Java程序设计实验6 | 集合类

news/2024/11/16 21:25:11/

*本文是博主对Java各种实验的再整理与详解，除了代码部分和解析部分，一些题目还增加了拓展部分（⭐）。拓展部分不是实验报告中原有的内容，而是博主本人自己的补充，以方便大家额外学习、参考。

（解析部分还没加，过阵子补）

目录

一、实验目的

二、实验内容

1、将下列数据：“hello”、123、6.9、“hello”、“”、“Hello”、StringBuffer s=new StringBuffer(“hello”)中的s，添加到一个ArrayList对象中。

2、使用ArrayList集合，向集合中添加10个整数，并使用Iterator遍历该集合，并查找键盘输入的元素。

3、分别利用Arraylist和Set随机生成十个不重复的随机整数，随机整数范围为350到450。

4、集合中不容许有重复的对象，对于多个重复对象只能添加一次。例如在HashSet集合中添加三个Person对象，把姓名相同的人当做同一个人，虽然可以添加多次但集合里只保留一个，但是这对类的设计是有要求的，假设Person类中只包含name和age属性，则需要重写hashCode()方法和equals()方法，如果两个对象的name相同，则hashCode()方法的返回值相同，equals（）方法返回true。

5、编写程序将一组学生对象的姓名和成绩存入到一个树集（TreeSet）中。

6、编写一个程序，读取个数不定的整数，然后查找其中出现频率最高的数字。要求通过键盘输入数据，当输入为0时，表示结束输入。如： 如果输入的数据是2   3   40   3   54   -3   3   3   2   0，那么数字3的出现频率是最高的。如果出现频率最高的数字不是一个而是多个，则应该将它们全部输出。例如当数据是9  30  3  9  3  2  4时，3和9都出现了两次，3和9都应该输出。

7、选择合适的Map集合保存5个用户的用户名和密码，然后将这些键值对打印出来。

8、（选做）统计字符串中每个单词出现的次数，使用HashMap来实现。例如：“Today, We have a class of java, as we kown, java is an object oriented  programming language, and java is fun! wish you enjoy it!”.

9、（选做）500个人围成一个圈，从1开始报数，数到3的倍数的人离开圈子，循环往复，直到最后圈子只剩下一人为止，求剩下的人原来在圈子的位置。

三、实验总结

一、实验目的

1、掌握容器类的层次结构；

2、掌握Collection接口和List接口的常用方法；

3、掌握Iterator接口的使用方式；

4、掌握Set接口和hashCode的使用方式；

5、掌握Map接口的使用方式。

二、实验内容

1、将下列数据：“hello”、123、6.9、“hello”、“”、“Hello”、StringBuffer s=new StringBuffer(“hello”)中的s，添加到一个ArrayList对象中。

• 将ArrayList中的所有元素打印输出。

• 查找元素“hello”。

• 删除指定的元素“hello”。

• 将元素123替换为1000。

源代码：

import java.util.ArrayList;public class S6_1 {public static void main(String[] args) {// 创建ArrayList对象ArrayList<Object> list = new ArrayList<>();// 添加数据到ArrayListlist.add("hello");list.add(123);list.add(6.9);list.add("hello");list.add("");list.add("Hello");StringBuffer s = new StringBuffer("hello");list.add(s);// 打印输出所有元素System.out.println("ArrayList中的所有元素为:");for (Object element : list) {System.out.print(element + ",");}System.out.println("\n========================");// 查找元素“hello”boolean found = list.contains("hello");if (found) {System.out.println("找到元素\"hello\"");} else {System.out.println("未找到元素\"hello\"");}System.out.println("\n========================");// 删除指定的元素“hello”list.remove("hello");System.out.println("删除元素\"hello\"后的ArrayList:");for (Object element : list) {System.out.println(element + ",");}System.out.println("\n========================");// 将元素123替换为1000int index123 = list.indexOf(123);if (index123 != -1) {list.set(index123, 1000);System.out.println("将元素123替换为1000后的ArrayList:");for (Object element : list) {System.out.println(element);}} else {System.out.println("未找到元素123");}}
}

列出测试数据和实验结果截图： 

2、使用ArrayList集合，向集合中添加10个整数，并使用Iterator遍历该集合，并查找键盘输入的元素。

提示：

• 使用add()方法将元素添加到ArrayList集合中。

• 调用集合的iterator()方法获得Iterator对象，并调用Iterator的hasNext()和next()方法，迭代出集合中的所有元素，完成查找功能，并将重复的元素删除。

源代码：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.Random;
import java.util.Scanner;public class S6_2 {public static void main(String[] args) {ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();// 1-向集合中添加10个随机整数for (int i = 0; i < 10; i++) {list.add(new Random().nextInt(10));}System.out.println(list);// 2-使用Iterator遍历集合并查找键盘输入的元素Iterator<Integer> iterator = list.iterator();Scanner reader = new Scanner(System.in);System.out.print("请输入要查找的整数：");int input = reader.nextInt();// 3-去重int count = 0;while (iterator.hasNext()) {int current = iterator.next();if (current == input) {count++;System.out.println("找到第" + count + "个元素 " + input);if(count > 1)iterator.remove(); // 删除重复的元素}}// 打印删除重复元素后的集合System.out.println("删除重复元素后的ArrayList:");System.out.println(list);}
}

列出测试数据和实验结果截图：

3、分别利用Arraylist和Set随机生成十个不重复的随机整数，随机整数范围为350到450。

源代码：

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashSet;
import java.util.Random;
import java.util.Set;public class S6_3 {public static void main(String[] args) {// 使用 ArrayList 生成不重复的随机整数ArrayList<Integer> arrayList = generateRandomNumbersArrayList();System.out.println("ArrayList中的随机数:");System.out.println(arrayList);// 使用 Set 生成不重复的随机整数Set<Integer> set = generateRandomNumbersSet();System.out.println("Set中的随机数:");System.out.println(set);}// 生成 ArrayList 中的随机整数private static ArrayList<Integer> generateRandomNumbersArrayList() {ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<>();Random random = new Random();while (arrayList.size() < 10) {int randomNumber = random.nextInt(101) + 350; // 生成350到450的随机数if (!arrayList.contains(randomNumber)) {arrayList.add(randomNumber);}}return arrayList;}// 生成 Set 中的随机整数private static Set<Integer> generateRandomNumbersSet() {Set<Integer> set = new HashSet<>();Random random = new Random();while (set.size() < 10) {int randomNumber = random.nextInt(101) + 350; // 生成350到450的随机数set.add(randomNumber);     //因为Set内置去重功能，故添加后无需判断}return set;}
}

列出测试数据和实验结果截图：

4、集合中不容许有重复的对象，对于多个重复对象只能添加一次。例如在HashSet集合中添加三个Person对象，把姓名相同的人当做同一个人，虽然可以添加多次但集合里只保留一个，但是这对类的设计是有要求的，假设Person类中只包含name和age属性，则需要重写hashCode()方法和equals()方法，如果两个对象的name相同，则hashCode()方法的返回值相同，equals（）方法返回true。

源代码：

import java.util.HashSet;
import java.util.Objects;class Person {private String name;private int age;public Person(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}// Getters and setterspublic String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}// 重写 hashCode 方法@Overridepublic int hashCode() {return Objects.hash(name);}// 重写 equals 方法@Overridepublic boolean equals(Object obj) {if (this == obj) {return true;}if (obj == null || getClass() != obj.getClass()) {return false;}Person person = (Person) obj;return Objects.equals(name, person.name);}
}public class S6_4 {public static void main(String[] args) {HashSet<Person> personSet = new HashSet<>();// 添加三个 Person 对象，其中两个 name 相同Person person1 = new Person("碳基肥宅", 25);Person person2 = new Person("热心网友wyd", 30);Person person3 = new Person("碳基肥宅", 28);personSet.add(person1);personSet.add(person2);personSet.add(person3);// 打印 HashSet 中的元素数量System.out.println("HashSet 中的元素数量：" + personSet.size());for (Person person : personSet) {System.out.println(person.getName() + " ： " + person.getAge());}}
}

列出测试数据和实验结果截图：

5、编写程序将一组学生对象的姓名和成绩存入到一个树集（TreeSet）中。

完成以下要求：

• 使得按照成绩自动降序排列，并输出排序的结果。

源代码：

import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;// 学生类
class Student {private String name;private int score;public Student(String name, int score) {this.name = name;this.score = score;}// Getterspublic String getName() {return name;}public int getScore() {return score;}@Overridepublic String toString() {return name + " ： " + score;}
}public class S6_5 {public static void main(String[] args) {// 创建 TreeSet 并指定降序排序的比较器TreeSet<Student> studentSet = new TreeSet<>(Comparator.comparingInt(Student::getScore).reversed());// 向 TreeSet 中添加学生对象studentSet.add(new Student("碳基肥宅", 85));studentSet.add(new Student("热心网友wyd", 75));studentSet.add(new Student("叮当同学", 92));studentSet.add(new Student("朵拉", 68));// 输出排序结果（按照成绩降序）System.out.println("按照成绩降序排列的学生信息：");for (Student student : studentSet) {System.out.println(student);}}
}

列出测试数据和实验结果截图：

6、编写一个程序，读取个数不定的整数，然后查找其中出现频率最高的数字。要求通过键盘输入数据，当输入为0时，表示结束输入。如： 如果输入的数据是2   3   40   3   54   -3   3   3   2   0，那么数字3的出现频率是最高的。如果出现频率最高的数字不是一个而是多个，则应该将它们全部输出。例如当数据是9  30  3  9  3  2  4时，3和9都出现了两次，3和9都应该输出。

提示：可以利用集合的元素不能重复这一特性。

源代码：

import java.util.*;public class S6_6 {public static void main(String[] args) {Scanner reader = new Scanner(System.in);Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();System.out.println("请输入整数（输入0结束输入）：");int input;while ((input = reader.nextInt()) != 0) {map.put(input, map.getOrDefault(input, 0) + 1);}// 找出最大频率int maxFrequency = Collections.max(map.values());// 输出出现最大频率的数字System.out.println("出现频率最高的数字是：");for (Map.Entry<Integer, Integer> entry : map.entrySet()) {if (entry.getValue() == maxFrequency) {System.out.print(entry.getKey());}}}
}

列出测试数据和实验结果截图：

也可以用PriorityQueue完成，感兴趣的朋友可以试试，具体的实现过阵子补在这里。

7、选择合适的Map集合保存5个用户的用户名和密码，然后将这些键值对打印出来。

源代码：

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;public class S6_7 {public static void main(String[] args) {// 创建一个 HashMap 来保存用户名和密码Map<String, String> userCredentials = new HashMap<>();// 添加用户的用户名和密码userCredentials.put("user1", "password1");userCredentials.put("user2", "password2");userCredentials.put("user3", "password3");userCredentials.put("user4", "password4");userCredentials.put("user5", "password5");// 打印用户名和密码的键值对System.out.println("用户名和密码的键值对：");for (Map.Entry<String, String> entry : userCredentials.entrySet()) {System.out.println("用户名: " + entry.getKey() + ", 密码: " + entry.getValue());}}
}

列出测试数据和实验结果截图：

8、（选做）统计字符串中每个单词出现的次数，使用HashMap来实现。例如：“Today, We have a class of java, as we kown, java is an object oriented  programming language, and java is fun! wish you enjoy it!”.

统计结果存储成以下形式：

a-->1

an-->1

and-->1

as-->1……

is-->2

提示：使用String.split(("[ \n\t\r.,;:!?()]")方法进行分词。

源代码：

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;public class S6_8 {public static void main(String[] args) {String text = "Today, We have a class of java, as we kown, java is an object oriented programming language, and java is fun! wish you enjoy it!";// 去除标点符号并分割字符串为单词String[] words = text.split("[ \n\t\r.,;:!?()]");// 创建 HashMap 来存储单词及其出现的次数Map<String, Integer> wordCount = new HashMap<>();// 统计单词出现的次数for (String word : words) {word = word.toLowerCase(); // 将单词转换为小写if (!word.isEmpty()) {wordCount.put(word, wordCount.getOrDefault(word, 0) + 1);}}// 打印每个单词及其出现的次数System.out.println("每个单词出现的次数：");for (Map.Entry<String, Integer> entry : wordCount.entrySet()) {System.out.println(entry.getKey() + "-->" + entry.getValue());}}
}

列出测试数据和实验结果截图：

9、（选做）500个人围成一个圈，从1开始报数，数到3的倍数的人离开圈子，循环往复，直到最后圈子只剩下一人为止，求剩下的人原来在圈子的位置。

提示：可以使用集合（ArrayList）或队列（Deque）实现。

源代码：

这个问题其实是著名的约瑟夫问题（Josephus problem），可以用递推的方式求解。

以下是使用队列（Deque）来模拟这个问题并求解最后剩下的人在原来圈子的位置：

import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Deque;public class S6_9 {public static void main(String[] args) {int totalPeople = 500;int count = 3;Deque<Integer> circle = new ArrayDeque<>();// 初始化圈子，编号从1到500for (int i = 1; i <= totalPeople; i++) {circle.addLast(i);}// 开始循环报数，直到圈子中只剩一个人为止while (circle.size() > 1) {for (int i = 0; i < count - 1; i++) {int person = circle.removeFirst();circle.addLast(person);}circle.removeFirst(); // 数到3的倍数的人离开圈子}// 打印最后剩下的人在原来圈子的位置System.out.println("最后剩下的人在原来圈子的位置是：" + circle.peek());}
}

列出测试数据和实验结果截图：

三、实验总结

在这个实验中我学到了很多关于集合类、循环和算法的知识，这些练习加深了我对集合、字符串处理和算法设计的理解。通过这些题目，我学会了：

  1. 掌握了ArrayList、HashSet、TreeSet、HashMap 等集合类的基本操作，包括添加、删除、遍历和使用键值对等。
  2. 学会了使用 split() 方法分割字符串，以及在字符串中搜索特定的内容。
  3. 理解了为了在集合中正确比较和存储自定义对象，需要重写 hashCode() 和 equals() 方法的重要性。
  4. 解决了一些经典问题，比如约瑟夫问题，提高了算法思维和编码能力。

http://www.ppmy.cn/news/1263331.html

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