蓝桥杯第十五届抱佛脚（二）内置数据结构

在竞赛中常见的数据结构

数组(Array)

• 数组是一种线性数据结构,在内存中是一块连续的存储空间。可以通过索引随机访问元素,查找效率很高。但数组大小固定,插入和删除操作效率低下。

  int[] arr = new int[10]; // 声明一个长度为10的整型数组
  arr[0] = 1; // 访问和赋值
  

• 数组支持随机访问,查找效率高,适合存储基础数据类型和需要频繁查询的数据。但插入和删除效率低。

  例子:给定一个数组,求数组中是否有两个数之和等于目标值(两数之和)。我们可以先排序,然后使用双指针从首尾向中间扫描,时间复杂度O(nlogn)。

  int[] twoSum(int[] nums, int target) {Arrays.sort(nums);int i = 0, j = nums.length - 1;while (i < j) {int sum = nums[i] + nums[j];if (sum == target) return new int[]{i, j}; else if (sum < target) i++;else j--;}return new int[]{-1, -1};
  }
  

链表(Linked List)

• 链表是一种动态数据结构,每个节点包含数据和指向下一个节点的引用。优点是内存动态分配,插入删除效率高,缺点是访问元素需要遍历,查找效率低。

  // 单链表节点定义
  class ListNode {
  int val;
  ListNode next;
  ListNode(int x) { val = x; }
  }
  

• 链表适合需要频繁插入和删除的场景。单链表无法高效查找和访问指定位置的元素,双向链表可以有效解决这个问题。

  例子:反转一个单链表(链表反转)。我们可以使用迭代或递归的方式进行反转。

  // 迭代反转单链表
  ListNode reverseList(ListNode head) {ListNode prev = null, cur = head;while (cur != null) {ListNode next = cur.next;cur.next = prev;prev = cur;cur = next;}return prev;
  }
  

栈(Stack)

• 栈是一种先进后出(LIFO)的线性数据结构。Java中可以用数组或链表实现。

  // 基于数组实现的栈
  class ArrayStack {int[] arr = new int[100]; // 存储元素的数组int top = -1; // 栈顶指针void push(int x) { ... }int pop() { ... }
  }
  

• 栈的特殊访问顺序可以借助递归的性质来模拟。常用于各种括号匹配、中缀表达式转后缀表达式等问题。

  例子:给定一个只包含'('和')'的字符串,求最长有效括号子串的长度(最长有效括号)。我们利用栈去匹配括号,遇到'('入栈,')'出栈,最后计算长度。

  int longestValidParentheses(String s) {Stack<Integer> stack = new Stack<>();stack.push(-1); // 哨兵,避免corner caseint maxLen = 0;for (int i = 0; i < s.length(); i++) {if (s.charAt(i) == '(') stack.push(i); else {stack.pop(); // 出栈匹配if (stack.isEmpty()) stack.push(i); // 直接入栈else maxLen = Math.max(maxLen, i - stack.peek());}}return maxLen;
  }
  

队列(Queue)

• 队列是一种先进先出(FIFO)的线性数据结构。Java提供了Queue接口及ArrayDeque等实现。

  Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
  queue.offer(1); // 入队
  int front = queue.poll(); // 出队
  

• 队列常用于遍历或拓扑排序等操作。在广度优先搜索(BFS)算法中也经常用到队列保存待遍历的元素。

  例子:打开转盘锁(锁的最小旋转次数)。我们可以利用BFS和队列,从初始状态出发,计算到达目标状态的最短路径。

  int openLock(String[] deadends, String target) {Queue<String> queue = new LinkedList<>();Set<String> visited = new HashSet<>(Arrays.asList(deadends));queue.offer("0000");visited.add("0000");int step = 0;while (!queue.isEmpty()) {int size = queue.size();for (int i = 0; i < size; i++) { //控制层次遍历,一次遍历所有当前队列的值String curr = queue.poll();if (target.equals(curr)) return step; //到达目标,返回步数if (!visited.contains(curr)) {for (int j = 0; j < 4; j++) {String up = upOne(curr, j);String down = downOne(curr, j);if (!visited.contains(up)) {queue.offer(up);visited.add(up);}if (!visited.contains(down)) {queue.offer(down);visited.add(down);}}}}step++;}return -1;
  }
  

树(Tree)

• 树是一种分层数据的递归数据结构,常用的有二叉树、二叉查找树等。

  // 二叉树节点定义
  class TreeNode {
  int val;
  TreeNode left;
  TreeNode right;
  TreeNode(int x) { val = x; }
  }
  

• 树形结构广泛应用于文件系统、计算机网络、抽象语法树等,是一种非常重要的数据模型。二叉树、二叉查找树在算法竞赛中使用也非常普遍。

  例子:给定两棵二叉树,编写一个函数来合并它们(合并二叉树)。

  TreeNode mergeTrees(TreeNode t1, TreeNode t2) {if (t1 == null) return t2; if (t2 == null) return t1;TreeNode root = new TreeNode(t1.val + t2.val);root.left = mergeTrees(t1.left, t2.left);root.right = mergeTrees(t1.right, t2.right);return root;
  }
  

映射(Map)

• 映射是存储键值对数据的数据结构。Java中的HashMap基于散列实现,TreeMap基于红黑树实现。

  Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
  map.put("A", 1);
  int val = map.get("A"); // 获取键对应的值
  

• 映射可以高效地存储键值对,常用于统计频率、建立关联关系等操作。

  例子:给定两个字符串,找出其中最长的公共子序列长度(最长公共子序列)。我们可以利用动态规划和map存储计算过的结果。

  int longestCommonSubsequence(String s1, String s2) {Map<String, Integer> memo = new HashMap<>();return lcs(s1, 0, s2, 0, memo);
  }int lcs(String s1, int i, String s2, int j, Map<String, Integer> memo) {String key = i + "," + j;if (memo.containsKey(key)) return memo.get(key);int res = 0;if (i < s1.length() && j < s2.length() && s1.charAt(i) == s2.charAt(j))res = 1 + lcs(s1, i + 1, s2, j + 1, memo);elseres = Math.max(i < s1.length() ? lcs(s1, i + 1, s2, j, memo) : 0, j < s2.length() ? lcs(s1, i, s2, j + 1, memo) : 0);memo.put(key, res);return res;
  }
  

内置数据结构的快速使用

• 迭代器讲解
• Vector 容器（类）
• 线性表的使用
• 队列的使用
• 映射（map）的使用
• 集合（set）的使用

迭代器（Iterator）

在Java中,迭代器(Iterator)是一种用于遍历集合(Collection)元素的接口。它提供了一种统一的方式来访问不同集合类中的元素,而不用关心集合的底层实现细节。

迭代器接口定义如下:

public interface Iterator<E> {boolean hasNext(); // 判断是否还有下一个元素E next(); // 返回下一个元素void remove(); // 移除当前元素(可选操作)
}

它主要有以下特点:

1. 统一遍历方式:Iterator提供了统一的遍历方式,可以遍历各种不同的集合类,包括List、Set等。

2. 单向移动指针:迭代器是单向移动指针,通过next()方法向集合中的下一个元素移动。

3. 安全性:在单线程环境下,通过Iterator遍历集合时,不会抛出并发修改异常(ConcurrentModificationException)。

4. 可移除元素:迭代器可以通过remove()方法移除集合中的当前元素,但前提是在next()之后、next()之前没有调用过remove()。

5. 只能单向遍历:迭代器只能单向遍历,不能像List那样双向遍历。

下面是使用迭代器遍历一个List的示例:

List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B", "C", "D"));
Iterator<String> iterator = list.iterator();while (iterator.hasNext()) {String str = iterator.next();System.out.println(str);
}

输出结果:

A
B
C
D

在Java中,可以通过Iterator接口遍历任何实现了Iterable接口的集合类。常见的集合类如ArrayList、LinkedList、HashSet、TreeSet等都实现了Iterable接口,因此都可以使用迭代器进行遍历。

此外,Java还提供了ListIterator接口扩展了Iterator接口,增加了向前和向后遍历的能力,常用于List集合的遍历和修改操作。

总之,迭代器为Java集合类提供了一种统一、安全、方便的遍历方式,是Java集合框架的重要组成部分。在算法竞赛中,熟练使用迭代器也可以提高代码的简洁性和可读性。

Vector 容器（类）

线性表中有 Vector 顺序表 和 list 链表，两者作用比较相似。

Vector 的主要作用就是可变长度的数组，就把他当成数组使用即可。

Vector是Java集合框架中一种较老的动态数组实现,它和ArrayList类似,但是Vector是线程安全的(synchronized)。

Vector特点和用法:

1. 线程安全
   Vector中的大部分方法都是同步的(synchronized),这意味着无论一个线程在读取或修改Vector的时候,它都不会被其他线程所打扰,因此可以在多线程环境中安全地使用。

   Vector<String> vector = new Vector<>();
   vector.add("A");
   vector.add("B");
   vector.add("C");
   

2. 动态扩容
   和ArrayList类似,Vector内部使用数组存储元素,当数组满了时会自动扩容,扩容操作耗费时间和内存。

3. 允许null值
   Vector允许存储null值。

4. 迭代器和枚举
   和其它集合一样,可以通过Iterator遍历Vector中的元素,也可以使用旧的Enumeration枚举来遍历。

   Enumeration<String> e = vector.elements();
   while(e.hasMoreElements()) {System.out.println(e.nextElement());
   }
   

5. 增删改查
   Vector提供了一系列增删改查的方法,如add()、set()、get()、remove()等。

   vector.remove(1); // 移除索引为1的元素
   String val = vector.get(0); // 获取索引为0的元素
   

6. 与ArrayList相比
   由于Vector是线程安全的,所以在单线程环境下会比ArrayList慢一些。现在通常不直接使用Vector,而是使用Collections.synchronizedList()来包装一个ArrayList使其线程安全:

   List<String> syncList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
   

以下为 Java Vector 的 Api。

修饰符和类型	方法和说明
boolean	add(E e)将指定的元素附加到此 Vector 的末尾。
void	add(int index, E element)在此 Vector 的指定位置插入指定元素。
boolean	addAll(Collection<? extends E> c)将指定集合中的所有元素追加到末尾 这个向量，按照它们由指定的返回的顺序 集合的迭代器。
boolean	addAll(int index, Collection<? extends E> c)将指定 Collection 中的所有元素插入到此 指定位置的向量。
void	addElement(E obj)将指定的组件添加到此向量的末尾， 将其大小增加一。
int	capacity()返回此向量的当前容量。
void	clear()从此 Vector 中删除所有元素。
Object	clone()返回此向量的克隆。
boolean	contains(Object o)退货 true 如果此向量包含指定的元素。
boolean	containsAll(Collection<?> c)如果此 Vector 包含所有元素，则返回 true 指定的集合。
void	copyInto Object [] anArray 将此向量的分量复制到指定的数组中。
E	elementAt(int index)返回指定索引处的组件。
Enumeration	elements()返回此向量的组件的枚举。
void	ensureCapacity(int minCapacity)如有必要，增加此向量的容量，以确保它至少可以容纳由指定的组件数量最小容量参数。
boolean	equals(Object o)比较指定的 Object 与此 Vector 是否相等。
E	firstElement()返回第一个组件（索引处的项目 0） 的这个向量。
E	get(int index)返回此 Vector 中指定位置的元素。
int	hashCode()返回此 Vector 的哈希码值。
int	indexOf(Object o)返回指定元素第一次出现的索引 在此向量中，如果此向量不包含该元素，则为 -1。
int	indexOf(Object o,int index)返回指定元素第一次出现的索引这个向量，从 index, 或返回 -1 如果 未找到该元素。
void	insertElementAt(E obj, int index)将指定对象作为组件插入此向量中的 指定的 index.
boolean	isEmpty()测试此向量是否没有组件。
Iterator	iterator()以适当的顺序返回此列表中元素的迭代器
E	lastElement()返回向量的最后一个组件。
int	lastIndexOf(Object o)返回指定元素最后一次出现的索引在此向量中，如果此向量不包含该元素，则为 -1。
int	lastIndexOf(Object o, int index)返回指定元素最后一次出现的索引这个向量，从 index, 或返回 -1 如果 未找到该元素。
ListIterator	listIterator()返回此列表中元素的列表迭代器（在适当的顺序）。
ListIterator	listIterator(int index)返回此列表中元素的列表迭代器（在适当的序列），从列表中的指定位置开始。
E	remove(int index)移除此 Vector 中指定位置的元素。
boolean	remove(Object o)移除此 Vector 中第一次出现的指定元素如果 Vector 不包含该元素，则它保持不变。
boolean	removeAll(Collection<?> c)从此 Vector 中删除其包含在指定的集合。
void	removeAllElements()从此向量中删除所有组件并将其大小设置为零。
boolean	removeElement(Object obj)删除参数的第一个（最低索引）出现从这个向量。
void	removeElementAt(int index)删除指定索引处的组件。
protected void	removeRange(int fromIndex, int toIndex)从此列表中删除索引介于两者之间的所有元素 fromIndex，包括在内，和 toIndex， 独家的。
boolean	retainAll(Collection<?> c)仅保留此 Vector 中包含在指定的集合。
E	set(int index, E element)将此 Vector 中指定位置的元素替换为指定的元素。
void	setElementAt(E obj,int index)将组件设置在指定的位置 index 这个的向量是指定的对象。
void	setSize(int newSize)设置此向量的大小。
int	size()返回此向量中的组件数。
List	subList(int fromIndex,int toIndex)返回此列表中 fromIndex 之间的部分的视图
Object[]	toArray()返回一个包含此 Vector 中所有元素的数组以正确的顺序。
T[]	toArray[] 返回一个包含此 Vector 中所有元素的数组正确的顺序; 返回数组的运行时类型指定数组。
String	toString()返回此 Vector 的字符串表示形式，包含 每个元素的字符串表示。
void	trimToSize()将此向量的容量修剪为向量的电流 尺寸。

线性表基本使用

Java中的List接口是java.util包下的一部分，它是一个有序集合，用于存储元素的序列，这些元素可以重复。List接口允许用户根据整数索引访问列表中的元素，提供了丰富的方法来插入、更新、删除和访问元素。

Java提供了ArrayList、LinkedList等几种List实现。

顺序表随机访问O（1） ，随机访问事采用ArrayList

引入

在使用List之前，需要导入java.util.List接口，以及对应的实现类（如ArrayList或LinkedList）：

import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
// 或者使用 LinkedList
// import java.util.LinkedList;

创建List

创建一个List实例通常使用其实现类，如ArrayList或LinkedList：

List<String> list = new ArrayList<>();
// 或者
// List<String> list = new LinkedList<>();

添加元素

使用add方法向List中添加元素：

list.add("Element 1");
list.add("Element 2");
list.add("Element 3");

访问元素

可以通过索引使用get方法访问List中的元素：

String element = list.get(1); // 访问第二个元素
System.out.println(element);

修改元素

使用set方法可以修改List中指定位置的元素：

list.set(1, "New Element 2"); // 将第二个元素修改为 "New Element 2"

删除元素

可以使用remove方法通过索引或直接通过对象来删除元素：

list.remove(1); // 删除第二个元素
// 或者
list.remove("Element 3"); // 删除指定的对象

遍历List

List可以通过for循环或Iterator来遍历：

// 使用 for 循环遍历
for(String item : list) {System.out.println(item);
}// 使用迭代器遍历
Iterator<String> iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()){String item = iterator.next();System.out.println(item);
}

List大小

使用size方法可以获取List的大小：

int size = list.size();
System.out.println("List size: " + size);

List实现类

• ArrayList C++ vector: 底层使用动态数组实现，适用于频繁的随机访问和较少的插入、删除操作。
• LinkedList: C++ list底层使用双向链表实现，适用于频繁的插入、删除操作。

选择哪种实现类取决于具体的使用场景。ArrayList通常是List实现的首选，除非程序特别需要LinkedList的特定功能（如频繁的插入和删除）。

队列 Queue

定义方式

Queue<String> queue = new LinkedList<String>();

部分成员函数（包括继承的）：

• add(): 增加一个元索,如果队列已满，则抛出一个异常
• remove():移除并返回队列头部的元素，如果队列为空，则抛出一个异常
• element():返回队列头部的元素，如果队列为空，则抛出一个异常
• offer():添加一个元素并返回 true，如果队列已满，则返回 false
• poll(): 移除并返问队列头部的元素，如果队列为空，则返回 null
• peek(): 返回队列头部的元素，如果队列为空，则返回 null
• put(): 添加一个元素， 如果队列满，则阻塞
• take(): 移除并返回队列头部的元素，如果队列为空，则阻塞
• size(): 返回队列长度。

基本使用

1. offer(E e) 和 add(E e)

Queue<String> queue = new LinkedList<>();
queue.offer("A"); // 返回true
queue.add("B"); // 不会抛出异常
queue.offer("C"); 
queue.offer("D"); 
System.out.println(queue); // 输出 [A, B, C, D]Queue<String> queueFull = new LinkedList<>(Arrays.asList("1", "2", "3"));
queueFull.add("4"); // 抛出 IllegalStateException

2. poll() 和 remove()

Queue<String> queue = new LinkedList<>(Arrays.asList("A", "B", "C"));
System.out.println(queue.poll()); // 输出 A
System.out.println(queue.remove()); // 输出 B
System.out.println(queue.poll()); // 输出 C
System.out.println(queue.poll()); // 输出 null
System.out.println(queue.remove()); // 抛出 NoSuchElementException

3. peek() 和 element()

Queue<String> queue = new LinkedList<>(Arrays.asList("A", "B", "C"));
System.out.println(queue.peek()); // 输出 A
System.out.println(queue.element()); // 输出 A
System.out.println(queue.peek()); // 输出 AQueue<String> emptyQueue = new LinkedList<>();
System.out.println(emptyQueue.peek()); // 输出 null
System.out.println(emptyQueue.element()); // 抛出 NoSuchElementException

4. put(E e) 和 take()

BlockingQueue<String> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(2);
blockingQueue.put("A"); // 不会阻塞
blockingQueue.put("B"); // 不会阻塞
blockingQueue.put("C"); // 会阻塞,直到队列有空位new Thread(() -> {try {Thread.sleep(1000); // 休眠1秒blockingQueue.take(); // 移除队首元素} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}
}).start();blockingQueue.put("D"); // 由于上面的take()操作,此处不会阻塞

5. contains(Object o) 和 size()

Queue<String> queue = new LinkedList<>(Arrays.asList("A", "B", "C", "D"));
System.out.println(queue.contains("A")); // 输出 true
System.out.println(queue.contains("E")); // 输出 false
System.out.println(queue.size()); // 输出 4

Map 映射

map 是一个关联容器，它提供一对一的 hash。

• 第一个可以称为关键字(key)，每个关键字只能在 map 中出现一次
• 第二个可能称为该关键字的值(value)

map 以模板（泛型）方式实现，可以存储任意类型的数据，包括使用者自定义的数据类型。Map 主要用于资料一对一映射（one-to-one）的情況，map 在 C++ 的內部的实现自建一颗红黑树，这颗树具有对数据自动排序的功能。在 map 内部所有的数据都是有序的。

比如，像是管理班级内的学生，Key 值为学号，Value 放其他信息的结构体或者类。

定义方法

Map m1 = new TreeMap();

这里我们讲的是排序的 map 还有不排序的 map，java 里面叫 hashmap，C++ 里叫 unordered_map，除了不排序，用法和功能都一样。

基本使用

Java中的Map是一种键值对(Key-Value)映射结构的集合接口,它提供了一种存储和检索值的便捷方式。Map中的每个元素都由一个键(Key)和一个值(Value)组成,键用于唯一标识一个值,值则是与该键相关联的数据。Map接口定义了一些常用的方法,用于操作键值对的存储和访问。下面是Map接口的基本使用:

1. 创建Map实例

   Java提供了多种Map接口的实现类,如HashMap、LinkedHashMap、TreeMap等。我们可以使用相应的构造方法创建一个Map实例。

   // 创建一个空的HashMap
   Map<String, Integer> map = new HashMap<>();// 创建一个初始容量为8的HashMap
   Map<String, Integer> map = new HashMap<>(8);// 使用静态工厂方法创建一个不可修改的Map
   Map<String, Integer> map = Map.of("A", 1, "B", 2, "C", 3);
   

2. 添加键值对

   使用put()方法向Map中添加新的键值对。如果键已经存在，则会用新值替换旧值。

   map.put("Apple", 3);
   map.put("Banana", 5);
   map.put("Orange", 2);
   

3. 获取值

   使用get()方法根据键获取对应的值。如果键不存在,则返回null。

   Integer count = map.get("Apple"); // 3
   Integer missing = map.get("Grape"); // null
   

4. 移除键值对

   使用remove()方法根据键移除对应的键值对,并返回被移除的值。

   Integer removed = map.remove("Banana"); // 5
   

5. 检查是否包含键或值

   使用containsKey()和containsValue()方法检查Map中是否包含指定的键或值。

   boolean hasApple = map.containsKey("Apple"); // true
   boolean hasFive = map.containsValue(5); // false
   

6. 迭代访问

   使用keySet()、values()和entrySet()方法分别获取Map中所有键、值或键值对的集合视图,然后使用迭代器或增强for循环遍历。

   // 遍历所有键
   for (String key : map.keySet()) {System.out.println(key);
   }// 遍历所有值
   for (Integer value : map.values()) {System.out.println(value);
   }// 遍历所有键值对
   for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {System.out.println(entry.getKey() + ":" + entry.getValue());
   }
   

7. 其他常用方法

   Map接口还提供了一些其他常用方法,如size()获取映射大小、isEmpty()判断是否为空、putAll()将另一个Map的所有映射关系添加到当前Map等。

成员方法

方法名	方法描述
void clear( )	从此映射中移除所有映射关系（可选操作）。
boolean containsKey(Object k)	如果此映射包含指定键的映射关系，则返回 true。
boolean containsValue(Object v)	如果此映射将一个或多个键映射到指定值，则返回 true。
boolean equals(Object obj)	比较指定的对象与此映射是否相等。
Object get(Object x)	返回指定键所映射的值；如果此映射不包含该键的映射关系，则返回 null。
int hashCode( )	返回此映射的哈希码值。
boolean isEmpty( )	如果此映射未包含键-值映射关系，则返回 true。
Set keySet( )	返回此映射中包含的键的 Set 视图。
Object put(Object k, Object v)	将指定的值与此映射中的指定键关联
Object remove(Object k)	如果存在一个键的映射关系，则将其从此映射中移除（可选操作）。
int size( )	返回此映射中的键-值映射关系数。
Collection values( )	返回此映射中包含的值的 Collection 视图。

Set 集合使用

定义方法

Set是一种不包含重复元素的集合,它继承自Collection接口。

Java提供了两个主要的Set实现:HashSet和TreeSet。

1. HashSet

   HashSet是基于哈希表实现的,它不保证元素的顺序,允许使用null元素。HashSet的主要特点是:

   • 不允许存储重复元素
   • 元素无序
   • 非线程安全
   • 允许null元素
   • 性能较好,查找效率高

   示例:

   Set<String> set = new HashSet<>();
   set.add("apple");
   set.add("banana");
   set.add("apple"); // 重复元素被忽略
   System.out.println(set); // 输出 [banana, apple]
   

2. TreeSet

   TreeSet是基于红黑树实现的,它会自动对元素进行排序。TreeSet的主要特点是:

   • 不允许存储重复元素
   • 元素自动排序
   • 非线程安全
   • 不允许null元素
   • 性能稍逊于HashSet

   示例:

   Set<Integer> set = new TreeSet<>();
   set.add(3);
   set.add(1);
   set.add(2);
   set.add(3); // 重复元素被忽略
   System.out.println(set); // 输出 [1, 2, 3]
   

Set集合常用于需要去除重复元素的场景,如数学集合运算、词频统计等。除了HashSet和TreeSet之外,Java还提供了一些特殊的Set实现,如LinkedHashSet(有序Set)、CopyOnWriteArraySet(线程安全Set)等。

基本使用

1. 创建Set实例

   // HashSet
   Set<String> set1 = new HashSet<>();// TreeSet
   Set<Integer> set2 = new TreeSet<>();
   

2. 添加元素

   使用add()方法添加元素到Set中,添加重复元素时会被忽略。

   set1.add("apple");
   set1.add("banana");
   set1.add("apple"); // 会被忽略set2.add(3);
   set2.add(1);
   set2.add(2);
   set2.add(3); // 会被忽略
   

3. 删除元素

   使用remove()方法删除指定元素。

   set1.remove("apple"); // 删除"apple"元素
   

4. 判断元素是否存在

   使用contains()方法判断Set中是否包含指定元素。

   boolean containsApple = set1.contains("apple");
   

5. 获取Set大小

   使用size()方法获取Set的元素个数。

   int size = set1.size();
   

6. Set遍历

   可以使用增强for循环或迭代器遍历Set中的元素。

   // 增强for循环
   for (String s : set1) {System.out.println(s);
   }// 迭代器遍历
   Iterator<Integer> iter = set2.iterator();
   while (iter.hasNext()) {System.out.println(iter.next());
   }
   

7. Set运算

   Set提供了一些方法用于进行集合运算,如 addAll()(并集)、retainAll()(交集)、removeAll()(差集)等。

   Set<String> set3 = new HashSet<>(Arrays.asList("apple", "orange"));
   set1.addAll(set3); // 并集
   set1.retainAll(set3); // 交集  
   set1.removeAll(set3); // 差集
   

8. Set转换为数组

   使用toArray()方法可以将Set转换为数组。

   String[] arr = set1.toArray(new String[0]);
   

自定义排序准则

要使用自定义排序准则，你可以定义一个比较函数或者更常见的是定义一个比较类（比较函数对象），然后将其作为第二个模板参数传递给set。

使用Comparator进行自定义排序

定义一个比较类通常更灵活，因为它可以持有状态（虽然在大多数排序场景中不需要）。

在Java中，Set接口的实现类（如HashSet）本身不保证有序，但Java提供了SortedSet接口和TreeSet实现类，后者可以根据自然排序或提供的Comparator进行排序。若要对Set中的元素应用自定义排序准则，可以使用TreeSet并提供一个自定义的Comparator。

要在TreeSet中实现自定义排序，可以在创建TreeSet时通过构造器传入一个Comparator对象。Comparator接口定义了一个compare方法，你需要在其中实现你的排序逻辑。

下面是一个简单的例子，展示如何根据字符串的长度而不是字典顺序来排序String元素：

import java.util.Comparator;
import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;public class CustomSortExample {public static void main(String[] args) {// 使用Comparator实现自定义排序逻辑Comparator<String> stringLengthComparator = new Comparator<String>() {@Overridepublic int compare(String s1, String s2) {return Integer.compare(s1.length(), s2.length());}};// 创建一个TreeSet并传入自定义的ComparatorSet<String> strings = new TreeSet<>(stringLengthComparator);strings.add("Apple");strings.add("Fig");strings.add("Banana");for (String s : strings) {System.out.println(s);}// 输出结果将根据字符串长度排序：Fig, Apple, Banana}
}

在这个例子中，Comparator实现了根据字符串长度的比较逻辑，然后我们将这个Comparator传递给TreeSet的构造函数。这样，TreeSet就会根据字符串长度来排序存储的元素。

使用Lambda表达式简化Comparator：

如果你使用的是Java 8或更高版本，可以使用Lambda表达式来更简洁地实现Comparator：

Set<String> strings = new TreeSet<>((s1, s2) -> Integer.compare(s1.length(), s2.length()));

这行代码与上面的例子实现了相同的功能，但是更简洁。

例题练习

Vector 的使用例题

• 输入

10

10124214 北京
12421565 上海
sdafasdg213 天津
fasdfga124 北京
145252 上海
235wtdfsg 济南
3242356fgdfsg 成都
23423 武汉
23423565f 沈阳
1245dfwfs 成都

• 输出

北京 2
10124214
fasdfga124
上海 2
12421565
145252
天津 1
sdafasdg213
济南 1
235wtdfsg
成都 2
3242356fgdfsg
1245dfwfs
武汉 1
23423
沈阳 1
23423565f

解题思路:

首先我们要知道中国城市肯定在 1000 个以内，但是单号我们不确定，我们不可能每个数组开 1000000 个，那样内存不够，所以这时候我们就用到了我们的vector ，他的容量是动态申请的，在比赛中我们可以理解为无限制。

• 第一步：我们创建一个 vector 用于保存地址

vector<string> city;

• 第二步：我们创建一个 vector 组用于存放单号

vector<string> dig[1000];

• 第三步：我们定义一个映射函数，因为你的城市可能会再次出现，你需要知道之前有没有。
• 第四步：我们开始读入操作并按照顺序进行存放

解题步骤：

1. 输入一些城市和对应的车站名称。
2. 如果城市已存在,则将车站添加到对应城市的列表中;如果城市不存在,则先添加城市,再为该城市创建一个车站列表。
3. 最后输出每个城市的名称、该城市的车站数量,以及每个车站的名称。

使用了两个Vector对象来存储城市名称和对应的车站列表。Myfind函数用于查找给定城市在city向量中的位置,如果找到则返回索引,否则返回-1。

在main函数中,首先输入城市数量n,然后循环输入每个城市及其对应的车站名称。对于每个输入的城市,先调用Myfind查找是否已存在,如果存在则将车站添加到对应列表,否则先添加城市,再为其创建一个新的车站列表。

最后,遍历city和dig向量,输出每个城市的名称、车站数量和每个车站的名称。

import java.util.Scanner;
import java.util.Vector;public class Main {static Vector<String> city = new Vector<String>(); // 存储城市static Vector<Vector<String>> dig = new Vector<Vector<String>>(); // 用于存储对应城市的快递单号static int Myfind(String s) { // 查找给定城市在city中的位置for (int i = 0; i < city.size(); i++) {if (city.get(i).equals(s)) {return i; // 如果找到,返回索引}}return -1; // 如果没找到,返回-1}public static void main(String[] args) {int n;Scanner in = new Scanner(System.in);n = in.nextInt(); // 输入城市数量nfor (int i = 0; i < n; i++) {String d, c;d = in.next(); // 输入快递单号c = in.next(); // 输入城市名称int flag = Myfind(c); // 查找城市在city向量中的位置if (flag == -1) { // 如果城市不存在city.addElement(c); // 将城市添加到city向量dig.addElement(new Vector<String>()); // 为新城市创建一个快递单号列表dig.get(city.size() - 1).addElement(d); // 将快递单号添加到对应城市的列表} else {dig.get(flag).addElement(d); // 如果城市存在,将单号添加到对应城市的列表}}for (int i = 0; i < city.size(); i++) {System.out.println(city.get(i) + " " + dig.get(i).size()); for (int j = 0; j < dig.get(i).size(); j++) {System.out.println(dig.get(i).get(j));}}}}

队列使用例题

• 输入

5
IN xiaoming N
IN Adel V
IN laozhao N
OUT N
IN CLZ V

• 输出

Adel
CLZ
laozhao

解题思路:

1. 用两个队列分别存储VIP用户和普通用户。
2. 根据输入的指令操作两个队列,IN指令表示入队,OUT指令表示出队。
3. 最后分别遍历两个队列,按顺序输出用户名字。

解题步骤:

1. 创建两个队列V和N,分别用于存储VIP用户和普通用户。
2. 读入指令的个数M。
3. 对于每个指令:
   • 如果指令是"IN name V",则将name入队到V队列。
   • 如果指令是"IN name N",则将name入队到N队列。
   • 如果指令是"OUT V",则将V队列队首元素出队。
   • 如果指令是"OUT N",则将N队列队首元素出队。
4. 遍历V队列,依次输出其中的元素。
5. 遍历N队列,依次输出其中的元素。

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.Scanner;public class Main {static Queue<String> V = new LinkedList<String>(); // 创建VIP队列static Queue<String> N = new LinkedList<String>(); // 创建普通队列public static void main(String[] args) {Scanner in = new Scanner(System.in);int M = in.nextInt(); // 读入指令个数while (M > 0) { // 处理每个指令M--;String op, name, type;op = in.next(); // 读入指令if (op.contains("IN")) { // 如果是入队指令name = in.next(); // 读入用户名type = in.next(); // 读入用户类型if (type.contains("V")) {V.offer(name); // 将用户名入队到VIP队列} else {N.offer(name); // 将用户名入队到普通队列}} else { // 如果是出队指令type = in.next(); // 读入用户类型if (type.contains("V")) {V.poll(); // 将VIP队列队首元素出队} else {N.poll(); // 将普通队列队首元素出队}}}while (V.size() != 0) { // 输出VIP队列System.out.println(V.poll());}while (N.size() != 0) { // 输出普通队列System.out.println(N.poll());}}
}

这段代码首先创建了两个队列V和N,用于分别存储VIP用户和普通用户。然后读入指令的个数M,进入循环处理每个指令。对于入队指令(“IN name V"或"IN name N”),将用户名字入队到对应的队列;对于出队指令(“OUT V"或"OUT N”),将对应队列的队首元素出队。最后,分别遍历V和N队列,依次输出其中的元素。

Map使用例题

• 输入

6
1fagas
dsafa32j
lkiuopybncv
hfgdjytr
cncxfg
sdhrest

• 输出

NO

• 输入

5
sdfggfds
fgsdhsdf
dsfhsdhr
sdfhdfh
sdfggfds

• 输出

sdfggfds

解题思路：

import java.util.Map;
import java.util.Scanner;
import java.util.TreeMap;public class Main {// 声明一个静态的 TreeMap 来存储已经遇到的唯一单词static Map<String, Boolean> mp = new TreeMap<>();public static void main(String[] args) {int n;boolean flag = false; // 标志变量，用于指示是否发现重复单词Scanner in = new Scanner(System.in);String ans = "NO"; // 如果没有发现重复单词，则默认答案为 "NO"n = in.nextInt(); // 遍历每个输入单词for (int i = 0; i < n; i++) {String word;word = in.next(); // 读取下一个单词// 如果已经发现了重复单词，则跳过后续处理if (flag)continue;// 检查单词是否已经遇到过if (mp.containsKey(word)) {flag = true; // 将标志设置为 true，表示已经发现重复单词ans = word; // 存储重复的单词} else {mp.put(word, true); // 将单词添加到 map 中，值为 true 表示已经遇到过}}// 输出结果（要么是重复的单词，要么是 "NO" 如果没有发现重复）System.out.println(ans);}
}