Java Collections类
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2023-03-14
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。
下面程序简单示范了利用 Collections 工具类来操作 List 集合。
具体实现代码如下：
该程序的执行结果如下所示。
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：
执行该程序，输出结果如下所示。
下面程序简单示范了 Collections 工具类的用法。
运行该程序，执行结果如下所示。
运行上述程序，执行结果如下：
copy() 方法的语法格式如下：
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。
运行该程序，具体的执行结果如下所示。
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