java集合

Java基础

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2019-8-22

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java集合

定义

Java语言的设计者对常用的数据结构和算法做了一些规范(接口)和实现(具体实现接口的类)。所有抽象出来的数据结构和操作(算法)统称为Java集合框架

主要分类

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Collection接口

迭代器

我们先来看下这个接口的定义:

public interface Collection<E> extends Iterable<E>

首先,它使用了一个类型参数;其次,它实现了Iterable<E>接口,我们再来看下Iterable<E>接口的定义:

public interface Iterable<T> {
  Iterator<T> iterator();
}

我们可以看到这个接口只定义了一个方法,这个方法要求我们返回一个实现了Iterator<T>类型的对象,所以我们看下Iterator<T>的定义:

public interface Iterator<E> { 
  boolean hasNext(); 
  E next(); 
  void remove();
}

说到这里,我们简单地说一下迭代器(Iterator)这个东西。上面我们一共提到了两个和迭代器相关的接口:Iterable<E>接口和Iterator<E>接口,从字面意义上来看,前者的意思是“可迭代的”,后者的意思是“迭代器。所以我们可以这么理解这两个接口:实现了Iterable<E>接口的类是可迭代的;实现了Iterator<E>接口的类是一个迭代器。

迭代器就是一个我们用来遍历集合中的对象的东西。也就是说,对于集合,我们不是像对原始类型数组那样通过数组索引来直接访问相应位置的元素,而是通过迭代器来遍历。这么做的好处是将对于集合类型的遍历行为与被遍历的集合对象分离,这样一来我们无需关心该集合类型的具体实现是怎样的。只要获取这个集合对象的迭代器, 便可以遍历这个集合中的对象了。而像遍历对象的顺序这些细节,全部由它的迭代器来处理。现在我们来梳理一下前面提到的这些东西:首先,Collection接口实现了Iterable<E>接口,这意味着所有实现了Collection接口的具体集合类都是可迭代的。

那么既然要迭代,我们就需要一个迭代器来遍历相应集合中的对象,所以Iterable<E>接口要求我们实现iterator方法,这个方法要返回一个迭代器对象。一个迭代器对象也就是实现了Iterator<E>接口的对象,这个接口要求我们实现hasNext()、next()、remove()这三个方法。其中hasNext方法判断是否还有下一个元素(即是否遍历完对象了),next方法会返回下一个元素(若没有下一个元素了调用它会引起抛出一个NoSuchElementException异常),remove方法用于移除最近一次调用next方法返回的元素(若没有调用next方法而直接调用remove方法会报错)。

我们可以想象在开始对集合进行迭代前,有个指针指向集合第一个元素的前面,第一次调用next方法后,这个指针会”扫过”第一个元素并返回它,调用hasNext方法就是看这个指针后面还有没有元素了。也就是说这个指针始终指向刚遍历过的元素和下一个待遍历的元素之间。通常,迭代一个集合对象的代码是这个样子的:

Collection<String> c = ...;
Iterator<String> iter = c.iterator();
while (iter.hasNext()) {
  String element = iter.next();
  //do something with element
}

从Java SE 5.0开始,我们可以使用与以上代码段等价但是更加简洁的版本:

for (String element : c) {
  //do something with element
}

Collection接口

Collection接口中定义了以下方法:

boolean add(E e) //向集合中添加一个元素,若添加元素后集合发生了变化就返回true,若没有发生变化,就返回false。(optional operation).
boolean addAll(Collection<? extends E> c) //添加给定集合c中的所有元素到该集合中(optional operation).
void clear() //(optional operation).
boolean contains(Object o) //判断该集合中是否包含指定对象
boolean containsAll(Collection<?> c)
boolean equals(Object o)
int hashCode()
boolean isEmpty()
Iterator<E> iterator()
boolean remove(Object o) //移除给定对象的一个实例(有的具体集合类型允许重复元素) (optional operation).
boolean removeAll(Collection<?> c) //(optional operation).
boolean retainAll(Collection<?> c) //仅保留给定集合c中的元素(optional operation).
int size()
Object[] toArray()
<T> T[] toArray(T[] a)

List接口

定义:List是一个有序的集合类型(也被
称作序列)。使用List接口可以精确控制每个元素被插入的位置,并且可以通过元素在列表中的索引来访问它。列表允许重复的元素,并且在允许null元素的情况下也允许多个null元素。

方法:

ListIterator<E> listIterator();
void add(int i, E element);
E remove(int i);
E get(int i);
E set(int i, E element);
int indexOf(Object element);

ListIterator<E>接口的方法:

void add(E e) //在当前位置添加一个元素
boolean hasNext() //返回ture如果还有下个元素(在正向遍历列表时使用)
boolean hasPrevious() //反向遍历列表时使用
E next() //返回下一个元素并将cursor(也就是我们上文提到的”指针“)前移一个位置
int nextIndex() //返回下一次调用next方法将返回的元素的索引
E previous() //返回前一个元素并将cursor向前移动一个位置
int previousIndex() //返回下一次调用previous方法将返回的元素的索引void remove() //从列表中移除最近一次调用next方法或previous方法返回的元素
void set(E e) //用e替换最近依次调用next或previous方法返回的元素

ArrayList

定义:ArrayList是一个可动态调整大小的数组,允许null类型的元素。我们知道,Java中的数组大小在初始化时就必须确定下来,而且一旦确定就不能改变,这会使得在很多场景下不够灵活。ArrayList很好地帮我们解决了这个问题,当我们需要一个能根据包含元素的多少来动态调整大小的数组时,那么ArrayList正是我们所需要的。

特点:

  • 基于数组类型的数据结构
  • 查找快,增删慢

常用方法:

boolean add(E e) //添加一个元素到数组末尾
void add(int index, E element) //添加一个元素到指定位置
void clear()
boolean contains(Object o)
void ensureCapacity(int minCapacity) //确保ArrayList至少能容纳参数指定数目的对象,若有需要会增加ArrayList实例的容量。
E get(int index) //返回指定位置的元素
int indexOf(Object o)
boolean isEmpty()
Iterator<E> iterator()
ListIterator<E> listIterator()
E remove(int index)
boolean remove(Object o)
E set(int index, E element)
int size()

LinkedList

定义:LinkedList类代表了一个双向链表,允许null元素。这个类同ArrayList一样,不是线程安全的。

特点:

  • 基于链表类型的数据结构
  • 增删快,查找慢

方法:

void addFirst(E element);
void addLast(E element);
E getFirst();
E getLast();
E removeFirst();
E removeLast();

add方法:

boolean add(E e) //把元素e添加到链表末尾
void add(int index, E element) //在指定索引处添加元素

Set接口

定义:Set接口与List接口的重要区别就是它不支持重复的元素,至多可以包含一个null类型元素。Set接口定义的是数学意义上的“集合”概念。

方法:

boolean add(E e)
void clear()
boolean contains(Object o)
boolean isEmpty()
boolean equals(Object obj)
Iterator<E> iterator()
boolean remove(Object o)
boolean removeAll(Collection<?> c)
int size()
Object[] toArray()
<T> T[] toArray(T[] a)

Set接口并没有显式要求其中的元素是有序或是无序的

Queue接口

定义:Queue接口是对队列这种数据结构的抽象。一般的队列实现允许我们高效的在队尾添加元素,在队列头部删除元素(First in, First out)。Queue<E>接口还有一个名为Deque的子接口,它允许我们高效的在队头或队尾添加/删除元素,实现了Deque<E>的接口的集合类即为双端队列的一种实现(比如LinkedList就实现了Deque接口)。

方法:

boolean add(E e) //添加一个元素到队列中,若队列已满会抛出一个IllegalStateException异常
E element() //获取队头元素
boolean offer(E e) //添加一个元素到队列中,若队列已满返回false
E peek() //获取队头元素,若队列为空返回null
E poll() //返回并移除队头元素,若队列为空返回null
E remove() //返回并移除队头元素

Map接口

定义:一个把键映射到值的对象被称作一个Map对象。映射表不能包含重复的键,每个键至多可以与一个值关联。

方法:

void clear()
boolean containsKey(Object key) //判断是否包含指定键
boolean containsValue(Object value) //判断是否包含指定值
boolean isEmpty()
V get(Object key) //返回指定键映射的值
V put(K key, V value) //放入指定的键值对
V remove(Object key)
int size()
Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() 
Set<K> keySet()
Collection<V> values()

总结

2

作者:冰薄荷汽水