《面向對象程序設計》教案第26講教學對象計算機科學技術專業(yè)授課內容10.4Set接口及實現(xiàn)類10.5Queue接口及實現(xiàn)類10.6案例學習——用集合存儲、遍歷員工記錄課程標準教學目標（一）知識目標1.掌握Set接口及實現(xiàn)類的定義和使用2.掌握Queue接口及實現(xiàn)類的定義和使用（二）能力目標1.熟練掌握HashSet和TreeSet集合的基本操作，能夠熟練使用Set集合解決實際問題2.熟練掌握Queue接口的基本操作，能夠熟練使用LinkedList解決實際問題教學方法采用講授法、演示法、討論法、案例教學。學時及分配（第1學時50分鐘）課堂講授30分鐘課堂練習20分鐘10.4Set接口及實現(xiàn)類學時及分配（第2學時50分鐘）課堂講授20分鐘課堂練習30分鐘10.5Queue接口及實現(xiàn)類10.6案例學習——用集合存儲、遍歷員工記錄知識點分析重點：HashSet和TreeSet集合的基本操作ArrayDeque類和LinkedList類的使用難點：自定義比較器教學過程設計內容方式問題導入在Connection接口中，有兩個重要接口List和Set，上節(jié)課已經(jīng)講解了List接口及其實現(xiàn)類的使用，本節(jié)課將繼續(xù)講解Connection接口的另一個子接口Set接口及其實現(xiàn)類的使用。內容要點10.4Set接口及實現(xiàn)類Set接口對象類似于數(shù)學上的集合概念，其中不允許有重復的元素。Set接口沒有定義新的方法，只包含從Collection接口繼承的方法。Set接口的常用實現(xiàn)類有：HashSet類、TreeSet類和LinkedHashSet類。10.4.1HashSet類HashSet類用散列方法存儲元素，具有最好的存取性能，但元素沒有順序。HashSet類的構造方法有：HashSet()：創(chuàng)建一個空的散列集合，該集合的默認初始容量是16，默認裝填因子（loadfactor）是0.75。裝填因子決定何時對散列表進行再散列。例如，如果裝填因子為0.75（默認值），而表中超過75%的位置已經(jīng)填入元素，這個表就會用雙倍的桶數(shù)自動地進行再散列。對于大多數(shù)應用程序來說，裝填因子為75%是比較合理的。HashSet(Collectionc)：用指定的集合c的元素創(chuàng)建一個散列集合。HashSet(intinitialCapacity)：創(chuàng)建一個散列集合，并指定集合的初始容量。下面代碼演示了HashSet的使用。varwords=newHashSet<>();words.add("one");words.add("two");words.add("three");words.add("four");words.add("one");//不能將重復的元素添加到集合中for(varw:words)System.out.print(w+"");//fouronetwothree從結果可以看到，在向Set對象中添加元素時，重復的元素不能添加到集合中。另外，由于程序中使用的實現(xiàn)類為HashSet，它并不保證集合中元素的順序。10.4.2TreeSet類TreeSet實現(xiàn)一種樹集合，它使用紅-黑樹為元素排序，添加到TreeSet中的元素必須是可比較的，即元素的類必須實現(xiàn)Comparable<T>接口。它的操作要比HashSet慢。TreeSet類的默認構造方法創(chuàng)建一個空的樹集合，其他構造方法如下。TreeSet(Collectionc)：用指定集合c中的元素創(chuàng)建一個新的樹集合，集合中的元素按自然順序排序。TreeSet(Comparatorc)：創(chuàng)建一個空的樹集合，元素的排序規(guī)則按給定的比較器c的規(guī)則排序。【程序10-9】TreeSetDemo.java10.4.3對象順序創(chuàng)建TreeSet類對象時如果沒有指定比較器對象，集合中的元素按自然順序排列。所謂自然順序（naturalorder）是指集合對象實現(xiàn)了Comparable<T>接口的compareTo()方法，對象則根據(jù)該方法排序。如果試圖對沒有實現(xiàn)Comparable<T>接口的集合元素排序，將拋出ClassCastException異常。另一種排序方法是創(chuàng)建TreeSet對象時指定一個比較器對象，這樣，元素將按比較器的規(guī)則排序。如果需要指定新的比較規(guī)則，可以定義一個類實現(xiàn)Comparator<T>接口，然后為集合提供一個新的比較器。字符串的默認比較規(guī)則是按字母順序比較。假如按反順序比較，可以定義一個類實現(xiàn)Comparator<T>接口，然后用該類對象作為比較器?！境绦?0-10】實現(xiàn)字符串的降序排序DescSortDemo.java10.5Queue接口及實現(xiàn)類Queue接口是Collection的子接口，它是以先進先出（First-In-First-Out，F(xiàn)IFO）的方式排列其元素，稱為隊列(queue)。Queue接口的子接口Deque實現(xiàn)雙端隊列，ArrayDeque和LinkedList是它的兩個實現(xiàn)類。10.5.1Queue接口和Deque接口Queue接口除了提供Collection的操作外，還提供了插入、刪除和檢查操作。Queue接口的常用方法如下：booleanadd(Ee)：將指定的元素e插入到隊列中。Eremove()：返回隊列頭元素，同時將其刪除。Eelement()：返回隊列頭元素，但不將其刪除。Deque接口實現(xiàn)雙端隊列，它支持從兩端插入和刪除元素。Deque接口中定義的基本操作方法，如表10-1所示。表10-1Deque接口常用方法操作類型隊首元素操作隊尾元素操作插入元素addFirst(e)addLast(e)offerFirst(e)offerLast(e)刪除元素removeFirst()removeLast()pollFirstpollLast()返回元素getFirst()getLast()peekFirst()peekLast()10.5.2ArrayDeque類和LinkedList類Deque的常用實現(xiàn)類包括ArrayDeque類和LinkedList類，前者是可變數(shù)組的實現(xiàn)，后者是線性表的實現(xiàn)。LinkedList類比ArrayDeque類更靈活，它實現(xiàn)了線性表的所有操作，其中可以存儲null元素，但ArrayDeque對象不能存儲null?？梢允褂迷鰪姷膄or循環(huán)和迭代器訪問Deque的元素。varaDeque=newArrayDeque<String>();…for(varstr:aDeque){System.out.println(str);}使用迭代器訪問Deque元素代碼如下：varaDeque=newArrayDeque<String>();…for(variter=aDeque.iterator();iter.hasNext();){System.out.println(iter.next());}【程序10-11】演示了ArrayDeque類的使用DequeDemo.java隊列的實現(xiàn)類一般不允許插入null元素，但LinkedList類是它允許null元素。如果需要經(jīng)常在線性表的頭部添加元素或在內部刪除元素，就應該使用LinkedList。這些操作在LinkedList中是常量時間，在ArrayList中是線性時間。而對定位訪問LinkedList是線性時間，ArrayList是常量時間。LinkedList的構造方法如下：LinkedList()：創(chuàng)建一個空的鏈表。LinkedList(Collectionc)：用集合c中的元素創(chuàng)建一個鏈表。創(chuàng)建LinkedList對象不需要指定初始容量。LinkedList類除實現(xiàn)List接口中方法外，還定義了addFirst()、getFirst()、removeFirst()、addLast()、getLast()和removeLast()等方法。注意，LinkedList同時實現(xiàn)了List接口和Queue接口?！境绦?0-12】實現(xiàn)一個10秒倒計時器CountDown.java10.5.3集合轉換集合實現(xiàn)類的構造方法一般都接受一個Collection對象，這使得可以將Collection轉換成不同類型的集合。下面是一些實現(xiàn)類的構造方法：publicArrayList(Collectionc)publicHashSet(Collectionc)publicLinkedList(Collectionc)下面代碼將一個Queue對象轉換成一個List：Queue<String>queue=newLinkedList<>();queue.add("hello");queue.add("world");List<String>myList=newArrayList(queue);以下代碼又可以將一個List對象轉換成Set對象：Set<String>set=newHashSet(myList);10.6案例研究：用集合存儲、遍歷學生信息1.問題描述設計學生類Student，屬性：學號（整型）；姓名（字符串），語文成績，數(shù)學成績，英語成績和總成績，成績均為int型。程序創(chuàng)建多個學生信息存儲到集合中，學號相同時視為同一個對象，不重復存儲，遍歷集合將學生信息按總成績降序輸出到控制臺。2.設計思路（1）定義學生類，重寫方法hashCode()和equals()，用學號識別是否為重復的對象。（2）創(chuàng)建HashSet集合對象，使用泛型限定只存儲學生對象。（3）創(chuàng)建若干學生對象，把學生對象添加到集合。（4）遍歷集合，輸出學生信息到控制臺。（5）修改學生類使其實現(xiàn)Compara