Java Collections类操作集合详解

Collections 类是 Java 提供的一个操作 Set、List 和 Map 等集合的工具类。Collections 类提供了许多操作集合的静态方法，借助这些静态方法可以实现集合元素的排序、查找替换和复制等操作。下面介绍 Collections 类中操作集合的常用方法。

1) 排序(Sort)
    使用sort方法可以根据元素的自然顺序，对指定列表进行排序。列表中的所有元素都必须实现 Comparable 接口。或此列表内的所有元素都必须是使用指定比较器可相互比较的   Collections.sort(list , new Comparator(){ } );

2) 混排（Shuffling）
    混排算法所做的正好与 sort 相反: 它打乱在一个 List 中可能有的任何排列的踪迹。也就是说，基于随机源的输入重排该 List, 这样的排列具有相同的可能性（假设随机源是公正的）。这个算法在实现一个碰运气的游戏中是非常有用的。例如，它可被用来混排代表一副牌的 Card 对象的一个 List 。另外，在生成测试案例时，它也是十分有用的。Collections.Shuffling(list)

3) 反转(Reverse)
    使用Reverse方法可以将元素进行反转。Collections.reverse(list)

4) 替换所有的元素(Fill)
     使用指定元素替换指定列表中的所有元素。Collections.fill(li,"aaa");

5) 拷贝(Copy)
    用两个参数，一个目标 List 和一个源 List, 将源的元素拷贝到目标，并覆盖它的内容。目标 List 至少与源一样长。如果它更长，则在目标 List 中的剩余元素不受影响。Collections.copy(list,li): 后面一个参数是目标列表 ,前一个是源列表

6) 返回Collections中最小元素(min)
    根据指定比较器产生的顺序，返回给定 collection 的最小元素。collection 中的所有元素都必须是通过指定比较器可相互比较的Collections.min(list)

7) 返回Collections中最大元素(max)
     根据指定比较器产生的顺序，返回给定 collection 的最大元素。collection 中的所有元素都必须是通过指定比较器可相互比较的Collections.max(list)

8) lastIndexOfSubList
    返回指定源列表中最后一次出现指定目标列表的起始位置，int count = Collections.lastIndexOfSubList(list,li);

9) IndexOfSubList
    返回指定源列表中第一次出现指定目标列表的起始位置，int count = Collections.indexOfSubList(list,li);

10) Rotate
根据指定的距离循环移动指定列表中的元素，Collections.rotate(list,-1)；如果是负数，则正向移动，正数则方向移动

排序（正向和逆向）

Collections 提供了如下方法用于对 List 集合元素进行排序。

• void reverse(List list)：对指定 List 集合元素进行逆向排序。
• void shuffle(List list)：对 List 集合元素进行随机排序（shuffle 方法模拟了“洗牌”动作）。
• void sort(List list)：根据元素的自然顺序对指定 List 集合的元素按升序进行排序。
• void sort(List list, Comparator c)：根据指定 Comparator 产生的顺序对 List 集合元素进行排序。
• void swap(List list, int i, int j)：将指定 List 集合中的 i 处元素和 j 处元素进行交换。
• void rotate(List list, int distance)：当 distance 为正数时，将 list 集合的后 distance 个元素“整体”移到前面；当 distance 为负数时，将 list 集合的前 distance 个元素“整体”移到后面。该方法不会改变集合的长度。

下面程序简单示范了利用 Collections 工具类来操作 List 集合。

例 1

编写一个程序，对用户输入的 5 个商品价格进行排序后输出。这里要求使用 Collections 类中 sort() 方法按从低到高的顺序对其进行排序，最后将排序后的成绩输出。

具体实现代码如下：

public class Test1 {
  public static void main(String[] args) {
    Scanner input = new Scanner(System.in);
    List prices = new ArrayList();
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
      System.out.println("请输入第 " + (i + 1) + " 个商品的价格：");
      int p = input.nextInt();
      prices.add(Integer.valueOf(p)); // 将录入的价格保存到List集合中
    }
    Collections.sort(prices); // 调用sort()方法对集合进行排序
    System.out.println("价格从低到高的排列为：");
    for (int i = 0; i < prices.size(); i++) {
      System.out.print(prices.get(i) + "\t");
    }
  }
}

如上述代码，循环录入 5 个价格，并将每个价格都存储到已定义好的 List 集合 prices 中，然后使用 Collections 类的 sort() 方法对该集合元素进行升序排序。最后使用 for 循环遍历 users 集合，输出该集合中的元素。

该程序的执行结果如下所示。
请输入第 1 个商品的价格：
85
请输入第 2 个商品的价格：
48
请输入第 3 个商品的价格：
66
请输入第 4 个商品的价格：
80
请输入第 5 个商品的价格：
18
价格从低到高的排列为：
18    48    66    80    85

例 2

循环录入 5 个商品的名称，并按录入时间的先后顺序进行降序排序，即后录入的先输出。

下面编写程序，使用 Collections 类的 reverse() 方法对保存到 List 集合中的 5 个商品名称进行反转排序，并输出排序后的商品信息。具体的实现代码如下：

public class Test2 {
  public static void main(String[] args) {
    Scanner input = new Scanner(System.in);
    List students = new ArrayList();
    System.out.println("******** 商品信息 ********");
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
      System.out.println("请输入第 " + (i + 1) + " 个商品的名称：");
      String name = input.next();
      students.add(name); // 将录入的商品名称存到List集合中
    }
    Collections.reverse(students); // 调用reverse()方法对集合元素进行反转排序
    System.out.println("按录入时间的先后顺序进行降序排列为：");
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
      System.out.print(students.get(i) + "\t");
    }
  }
}

如上述代码，首先循环录入 5 个商品的名称，并将这些名称保存到 List 集合中，然后调用 Collections 类中的 reverse() 方法对该集合元素进行反转排序。最后使用 for 循环将排序后的集合元素输出。

执行该程序，输出结果如下所示。
******** 商品信息 ********
请输入第 1 个商品的名称：
果粒橙
请输入第 2 个商品的名称：
冰红茶
请输入第 3 个商品的名称：
矿泉水
请输入第 4 个商品的名称：
软面包
请输入第 5 个商品的名称：
巧克力
按录入时间的先后顺序进行降序排列为：
巧克力    软面包    矿泉水    冰红茶    果粒橙

查找、替换操作

Collections 还提供了如下常用的用于查找、替换集合元素的方法。

• int binarySearch(List list, Object key)：使用二分搜索法搜索指定的 List 集合，以获得指定对象在 List 集合中的索引。如果要使该方法可以正常工作，则必须保证 List 中的元素已经处于有序状态。
• Object max(Collection coll)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最大元素。
• Object max(Collection coll, Comparator comp)：根据 Comparator 指定的顺序，返回给定集合中的最大元素。
• Object min(Collection coll)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最小元素。
• Object min(Collection coll, Comparator comp)：根据 Comparator 指定的顺序，返回给定集合中的最小元素。
• void fill(List list, Object obj)：使用指定元素 obj 替换指定 List 集合中的所有元素。
• int frequency(Collection c, Object o)：返回指定集合中指定元素的出现次数。
• int indexOfSubList(List source, List target)：返回子 List 对象在父 List 对象中第一次出现的位置索引；如果父 List 中没有出现这样的子 List，则返回 -1。
• int lastIndexOfSubList(List source, List target)：返回子 List 对象在父 List 对象中最后一次出现的位置索引；如果父 List 中没有岀现这样的子 List，则返回 -1。
• boolean replaceAll(List list, Object oldVal, Object newVal)：使用一个新值 newVal 替换 List 对象的所有旧值 oldVal。

下面程序简单示范了 Collections 工具类的用法。

例 3

编写一个程序，要求用户输入 3 个商品名称，然后使用 Collections 类中的 fill() 方法对商品信息进行重置操作，即将所有名称都更改为“未填写”。具体的实现代码如下：

public class Test3 {
  public static void main(String[] args) {
    Scanner input = new Scanner(System.in);
    List products = new ArrayList();
    System.out.println("******** 商品信息 ********");
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
      System.out.println("请输入第 " + (i + 1) + " 个商品的名称：");
      String name = input.next();
      products.add(name); // 将用户录入的商品名称保存到List集合中
    }
    System.out.println("重置商品信息，将所有名称都更改为'未填写'");
    Collections.fill(products, "未填写");
    System.out.println("重置后的商品信息为：");
    for (int i = 0; i < products.size(); i++) {
      System.out.print(products.get(i) + "\t");
    }
  }
}

如上述代码，首先循环录入 3 个商品名称，并将这些商品信息存储到 List 集合中，然后调用 Collections 类中的 fill() 方法将该集合中的所有元素值替换为“未填写”。最后使用 for 循环将替换后的集合元素输出。

运行该程序，执行结果如下所示。
******** 商品信息 ********
请输入第 1 个商品的名称：
苏打水
请输入第 2 个商品的名称：
矿泉水
请输入第 3 个商品的名称：
冰红茶
重置商品信息，将所有名称都更改为'未填写'
重置后的商品信息为：
未填写    未填写    未填写

例 4

在一个集合中保存 4 个数据，分别输出最大最小元素和指定数据在集合中出现的次数。

public class Test4 {
  public static void main(String[] args) {
    ArrayList nums = new ArrayList();
    nums.add(2);
    nums.add(-5);
    nums.add(3);
    nums.add(0);
    System.out.println(nums); // 输出：[2, -5, 3, 0]
    System.out.println(Collections.max(nums)); // 输出最大元素，将输出 3
    System.out.println(Collections.min(nums)); // 输出最小元素，将输出-5
    Collections.replaceAll(nums, 0, 1);// 将 nums中的 0 使用 1 来代替
    System.out.println(nums); // 输出：[2, -5, 3, 1]
    // 判断-5在List集合中出现的次数，返回1
    System.out.println(Collections.frequency(nums, -5));
    Collections.sort(nums); // 对 nums集合排序
    System.out.println(nums); // 输出：[-5, 1, 2, 3]
    // 只有排序后的List集合才可用二分法查询，输出3
    System.out.println(Collections.binarySearch(nums, 3));
  }
}

如上述代码，向 List 集合中添加 4 个数据，然后调用 Collections 类中的 max() 和 min() 方法输出集合中的最大最小元素，replaceAll() 替换元素，frequency() 判断指定数据在 List 集合中出现的次数，最后用 binarySearch() 进行二分法查询。

运行上述程序，执行结果如下：
[2, -5, 3, 0]
3
-5
[2, -5, 3, 1]
1
[-5, 1, 2, 3]
3

复制

Collections 类的 copy() 静态方法用于将指定集合中的所有元素复制到另一个集合中。执行 copy() 方法后，目标集合中每个已复制元素的索引将等同于源集合中该元素的索引。

copy() 方法的语法格式如下：

void copy(List <? super T> dest,List<? extends T> src)

其中，dest 表示目标集合对象，src 表示源集合对象。

注意：目标集合的长度至少和源集合的长度相同，如果目标集合的长度更长，则不影响目标集合中的其余元素。如果目标集合长度不够而无法包含整个源集合元素，程序将抛出 IndexOutOfBoundsException 异常。

例 5

在一个集合中保存了 5 个商品名称，现在要使用 Collections 类中的 copy() 方法将其中的 3 个替换掉。具体实现的代码如下：

public class Test5 {
  public static void main(String[] args) {
    Scanner input = new Scanner(System.in);
    List srcList = new ArrayList();
    List destList = new ArrayList();
    destList.add("苏打水");
    destList.add("木糖醇");
    destList.add("方便面");
    destList.add("火腿肠");
    destList.add("冰红茶");
    System.out.println("原有商品如下：");
    for (int i = 0; i < destList.size(); i++) {
      System.out.println(destList.get(i));
    }
    System.out.println("输入替换的商品名称：");
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
      System.out.println("第 " + (i + 1) + " 个商品：");
      String name = input.next();
      srcList.add(name);
    }
    // 调用copy()方法将当前商品信息复制到原有商品信息集合中
    Collections.copy(destList, srcList);
    System.out.println("当前商品有：");
    for (int i = 0; i < destList.size(); i++) {
      System.out.print(destList.get(i) + "\t");
    }
  }
}

如上述代码，首先创建了两个 List 对象 srcList 和 destList，并向 destList 集合中添加了 5 个元素，向 srcList 集合中添加了 3 个元素，然后调用 Collections 类中 copy() 方法将 srcList 集合中的全部元素复制到 destList 集合中。由于 destList 集合中含有 5 个元素，故最后两个元素不会被覆盖。

运行该程序，具体的执行结果如下所示。
原有商品如下：
苏打水
木糖醇
方便面
火腿肠
冰红茶
输入替换的商品名称：
第 1 个商品：
燕麦片
第 2 个商品：
八宝粥
第 3 个商品：
软面包
当前商品有：
燕麦片    八宝粥    软面包    火腿肠    冰红茶

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