江蘇理工學(xué)院第8章集合框架—云醫(yī)院數(shù)據(jù)的高效管理時(shí)間：主講人：2025.62025目錄01020304集合的概述和分類Collection集合List集合Set集合05Collections工具類06Map集合集合的概述和分類Part.01江蘇理工學(xué)院0201集合定義集合是Java中用于存儲(chǔ)和操作一組對(duì)象的容器，分為單列集合（Collection）和雙列集合（Map）。單列集合包括List和Set，雙列集合為Map，每種集合有不同特點(diǎn)和用途。集合分類Java集合分為L(zhǎng)ist、Set和Map。List有序可重復(fù)，Set無序不重復(fù)，Map存儲(chǔ)鍵值對(duì)，鍵唯一。常用實(shí)現(xiàn)類有ArrayList、LinkedList、HashSet、TreeSet、HashMap和TreeMap。集合概述Java集合框架以Collection和Map為頂層接口。Collection下有List和Set，List有ArrayList、LinkedList，Set有HashSet、TreeSet。Map有HashMap、TreeMap等實(shí)現(xiàn)類，結(jié)構(gòu)清晰，功能豐富。集合層次結(jié)構(gòu)泛型用于指定集合中存儲(chǔ)的元素類型，增強(qiáng)類型安全性和代碼可讀性。使用泛型可避免類型轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤，提高集合操作的效率和準(zhǔn)確性。集合與泛型0102集合框架結(jié)構(gòu)Collection集合Part.02江蘇理工學(xué)院Collection接口Collection特點(diǎn)0102Collection是單列集合的根接口，定義了集合的基本操作方法，如添加、刪除、遍歷等。List和Set都是Collection的子接口，繼承了其方法并進(jìn)行了擴(kuò)展。Collection集合存儲(chǔ)單個(gè)對(duì)象，可重復(fù)，無索引。List有序，Set無序。常用方法有add、size、contains、remove、clear、isEmpty和toArray。Collection介紹01Collection集合Collection集合的分支結(jié)構(gòu)常用方法說明Collection提供多種方法操作集合。add添加元素，size獲取大小，contains判斷包含，remove刪除元素，clear清空集合，isEmpty判斷是否為空，toArray轉(zhuǎn)換為數(shù)組。Collection集合的常用方法方

法

名說

明publicbooleanadd(Ee)把給定的對(duì)象添加到當(dāng)前集合中publicintsize()獲取集合的大小publicbooleancontains(Objectobj)判斷集合中是否包含某個(gè)元素publicbooleanremove(Ee)刪除某個(gè)元素，如果有多個(gè)重復(fù)元素只能刪除第一個(gè)publicvoidclear()清空集合的元素publicbooleanisEmpty()判斷集合是否為空，是空返回true，不是空返回falsepublicObject[]toArray()把集合轉(zhuǎn)換為數(shù)組//2.獲取集合的大小System.out.println(c.size());//3.contains(Objectobj)判斷集合中是否包含某個(gè)元素System.out.println(c.contains("豬八戒"));System.out.println(c.contains("張三"));

//4.booleanremove(Ee)刪除某個(gè)元素，如果有多個(gè)重復(fù)元素只能刪除第一個(gè)System.out.println(c.remove("李四"));System.out.println(c.remove("孫悟空"));System.out.println(c);//5.clear清空集合的元素c.clear();System.out.println(c);//6.isEmpty()判斷集合是否為空，是空返回true，否則返回falseSystem.out.println(c.isEmpty());//7.Object[]toArray()把集合轉(zhuǎn)換為數(shù)組Object[]array=c.toArray();}單列集合的基本使用。Collection<String>c=newArrayList<>();//1.addc.add("張三");c.add("張三");c.add("李四");c.add("王五");c.add("趙六");Collection集合示例JDK8版本及以后還提供了一個(gè)forEach方法也可以遍歷集合。方法名稱：defaultvoidforEach(Consumer<?superT>action)該方法可以結(jié)合lam表達(dá)式遍歷集合。3．forEach遍歷集合1．迭代器遍歷集合4．遍歷集合案例for（元素的數(shù)據(jù)類型變量名:數(shù)組或集合）{ 循環(huán)體}需要注意的是，增強(qiáng)for循環(huán)不光可以遍歷集合，還可以遍歷數(shù)組2．增強(qiáng)for循環(huán)遍歷集合Collection遍歷方法與云醫(yī)院數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用方

法

名說

明booleanhasNext()指針默認(rèn)指向第0個(gè)元素，詢問下一個(gè)位置是否有元素，有的話返回true，沒有返回falsepublicintsize()將指針移動(dòng)到下一個(gè)元素，然后獲取指針位置的元素值，進(jìn)行返回示例代碼publicclassDemo2{publicstaticvoidmain(String[]args){Collection<String>c=newHashSet<>();c.add("張三");c.add("張三");c.add("李四");c.add("王五");c.add("趙六");//set集合是無序、不重復(fù)的System.out.println(c);//獲取集合c的迭代器對(duì)象Iterator<String>it=c.iterator();//it.hasNext()booleanhasNext();//迭代器中，一開始有一個(gè)指針，指向第0個(gè)元素//判斷迭代器中是否還有下一個(gè)元素，如果有，返回true，沒有返回falsewhile(it.hasNext()){//it.next()將指針移動(dòng)到下一個(gè)元素的位置，然后將指針指向的元素，返回Strings=it.next();//it.next在循環(huán)體中只能調(diào)用一次//否則在遍歷到集合末尾時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)NoSuchElementExceptionSystem.out.println(s);}}}迭代器遍歷集合publicclassDemo3{publicstaticvoidmain(String[]args){/***for(元素的數(shù)據(jù)類型變量名:數(shù)組或集合){}*/Collection<String>c=newArrayList<>();c.add("ggBang");c.add("超人強(qiáng)");c.add("超人強(qiáng)");for(Strings:c){System.out.println(s);}}}增強(qiáng)for循環(huán)遍歷集合publicclassDemo4{publicstaticvoidmain(String[]args){Collection<String>c=newArrayList<>();c.add("張三1");c.add("張三2");c.add("張三3");c.add("張三3");//1.通過forEach方法進(jìn)行遍歷c.forEach(newConsumer<String>(){@Overridepublicvoidaccept(Strings){System.out.println(s);}});//2.通過lambda表達(dá)式進(jìn)行遍歷c.forEach(x->System.out.println(x));}}示例代碼forEach遍歷集合場(chǎng)景分析在云醫(yī)院系統(tǒng)中，集合遍歷方法可以用于多種場(chǎng)景。（1）批量處理患者數(shù)據(jù)：遍歷患者列表，對(duì)每個(gè)患者進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗、轉(zhuǎn)換或格式化。（2）篩選特定患者：遍歷集合，根據(jù)特定條件（如年齡、疾病類型等）篩選出符合條件的患者。（3）更新患者狀態(tài)：遍歷患者集合，更新每個(gè)患者的狀態(tài)信息（如就診狀態(tài)、康復(fù)進(jìn)度等）。（4）生成報(bào)告：遍歷患者數(shù)據(jù)，生成統(tǒng)計(jì)報(bào)告或分析數(shù)據(jù)，以供醫(yī)生或管理人員參考。云醫(yī)院系統(tǒng)集合遍歷案例publicclassCollectionUtils{publicstatic<T>voidtraverseCollection(Collection<T>collection,Consumer<T>consumer){for(Telement:collection){consumer.accept(element);}}}//定義一個(gè)患者類，并創(chuàng)建一個(gè)包含幾個(gè)患者對(duì)象的列表publicclassPatient{privateStringname;privateintage;privateStringdisease;//構(gòu)造函數(shù)、getter和setter方法省略

……@OverridepublicStringtoString(){return"Patient{"+"name='"+name+'\''+",age="+age+",disease='"+disease+'\''+'}';}云醫(yī)院示例代碼publicstaticvoidmain(String[]args){//創(chuàng)建患者列表

List<Patient>patients=newArrayList<>();patients.add(newPatient("Alice",30,"Flu"));patients.add(newPatient("Bob",45,"Diabetes"));patients.add(newPatient("Charlie",22,"Injury"));

//使用遍歷方法打印患者信息

CollectionUtils.traverseCollection(patients,patient->System.out.println(patient));}}List集合Part.03江蘇理工學(xué)院List特性List是有序集合，可重復(fù)，有索引。常用實(shí)現(xiàn)類有ArrayList和LinkedList，底層實(shí)現(xiàn)不同，適用場(chǎng)景也不同。ArrayList基于數(shù)組實(shí)現(xiàn)，查詢快，增刪慢；LinkedList基于鏈表實(shí)現(xiàn)，增刪快，查詢慢。根據(jù)需求選擇合適的實(shí)現(xiàn)類。ArrayList與LinkedListList集合特點(diǎn)List繼承了Collection的方法，還增加了基于索引的操作方法，如add、remove、set和get。publicclassDemo6{publicstaticvoidmain(String[]args){List<String>list=newArrayList<>();list.add("張三");list.add("李四");System.out.println(list.remove(1));System.out.println(list.set(0,"王五"));System.out.println(list.get(0));}}常用方法說明示例代碼List集合的常用方法方

法

名

稱說

明voidadd(intindex,Eelement)在此集合中的指定位置插入指定的元素Eremove(intindex)刪除指定索引處的元素，返回被刪除的元素Eset(intindex,Eelement)修改指定索引處的元素，返回被修改的元素Eget(intindex)返回指定索引處的元素（1）普通for循環(huán)（因?yàn)長(zhǎng)ist集合有索引）。（2）迭代器。（3）增強(qiáng)for循環(huán)。（4）Lambda表達(dá)式。List集合相比于前面的Collection多了一種可以通過索引遍歷的方式，索引List集合的遍歷方式有四種。List集合的遍歷方式ArrayList基于動(dòng)態(tài)數(shù)組實(shí)現(xiàn)，數(shù)組長(zhǎng)度可變。當(dāng)元素超過當(dāng)前容量時(shí)，會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新數(shù)組并復(fù)制原數(shù)組元素，擴(kuò)容機(jī)制保證了性能。01ArrayList擴(kuò)容時(shí)，新數(shù)組容量通常是原容量的1.5倍，確保了在頻繁添加元素時(shí)的性能。02底層實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容機(jī)制ArrayList集合LinkedList適合頻繁增刪操作，可實(shí)現(xiàn)隊(duì)列和棧結(jié)構(gòu)。在云醫(yī)院系統(tǒng)中，可用于管理患者的就診記錄。LinkedList基于雙向鏈表實(shí)現(xiàn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含數(shù)據(jù)和前后節(jié)點(diǎn)的引用。增刪操作只需修改節(jié)點(diǎn)引用，查詢操作需要從頭或尾開始遍歷。鏈表結(jié)構(gòu)特性及應(yīng)用LinkedList集合底層原理LinkedList集合的常用方法表8-4

LinkedList集合的常用方法方

法

名

稱說

明publicvoidaddFirst(Ee)在列表開頭插入指定的元素publicvoidaddLast(Ee)將指定的元素追加到此列表的末尾publicEgetFirst()返回此列表中的第一個(gè)元素publicEgetLast()返回此列表中的最后一個(gè)元素publicEremoveFirst()從此列表中刪并返回第一個(gè)元素publicEremoveLast()從此列表中刪除并返回最后一個(gè)元素隊(duì)列與棧LinkedList可實(shí)現(xiàn)隊(duì)列和棧結(jié)構(gòu)，隊(duì)列先進(jìn)先出，棧后進(jìn)先出。在云醫(yī)院系統(tǒng)中，可用于管理患者的就診順序。0102LinkedList<String>queue=newLinkedList<>();queue.addLast("張三");queue.addLast("李四");System.out.println(queue.removeFirst());使用說明LinkedList集合的特性及其在云醫(yī)院中的應(yīng)用場(chǎng)景【場(chǎng)景模擬】在云醫(yī)院系統(tǒng)中，患者的就診記錄需要按照時(shí)間順序進(jìn)行存儲(chǔ)和查詢?？紤]到就診記錄的連續(xù)性以及可能的頻繁插入和刪除操作，選擇使用LinkedList集合來存儲(chǔ)這些記錄。LinkedList集合的優(yōu)勢(shì)在于它能夠高效地處理數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)變化，尤其是在列表的開頭、結(jié)尾和中間位置插入或刪除數(shù)據(jù)。思考：如何使用LinkedList集合來管理患者的就診記錄？思考題Set集合Part.04江蘇理工學(xué)院特點(diǎn)概述Set集合無序、不重復(fù)且無索引，常見的有HashSet、LinkedHashSet和TreeSet。HashSet無序、不重復(fù)、無索引；LinkedHashSet有序、不重復(fù)、無索引；TreeSet排序、不重復(fù)、無索引。Set集合特點(diǎn)底層原理HashSet基于哈希表實(shí)現(xiàn)，JDK8前為數(shù)組+鏈表，JDK8后為數(shù)組+鏈表+紅黑樹。存儲(chǔ)元素時(shí)調(diào)用hashCode和equals方法，hashCode值相同則調(diào)用equals比較。HashSet集合-底層原理底層原理依賴hashCode和equals方法，重寫這兩個(gè)方法可保證元素不重復(fù)。HashSet集合-去重原理publicclassStudent{privateStringname; //姓名privateintage; //年齡privatedoubleheight; //身高publicStudent(){}publicStudent(Stringname,intage,doubleheight){=name;this.age=age;this.height=height;}publicStringgetName(){returnname;}@Overridepublicbooleanequals(Objecto){if(this==o)returntrue;if(o==null||getClass()!=o.getClass())returnfalse;Studentstudent=(Student)o;returnage==student.age&&Dpare(student.height,height)==0&&Objects.equals(name,);}@OverridepublicinthashCode(){returnObjects.hash(name,age,height);}}publicclassTest1{publicstaticvoidmain(String[]args){Students1=newStudent("至尊寶",500,111);Students2=newStudent("至尊寶",500,111);Students3=newStudent("至尊寶",500,111);Students4=newStudent("蜘蛛精",200,111);Students5=newStudent("蜘蛛精",208,111);Students6=newStudent("唐三藏",300,111);Students7=newStudent("紫霞",100,111);Students8=newStudent("紫霞",100,110);HashSet<Student>set=newHashSet<>();set.add(s1);set.add(s2);set.add(s3);set.add(s4);set.add(s5);set.add(s6);set.add(s7);set.add(s8);set.forEach(x->System.out.println(x));}}底層采用哈希表+雙向鏈表，維護(hù)元素存取順序。去重原理LinkedHashSet集合每次添加元素，就和上一個(gè)元素用雙向鏈表連接一下。第一個(gè)添加的元素是雙向鏈表的頭節(jié)點(diǎn)，最后一個(gè)添加的元素是雙向鏈表的尾節(jié)點(diǎn)。排序規(guī)則TreeSet集合的特點(diǎn)是可以對(duì)元素進(jìn)行排序，但是必須指定元素的排序規(guī)則。自定義類型排序方法一：實(shí)現(xiàn)Comparable接口，重寫compareTo方法。方法二：創(chuàng)建TreeSet時(shí)傳入Comparator比較器對(duì)象。TreeSet集合Collections工具類及其在云醫(yī)院數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用Part.05江蘇理工學(xué)院Collections是用來操作Collection的工具類。它提供了一些好用的靜態(tài)方法Collections工具類方

法

名

稱說

明publicstatic<T>booleanaddAll(Collection<?superT>C,T...elements)給集合批量添加元素publicstaticvoidshuffle(List<?>list)打印list集合中的元素順序publicstatic<T>voidsort(List<T>list)對(duì)List集合中的元素進(jìn)行升序排序publicstatic<T>voidsort(List<T>list,Compartor<?superT>c)對(duì)list集合中的元素，按照比較器對(duì)象指定的規(guī)則進(jìn)行排序在云醫(yī)院系統(tǒng)中，經(jīng)常需要處理大量的患者數(shù)據(jù)、醫(yī)生數(shù)據(jù)以及診療記錄等。這些數(shù)據(jù)通常以集合的形式存儲(chǔ)，并且需要進(jìn)行各種操作，如排序、搜索、過濾、分組等。Java的Collections工具類提供了一系列靜態(tài)方法，可以方便地對(duì)這些集合進(jìn)行操作，提高代碼的可讀性和效率。場(chǎng)景描述案例分析云醫(yī)院系統(tǒng)中利用Collections工具類來處理患者數(shù)據(jù)集合，包括排序患者列表、過濾特定條件的患者、統(tǒng)計(jì)患者數(shù)量等示例代碼/*1.定義患者類首先，定義一個(gè)Patient類來表示患者信息，每條患者記錄包含患者ID、姓名、年齡和就診次數(shù)等信息*/publicclassPatient{privateintid;privateStringname;privateintage;privateintvisitCount;//構(gòu)造函數(shù)、getter和setter方法

……@OverridepublicStringtoString(){return"Patient{"+"id="+id+",name='"+name+'\''+",age="+age+",visitCount="+visitCount+'}';}//假設(shè)需要根據(jù)患者的某個(gè)屬性進(jìn)行排序，可以實(shí)現(xiàn)Comparable接口

//這里以患者的年齡為例

@OverridepublicintcompareTo(Patientother){returnIpare(this.age,other.age);}}示例代碼/*2.使用Collections工具類處理患者數(shù)據(jù)在云醫(yī)院系統(tǒng)的某個(gè)模塊中，使用Collections工具類處理患者數(shù)據(jù)集合*/publicclassCloudHospitalSystem{publicstaticvoidmain(String[]args){//創(chuàng)建患者數(shù)據(jù)集合

List<Patient>patients=newArrayList<>();patients.add(newPatient(1,"Alice",30,5));patients.add(newPatient(2,"Bob",25,3));patients.add(newPatient(3,"Charlie",35,7));patients.add(newPatient(4,"David",28,2));

//使用Collections工具類進(jìn)行排序

Collections.sort(patients);//按年齡排序，因?yàn)镻atient類實(shí)現(xiàn)了Comparable接口

System.out.println("Sortedpatientsbyage:");printPatients(patients);

//使用Collections工具類進(jìn)行過濾（這里使用Java8的StreamAPI作為替代演示）

List<Patient>patientsWithMoreThanThreeVisits=patients.stream().filter(patient->patient.getVisitCount()>3).collect(Collectors.toList());System.out.println("Patientswithmorethanthreevisits:");printPatients(patientsWithMoreThanThreeVisits);

//使用Collections工具類統(tǒng)計(jì)患者數(shù)量（這里直接使用List的size方法）

inttotalPatients=patients.size();System.out.println("Totalnumberofpatients:"+totalPatients);

//假設(shè)需要找到年齡最大的患者，可以使用Collections.maxPatientoldestPatient=Collections.max(patients);System.out.println("Oldestpatient:");System.out.println(oldestPatient);}

privatestaticvoidprintPatients(List<Patient>patients){for(Patientpatient:patients){System.out.println(patient);}}}在上述案例中，展示了如何使用Collections工具類以及Java8的StreamAPI來處理云醫(yī)院系統(tǒng)中的患者數(shù)據(jù)集合。通過排序、過濾和統(tǒng)計(jì)等操作，可以方便地獲取所需的患者信息，提高數(shù)據(jù)處理的效率和準(zhǔn)確性。排序：使用Collections.sort方法對(duì)患者列表按年齡進(jìn)行排序，以便快速找到年齡最大或最小的患者。過濾：雖然Collections工具類本身沒有直接的過濾方法，但使用了Java8的StreamAPI中的filter方法來過濾出滿足特定條件的患者，如就診次數(shù)超過三次的患者。統(tǒng)計(jì)：使用List.size方法來統(tǒng)計(jì)患者的總數(shù)，但同樣可以通過Collections工具類中的其他方法（如Collections.frequency）來統(tǒng)計(jì)特定元素在集合中出現(xiàn)的次數(shù)，在這個(gè)案例中沒有直接用到它，這是因?yàn)樵诮y(tǒng)計(jì)患者總數(shù)時(shí)，更關(guān)心的是整個(gè)集合的大小。查找極值：使用Collections.max方法來找到年齡最大的患者。另外，Collections.min方法可以用來找到年齡最小的患者。案例總結(jié)Map集合Part.06江蘇理工學(xué)院Map集合存儲(chǔ)鍵值對(duì)，鍵不重復(fù)，值可重復(fù)。特點(diǎn)說明常見實(shí)現(xiàn)類有HashMap、TreeMap等。Map集合概述方法說明常用方法方

法

名

稱說

明publivVput(Kkey,Vvalue)添加元素publicintsize()獲取集合的大小publicvoidclear()清空集合publicbooleanisEmpty判斷集合是否為空，為空返回true，反之返回falsepublicVget(Objectkey)根據(jù)鍵獲取對(duì)應(yīng)值publicVremove(Objectkey)根據(jù)鍵刪除整個(gè)元素publicbooleancontainsKey(Objectkey)判斷是否包含某個(gè)鍵publicbooleancontainsValue(Objectvalue)判斷是否包含某個(gè)值publicSet<K>keySet()獲取全部鍵的集合publicCollection<>values()獲取Map集合的全部值STEP.01STEP.02STEP.03keySet與get方法通過keySet獲取鍵集合，再通過get獲取值。示例代碼展示使用keySet和get遍歷Map集合。entrySet方法獲取鍵值對(duì)類型的Set集合，通過Entry對(duì)象獲取鍵和值。示例代碼展示使用entrySet遍歷Map集合。forEach方法JDK1.8新增，結(jié)合lambda表達(dá)式使用。示例代碼展示使用forEach遍歷Map集合。Map集合的遍歷方法通過keySet獲取所有鍵，再通過get獲取對(duì)應(yīng)值，實(shí)現(xiàn)Map集合的遍歷。01keySet與getMap集合常用遍歷方法一publicclassMapTest4{publicstaticvoidmain(String[]args){//準(zhǔn)備一個(gè)Map集合Map<String,Double>map=newHashMap<>();map.put("張三",188.8);map.put("張三",99.9);map.put("李四",18.8);map.put("王五",68.8);map.put("趙六",128.8);

02示例代碼Map集合常用遍歷方法一System.out.println(map);//1.獲取Map集合的全部鍵Set<String>keys=map.keySet();//System.out.println(keys);//2.遍歷全部的鍵，根據(jù)鍵獲敢其對(duì)應(yīng)的值for(Stringkey:keys){//根據(jù)鍵獲取付應(yīng)的值doublevalue=map.get(key);System.out.println(key+"====>"+value);}}}直接獲取每一個(gè)Entry對(duì)象，再通過Entry對(duì)象獲取鍵和值。01entrySet方法Map集合常用遍歷方法二publicclassMapTest5{publicstaticvoidmain(String[]args){//準(zhǔn)備一個(gè)Map集合Map<String,Double>map=newHashMap<>();map.put("張三",188.8);map.put("