一、Set系列集合
1.1 认识Set集合的特点
Set集合是属于Collection体系下的另一个分支，它的特点如下图所示
下面我们用代码简单演示一下，每一种Set集合的特点。
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Set<Integer> set = new TreeSet<>();
set.add(666);
set.add(555);
set.add(555);
set.add(888);
set.add(888);
set.add(777);
set.add(777);
System.out.println(set);
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1.2 HashSet集合底层原理
接下来，为了让同学们更加透彻的理解HashSet为什么可以去重，我们来看一下它的底层原理。
HashSet集合底层是基于哈希表实现的，哈希表根据JDK版本的不同，也是有点区别的
- JDK8以前：哈希表 = 数组+链表
- JDK8以后：哈希表 = 数组+链表+红黑树
我们发现往HashSet集合中存储元素时，底层调用了元素的两个方法：一个是hashCode方法获取元素的hashCode值（哈希值）；另一个是调用了元素的equals方法，用来比较新添加的元素和集合中已有的元素是否相同。
- 只有新添加元素的hashCode值和集合中以后元素的hashCode值相同、新添加的元素调用equals方法和集合中已有元素比较结果为true, 才认为元素重复。
- 如果hashCode值相同，equals比较不同，则以链表的形式连接在数组的同一个索引为位置（如上图所示）
在JDK8开始后，为了提高性能，当链表的长度超过8时，就会把链表转换为红黑树，如下图所示：
1.3 HashSet去重原理
前面我们学习了HashSet存储元素的原理，依赖于两个方法：一个是hashCode方法用来确定在底层数组中存储的位置，另一个是用equals方法判断新添加的元素是否和集合中已有的元素相同。
要想保证在HashSet集合中没有重复元素，我们需要重写元素类的hashCode和equals方法。比如以下面的Student类为例，假设把Student类的对象作为HashSet集合的元素，想要让学生的姓名和年龄相同，就认为元素重复。
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| public class Student{
private String name;
private int age;
private double height;
public Student(){}
public Student(String name, int age, double height){
this.name=name;
this.age=age;
this.height=height;
}
@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
Student student = (Student) o;
if (age != student.age) return false;
if (Double.compare(student.height, height) != 0) return false;
return name != null ? name.equals(student.name) : student.name == null;
}
@Override
public int hashCode() {
int result;
long temp;
result = name != null ? name.hashCode() : 0;
result = 31 * result + age;
temp = Double.doubleToLongBits(height);
result = 31 * result + (int) (temp ^ (temp >>> 32));
return result;
}
}
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接着，写一个测试类，往HashSet集合中存储Student对象。
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| public class Test{
public static void main(String[] args){
Set<Student> students = new HashSet<>();
Student s1 = new Student("至尊宝",20, 169.6);
Student s2 = new Student("蜘蛛精",23, 169.6);
Student s3 = new Student("蜘蛛精",23, 169.6);
Student s4 = new Student("牛魔王",48, 169.6);
students.add(s1);
students.add(s2);
students.add(s3);
students.add(s4);
for(Student s : students){
System.out.println(s);
}
}
}
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打印结果如下，我们发现存了两个蜘蛛精，当时实际打印出来只有一个，而且是无序的。
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| Student{name='牛魔王', age=48, height=169.6}
Student{name='至尊宝', age=20, height=169.6}
Student{name='蜘蛛精', age=23, height=169.6}
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1.4 LinkedHashSet底层原理
接下来，我们再学习一个HashSet的子类LinkedHashSet类。LinkedHashSet它底层采用的是也是哈希表结构，只不过额外新增了一个双向链表来维护元素的存取顺序。如下下图所示：
每次添加元素，就和上一个元素用双向链表连接一下。第一个添加的元素是双向链表的头节点，最后一个添加的元素是双向链表的尾节点。
把上个案例中的集合改成LinkedList集合，我们观察效果怎样
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| public class Test{
public static void main(String[] args){
Set<Student> students = new LinkedHashSet<>();
Student s1 = new Student("至尊宝",20, 169.6);
Student s2 = new Student("蜘蛛精",23, 169.6);
Student s3 = new Student("蜘蛛精",23, 169.6);
Student s4 = new Student("牛魔王",48, 169.6);
students.add(s1);
students.add(s2);
students.add(s3);
students.add(s4);
for(Student s : students){
System.out.println(s);
}
}
}
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打印结果如下
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| Student{name='至尊宝', age=20, height=169.6}
Student{name='蜘蛛精', age=23, height=169.6}
Student{name='牛魔王', age=48, height=169.6}
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1.5 TreeSet集合
最后，我们学习一下TreeSet集合。TreeSet集合的特点是可以对元素进行排序，但是必须指定元素的排序规则。
如果往集合中存储String类型的元素，或者Integer类型的元素，它们本身就具备排序规则，所以直接就可以排序。
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| Set<Integer> set1= new TreeSet<>();
set1.add(8);
set1.add(6);
set1.add(4);
set1.add(3);
set1.add(7);
set1.add(1);
set1.add(5);
set1.add(2);
System.out.println(set1);
Set<Integer> set2= new TreeSet<>();
set2.add("a");
set2.add("c");
set2.add("e");
set2.add("b");
set2.add("d");
set2.add("f");
set2.add("g");
System.out.println(set1);
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如果往TreeSet集合中存储自定义类型的元素，比如说Student类型，则需要我们自己指定排序规则，否则会出现异常。
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Set<Student> students = new TreeSet<>();
Student s1 = new Student("至尊宝",20, 169.6);
Student s2 = new Student("紫霞",23, 169.8);
Student s3 = new Student("蜘蛛精",23, 169.6);
Student s4 = new Student("牛魔王",48, 169.6);
students.add(s1);
students.add(s2);
students.add(s3);
students.add(s4);
System.out.println(students);
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此时运行代码，会直接报错。原因是TreeSet不知道按照什么条件对Student对象来排序。
我们想要告诉TreeSet集合按照指定的规则排序，有两种办法：
第一种：让元素的类实现Comparable接口，重写compareTo方法
第二种：在创建TreeSet集合时，通过构造方法传递Compartor比较器对象
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public class Student implements Comparable<Student>{
private String name;
private int age;
private double height;
public Student(){}
public Student(String name, int age, double height){
this.name=name;
this.age=age;
this.height=height;
}
@Override
public int compareTo(Student o) {
return this.age-o.age;
}
}
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此时，再运行测试类，结果如下
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| Student{name='至尊宝', age=20, height=169.6}
Student{name='紫霞', age=20, height=169.8}
Student{name='蜘蛛精', age=23, height=169.6}
Student{name='牛魔王', age=48, height=169.6}
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Set<Student> students = new TreeSet<>(new Comparator<Student>{
@Override
public int compare(Student o1, Student o2){
return Double.compare(o1,o2);
}
});
Student s1 = new Student("至尊宝",20, 169.6);
Student s2 = new Student("紫霞",23, 169.8);
Student s3 = new Student("蜘蛛精",23, 169.6);
Student s4 = new Student("牛魔王",48, 169.6);
students.add(s1);
students.add(s2);
students.add(s3);
students.add(s4);
System.out.println(students);
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1.6 总结Collection集合
最后，将所有的Collection集合总结一下，要求大家掌握每一种集合的特点，以及他们的体系结构。
好了，关于Collection集合，到这里就学习完了。
1.7 并发修改异常
学完Collection集合后，还有一个小问题需要给同学们补充说明一下，那就是在使用迭代器遍历集合时，可能存在并发修改异常。
我们先把这个异常用代码演示出来，再解释一下为什么会有这个异常产生
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| List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("王麻子");
list.add("小李子");
list.add("李爱花");
list.add("张全蛋");
list.add("晓李");
list.add("李玉刚");
System.out.println(list);
Iterator<String> it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
String name = it.next();
if(name.contains("李")){
list.remove(name);
}
}
System.out.println(list);
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运行上面的代码，会出现下面的异常。这就是并发修改异常
为什么会出现这个异常呢？那是因为迭代器遍历机制，规定迭代器遍历集合的同时，不允许集合自己去增删元素，否则就会出现这个异常。
怎么解决这个问题呢？不使用集合的删除方法，而是使用迭代器的删除方法，代码如下：
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| List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("王麻子");
list.add("小李子");
list.add("李爱花");
list.add("张全蛋");
list.add("晓李");
list.add("李玉刚");
System.out.println(list);
Iterator<String> it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
String name = it.next();
if(name.contains("李")){
it.remove();
}
}
System.out.println(list);
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二、Collection的其他操作
各位同学，前面我们已经把Collection家族的集合都学习完了。为了更加方便的对Collection集合进行操作，今天我们还要学习一个操作Collection集合的工具类，叫做Collections。但是Collections工具类中需要用到一个没有学过的小知识点，叫做可变参数，所以必须先学习这个前置知识可变参数，再学习Collections工具类，最后再利用这个工具类做一个综合案例。
2.1 可变参数
首先，我们来学习一下可变参数。关于可变参数我们首先要知道它是什么，然后要知道它的本质。搞清楚这两个问题，可变参数就算你学明白了。
接下来，我们编写代码来演示一下
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| public class ParamTest{
public static void main(String[] args){
test();
test(10,20,30);
int[] arr = new int[]{10,20,30,40}
test(arr);
}
public static void test(int...nums){
System.out.println(nums.length);
System.out.println(Arrays.toString(nums));
System.out.println("----------------");
}
}
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最后还有一些错误写法，需要让大家写代码时注意一下，不要这么写哦！！！
2.2 Collections工具类
有了可变参数的基础，我们再学习Collections这个工具类就好理解了，因为这个工具类的方法中会用到可变参数。
注意Collections并不是集合，它比Collection多了一个s，一般后缀为s的类很多都是工具类。这里的Collections是用来操作Collection的工具类。它提供了一些好用的静态方法，如下
我们把这些方法用代码来演示一下：
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| public class CollectionsTest{
public static void main(String[] args){
List<String> names = new ArrayList<>();
Collections.addAll(names, "张三","王五","李四", "张麻子");
System.out.println(names);
Collections.shuffle(names);
System.out.println(names);
List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(3);
list.add(5);
list.add(2);
Collections.sort(list);
System.out.println(list);
}
}
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上面我们往集合中存储的元素要么是Stirng类型，要么是Integer类型，他们本来就有一种自然顺序所以可以直接排序。但是如果我们往List集合中存储Student对象，这个时候想要对List集合进行排序自定义比较规则的。指定排序规则有两种方式，如下：
排序方式1：让元素实现Comparable接口，重写compareTo方法
比如现在想要往集合中存储Studdent对象，首先需要准备一个Student类，实现Comparable接口。
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| public class Student implements Comparable<Student>{
private String name;
private int age;
private double height;
@Override
public int compareTo(Student o){
return this.age - o.age;
}
}
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然后再使用Collections.sort(list集合)对List集合排序，如下：
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List<Student> students = new ArrayList<>();
students.add(new Student("蜘蛛精",23,169.7));
students.add(new Student("紫霞",22,169.8));
students.add(new Student("紫霞",22,169.8));
students.add(new Student("至尊宝",26,169.5));
Collections.sort(students);
System.out.println(students);
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排序方式2：使用调用sort方法是，传递比较器
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Collections.sort(students, new Comparator<Student>(){
@Override
public int compare(Student o1, Student o2){
return o1.getAge()-o2.getAge();
}
});
System.out.println(students);
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2.3 斗地主案例
我们先分析一下业务需求：
- 总共有54张牌，每一张牌有花色和点数两个属性、为了排序还可以再加一个序号
- 点数可以是：
“3”,"4","5","6","7","8","9","10","J","Q","K","A","2"
- 花色可以是：
“♣”,"♠","♥","♦"
- 斗地主时：三个玩家没人手里17张牌，剩余3张牌作为底牌
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| 第一步：为了表示每一张牌有哪些属性，首先应该新建一个扑克牌的类
第二步：启动游戏时，就应该提前准备好54张牌
第三步：接着再完全洗牌、发牌、捋牌、看牌的业务逻辑
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先来完成第一步，定义一个扑克类Card
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| public class Card {
private String number;
private String color;
private int size;
public Card() {
}
public Card(String number, String color, int size) {
this.number = number;
this.color = color;
this.size = size;
}
public String getNumber() {
return number;
}
public void setNumber(String number) {
this.number = number;
}
public String getColor() {
return color;
}
public void setColor(String color) {
this.color = color;
}
public int getSize() {
return size;
}
public void setSize(int size) {
this.size = size;
}
@Override
public String toString() {
return color + number ;
}
}
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再完成第二步，定义一个房间类，初始化房间时准备好54张牌
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| public class Room {
private List<Card> allCards = new ArrayList<>();
public Room(){
String[] numbers = {"3","4","5","6","7","8","9","10","J","Q","K","A","2"};
String[] colors = {"♠", "♥", "♣", "♦"};
int size = 0;
for (String number : numbers) {
size++;
for (String color : colors) {
Card c = new Card(number, color, size);
allCards.add(c);
}
}
Card c1 = new Card("", "🃏" , ++size);
Card c2 = new Card("", "👲" , ++size);
Collections.addAll(allCards, c1, c2);
System.out.println("新牌：" + allCards);
}
}
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最后完成第三步，定义一个启动游戏的方法，完成洗牌、发牌、捋牌、看牌的业务逻辑
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public void start() {
Collections.shuffle(allCards);
System.out.println("洗牌后：" + allCards);
List<Card> linHuChong = new ArrayList<>();
List<Card> jiuMoZhi = new ArrayList<>();
List<Card> renYingYing = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < allCards.size() - 3; i++) {
Card c = allCards.get(i);
if(i % 3 == 0){
linHuChong.add(c);
}else if(i % 3 == 1){
jiuMoZhi.add(c);
}else if(i % 3 == 2){
renYingYing.add(c);
}
}
sortCards(linHuChong);
sortCards(jiuMoZhi);
sortCards(renYingYing);
System.out.println("啊冲：" + linHuChong);
System.out.println("啊鸠：" + jiuMoZhi);
System.out.println("盈盈：" + renYingYing);
List<Card> lastThreeCards = allCards.subList(allCards.size() - 3, allCards.size());
System.out.println("底牌：" + lastThreeCards);
jiuMoZhi.addAll(lastThreeCards);
sortCards(jiuMoZhi);
System.out.println("啊鸠抢到地主后：" + jiuMoZhi);
}
private void sortCards(List<Card> cards) {
Collections.sort(cards, new Comparator<Card>() {
@Override
public int compare(Card o1, Card o2) {
return o2.getSize() - o1.getSize();
}
});
}
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不要忘记了写测试类了，
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| public class GameDemo {
public static void main(String[] args) {
Room m = new Room();
m.start();
}
}
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三、Map集合
3.1 Map概述体系
各位同学，前面我们已经把单列集合学习完了，接下来我们要学习的是双列集合。首先我们还是先认识一下什么是双列集合。
所谓双列集合，就是说集合中的元素是一对一对的。Map集合中的每一个元素是以key=value的形式存在的，一个key=value就称之为一个键值对，而且在Java中有一个类叫Entry类，Entry的对象用来表示键值对对象。
所有的Map集合有如下的特点：键不能重复，值可以重复，每一个键只能找到自己对应的值。
下面我们先写一个Map集合，保存几个键值对，体验一下Map集合的特点
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| public class MapTest1 {
public static void main(String[] args) {
Map<String, Integer> map = new LinkedHashMap<>();
map.put("手表", 100);
map.put("手表", 220);
map.put("手机", 2);
map.put("Java", 2);
map.put(null, null);
System.out.println(map);
Map<Integer, String> map1 = new TreeMap<>();
map1.put(23, "Java");
map1.put(23, "MySQL");
map1.put(19, "李四");
map1.put(20, "王五");
System.out.println(map1);
}
}
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Map集合也有很多种，在Java中使用不同的类来表示的，每一种Map集合其键的特点是有些差异的，值是键的一个附属值，所以我们只关注键的特点就可以了。
关于Map集合是什么，以及Map集合的体系我们先了解到这里，接下来就具体学习一下Map集合的通用方法。
3.2 Map集合的常用方法
各位同学，上节课我们已经认识了Map集合，接下来我们学习一下Map集合提供了那些方法供我们使用。由于Map是所有双列集合的父接口，所以我们只需要学习Map接口中每一个方法是什么含义，那么所有的Map集合方法你就都会用了。
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| public class MapTest2 {
public static void main(String[] args) {
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("手表", 100);
map.put("手表", 220);
map.put("手机", 2);
map.put("Java", 2);
map.put(null, null);
System.out.println(map);
System.out.println(map.size());
System.out.println(map.isEmpty());
int v1 = map.get("手表");
System.out.println(v1);
System.out.println(map.get("手机"));
System.out.println(map.get("张三"));
System.out.println(map.remove("手表"));
System.out.println(map);
System.out.println(map.containsKey("手表"));
System.out.println(map.containsKey("手机"));
System.out.println(map.containsKey("java"));
System.out.println(map.containsKey("Java"));
System.out.println(map.containsValue(2));
System.out.println(map.containsValue("2"));
Set<String> keys = map.keySet();
System.out.println(keys);
Collection<Integer> values = map.values();
System.out.println(values);
Map<String, Integer> map1 = new HashMap<>();
map1.put("java1", 10);
map1.put("java2", 20);
Map<String, Integer> map2 = new HashMap<>();
map2.put("java3", 10);
map2.put("java2", 222);
map1.putAll(map2);
System.out.println(map1);
System.out.println(map2);
}
}
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3.3 Map集合遍历方式1
Map集合一共有三种遍历方式，我们先来学习第一种，他需要用到下面的两个方法
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public class MapTest1 {
public static void main(String[] args) {
Map<String, Double> map = new HashMap<>();
map.put("蜘蛛精", 162.5);
map.put("蜘蛛精", 169.8);
map.put("紫霞", 165.8);
map.put("至尊宝", 169.5);
map.put("牛魔王", 183.6);
System.out.println(map);
Set<String> keys = map.keySet();
for (String key : keys) {
double value = map.get(key);
System.out.println(key + "=====>" + value);
}
}
}
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3.4 Map集合遍历方式2
各位同学，接下来我们学习Map集合的第二种遍历方式，这种遍历方式更加符合面向对象的思维。
前面我们给大家介绍过，Map集合是用来存储键值对的，而每一个键值对实际上是一个Entry对象。
这里Map集合的第二种方式，是直接获取每一个Entry对象，把Entry存储扫Set集合中去，再通过Entry对象获取键和值。
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public class MapTest2 {
public static void main(String[] args) {
Map<String, Double> map = new HashMap<>();
map.put("蜘蛛精", 169.8);
map.put("紫霞", 165.8);
map.put("至尊宝", 169.5);
map.put("牛魔王", 183.6);
System.out.println(map);
Set<Map.Entry<String, Double>> entries = map.entrySet();
for (Map.Entry<String, Double> entry : entries) {
String key = entry.getKey();
double value = entry.getValue();
System.out.println(key + "---->" + value);
}
}
}
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3.5 Map集合遍历方式3
Map集合的第三种遍历方式，需要用到下面的一个方法forEach，而这个方法是JDK8版本以后才有的。调用起来非常简单，最好是结合的lambda表达式一起使用。
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public class MapTest3 {
public static void main(String[] args) {
Map<String, Double> map = new HashMap<>();
map.put("蜘蛛精", 169.8);
map.put("紫霞", 165.8);
map.put("至尊宝", 169.5);
map.put("牛魔王", 183.6);
System.out.println(map);
map.forEach(new BiConsumer<String, Double>() {
@Override
public void accept(String k, Double v) {
System.out.println(k + "---->" + v);
}
});
map.forEach(( k, v) -> {
System.out.println(k + "---->" + v);
});
}
}
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3.6 Map集合案例
学习完Map集合的基本用法之后，接下来我们做一个综合案例，将Map集合运用一下。
先分析需求，再考虑怎么用代码实现
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| 1.首先可以将80个学生选择的景点放到一个集合中去（也就是说，集合中的元素是80个任意的ABCD元素）
2.准备一个Map集合用来存储景点，以及景点被选择的次数
3.遍历80个学生选择景点的集合，得到每一个景点，判断Map集合中是否包含该景点
如果不包含，则存储"景点=1"
如果包含，则存获取该景点原先的值，再存储"景点=原来的值+1"; 此时新值会覆盖旧值
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public class MapDemo4 {
public static void main(String[] args) {
List<String> data = new ArrayList<>();
String[] selects = {"A", "B", "C", "D"};
Random r = new Random();
for (int i = 1; i <= 80; i++) {
int index = r.nextInt(4);
data.add(selects[index]);
}
System.out.println(data);
Map<String, Integer> result = new HashMap<>();
for (String s : data) {
if(result.containsKey(s)){
result.put(s, result.get(s) + 1);
}else {
result.put(s, 1);
}
}
System.out.println(result);
}
}
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