<String> numbers = new ArrayList<String>();

        //1.4 分别给花色 以及 数字集合添加元素
        colors.add("♥");
        colors.add("♦");
        colors.add("♠");
        colors.add("♣");

        for(int i = 2;i<=10;i++){
            numbers.add(i+"");
        }
        numbers.add("J");
        numbers.add("Q");
        numbers.add("K");
        numbers.add("A");
        //1.5 创造牌  拼接牌操作
        // 拿出每一个花色  然后跟每一个数字 进行结合  存储到牌盒中
        for (String color : colors) {
            //color每一个花色 guilian
            //遍历数字集合
            for(String number : numbers){
                //结合
                String card = color+number;
                //存储到牌盒中
                pokerBox.add(card);
            }
        }
        //1.6大王小王
        pokerBox.add("小☺");
        pokerBox.add("大☠");      
        // System.out.println(pokerBox);
        //洗牌 是不是就是将  牌盒中 牌的索引打乱 
        // Collections类  工具类  都是 静态方法
        // shuffer方法   
        /*
         * static void shuffle(List<?> list) 
         *     使用默认随机源对指定列表进行置换。 
         */
        //2:洗牌
        Collections.shuffle(pokerBox);
        //3 发牌
        //3.1 创建 三个 玩家集合  创建一个底牌集合
        ArrayList<String> player1 = new ArrayList<String>();
        ArrayList<String> player2 = new ArrayList<String>();
        ArrayList<String> player3 = new ArrayList<String>();
        ArrayList<String> dipai = new ArrayList<String>();      

        //遍历 牌盒  必须知道索引   
        for(int i = 0;i<pokerBox.size();i++){
            //获取 牌面
            String card = pokerBox.get(i);
            //留出三张底牌 存到 底牌集合中
            if(i>=51){//存到底牌集合中
                dipai.add(card);
            } else {
                //玩家1   %3  ==0
                if(i%3==0){
                      player1.add(card);
                }else if(i%3==1){//玩家2
                      player2.add(card);
                }else{//玩家3
                      player3.add(card);
                }
            }
        }
        //看看
        System.out.println("令狐冲："+player1);
        System.out.println("田伯光："+player2);
        System.out.println("绿竹翁："+player3);
        System.out.println("底牌："+dipai);  
    }
}

小结:

略