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。

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。

1、void reverse(List list)：对指定 List 集合元素进行逆向排序。

2、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）。

3、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。

4、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。

5、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。

6、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。

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

6、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。

7、int frequency(Collection c, Object o)：返回指定集合中指定元素的出现次数。

8、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。

9、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。

10、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