Java基础之浅谈集合
前言
- 兄弟们，终于更到Java集合了😭。
- 学完集合我们就可以刷算法题了😄。
- 但是目前博主还没有这个实力😎。
一、Java集合框架接口
- Java集合其实就是别人写好的数据结构，分别为栈、队列、链表、动态扩容数组、哈希表、二叉树等等
- 数据结构呢，在这篇文章中不作为重点，我们主要介绍实现了此数据结构的集合。
- 现在我们开始吧👇(Φ皿Φ)
1.1Collection接口
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我想大家也看到上面的图了，在Java类库中，集合类的基本接口是Collection接口。
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Collection接口有三个子接口分别为List、Set
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Collection接口中有很多的方法，其中有一种利与集合遍历的方法，就是使用迭代器iterator遍历。
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boolean add(E e)确保此集合包含指定的元素
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boolean addAll(Collection<? extends E> c)将指定集合中所有元素添加到此集合
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void clear()从此集合中删除所有元素
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boolean contains(Object o)如果此集合包含指定集合中的所有元素，则返回true
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boolean equals(Object o)将指定的对象与此集合进行比较以获得相等性
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int hashCode() 返回此集合的哈希码值
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boolean isEmpty()如果此集合不包含元素，则返回true
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Iterator
iterator() 返回此集合中的元素的迭代器 -
boolean remove(Object o)从该集合中删除指定元素的单个实例
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boolean removeAll(Collection<?> c)删除指定集合中包含的所有此集合的元素
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boolean retainAll(Collection<?> c)仅保留此集合中包含在指定集合中的元素
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int size() 返回此集合中的元素数
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Object[] toArray()返回一个包含此集合中所有元素的数组
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T[] toArray(T[] a) 返回包含此集合中所有元素的数组，返回的数组的运行时类型时指定数组的运行时类型
1.2Iterator迭代器
- Collection也继承了Iterable接口，具体操作看如下或者上图。
- 我给大家写一段对于集合使用迭代器遍历的基本操作。
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();//首先我们创建一个ArrayList集合
list.add(1);//向集合中添加元素
list.add(2);
list.add(3);
Iterator<Integer> iter = list.iterator();//调用集合中的迭代器方法
while(iter.hasNext()) {//判断集合中是否还有元素
int it = iter.next();//把集合中的元素取出来，然后跳过当前元素，指向下一个元素
System.out.println(it);//输出🤔
//这就是迭代器使用的基本操作啦！前面讲过，在迭代器操作过程中，我们不能在循环里对元素进行操作的o😊
}
}
}
- 我给大家画一个迭代器移动的图🎇
- 这就是我们迭代器移动的原理，其实它使指在了两个元素中间进行移动的。
for(Integer value:list) {
System.out.println(value);//当然使用增强for循环，可谓是对我们集合非常的方便简洁。
}
Iterator<Integer> iter = list.iterator();
//我们可以利用lambda表达式。
//直接调用forEachRemaining方法。(但是并不推荐使用此方法)
iter.forEachRemaining(value-> System.out.println(list));
- 对于Iterator接口还有一个remove()方法，见名知意删除，用法也没什么大区别。
- 具体的Collection方法可以查看API文档进行学习，在这里我不一一介绍了。
- boolean hasNext()如果集合中还有元素，则返回true
- E next()返回迭代中的下一个元素
- default void remove()删除此迭代器返回的当前元素
- default void forEachRemaining(Consumer<? super E> action)对每个剩余元素执行给定的操作。
二、List接口✍
2.1List接口的特点
- 对于前面的学习我们已经知道了，集合的两个基本接口为：Collection和Map。
- List是一个有序集合，当我们使用List接口的实现类时，元素都是按顺序添加进来的，就跟我们的数组一样。
- 同时List集合中可以添加重复的元素，每个元素有自己的下标。
- 所以我们可以采用两种访问方式：①使用迭代器访问 ②使用整数索引(数组下标)来访问—–>也称之为随机访问。
- ListIterator接口时Iterator的一个子接口，这个接口可以让我们在使用迭代器遍历时，对元素进行操作，我们可以对元素进行增删改查操作。
- List接口下面有三个实现类分别为：ArrayList、LinkedList、Vector。
2.2ArrayList
- ArrayList是用数组实现的，它支持动态扩容机制。当前数组是由默认构造方法生成的空数组并且第一次添加数据。此时minCapacity等于默认的容量（10）那么根据下面逻辑可以看到最后数组的容量会从0扩容成10。而后的数组扩容才是按照当前容量的1.5倍进行扩容。
优点：
- 根据下标遍历元素效率高
- 根据下标查询元素效率高
- 可以自动扩容
缺点： - 插入、删除元素效率低。数组所谓的删除元素其实都是覆盖，没有真正的删除
- Collection接口所拥有的方法，ArrayList都有
- void add(int index , E element)在此列表中的指定位置插入指定的元素
- Object clone()返回此ArrayList实例的浅拷贝
- boolean contains(Object o)如果此列表包含指定的元素，则返回true
- void ensureCapacity(int minCapacity)如果需要，增加此ArrayList实例的容量，以确保它可以至少保存最小容量参数指定的元素
- void forEach(Consumer<? super E> action)对Iterable的每个元素执行给定的操作，直到所有元素都被处理或者动作引发异常。
- E get(int index)返回此列表中指定位置的元素
- int indexOf(Object o)返回此列表中指定元素的第一次出现的索引，如果此列表不包含元素，则返回-1
- boolean isEmpty()如果此列表不包含元素，则返回true
- int lastIndexOf(Object o)返回此列表中指定元素的最后一次出现的索引，如果此列表不包含元素，则返回-1
- ListIterator
listIterator() 返回列表中的列表迭代器 - E set(int index , E element)用指定的元素替换此列表中指定位置的元素
- void sort(Comparator<? super E> c)使用提供的Comparator对此列表进行排序比较元素
- void trimToSize()修改这个ArrayList实例的容量是列表当前的大小
2.3LinkedList
- LinkedList是用链表来实现的，是一个有序集合。
优点：插入、删除效率高
缺点：查找、修改效率低 - LinkedList的add()方法是链表的尾插法。
- LinkedList类实现了ListIterator接口，可以在迭代的时候对元素进行操作
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
LinkedList<Integer> list = new LinkedList<>();
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);
list.add(4);
list.add(5);
ListIterator<Integer> iterator = list.listIterator();
Integer next = iterator.next();
iterator.add(10);//会在迭代器位置前添加元素
System.out.println(list);
//输出结果[1, 10, 2, 3, 4, 5]
}
}
- LinkedList常用的方法如下：仍然是Collection有的它也有
- void addFirst(E e)在该列表开头插入指定的元素
- void addLast(E e)将指定的元素追加到此列表的末尾
- void clear()从列表中删除所有元素
- Object clone()返回此LinkedList的浅版本
- Iterator
descendingIterator 以相反的顺序返回此deque中的元素的迭代器 - E element()检索但不删除此列表的头(第一个元素)
- E get(int index)返回此列表中指定位置的元素
- E getFirst()返回此列表中的第一个元素
- E getLast()返回此列表中的最后一个元素
- boolean offer(E e)将指定的元素添加到为此列表的尾部(最后一个元素)
- boolean offerFirst(E e)在此列表的前面插入指定的元素
- boolean offerLast(E e)在该列表的末尾插入指定的元素
- E peek()检索但不删除此列表的头
- E peekLast()检索但不删除此列表的第一个元素
- E peekLast()检索但不删除此列表的最后一个元素
- E poll()检索并删除此列表的头
- E pollFirst()检索并删除此列表的第一个元素
- E pollLast()检索并删除此列表的最后一个元素
- E pop()从此列表表示的堆栈中弹出一个元素
- void push(E e)将元素推送到由此列表表示的堆栈上
- E set(int index, E element)用指定的元素替换此列表中指定位置的元素
三、Set接口✍
3.1Set接口的特点
- 首先我们要来了解一下什么是散列表
- 可以用来快速查找对象，每个对象都拥有一个自己的散列码。散列码是由String类的hashCode方法产生的。如果a.equals(b)为true，则a与b的hashCode必须相等。
- Java集合中提供的HashSet类的实现就基于散列表的集。
- 它是无序的插入。
- 元素不可以重复
- 无法根据下标进行操作
- Set接口中的方法和Collection中方法一致的。Set接口取出方式只有一种，迭代器。
3.2HashSet
|——HashSet：底层数据结构是哈希表，线程是不同步的。无序，高效；
HashSet集合保证元素唯一性：通过元素的hashCode方法，和equals方法完成的。
当元素的hashCode值相同时，才继续判断元素的equals是否为true。
如果为true，那么视为相同元素，不存。如果为false，那么存储。
如果hashCode值不同，那么不判断equals，从而提高对象比较的速度。
|——LinkedHashSet：有序，hashset的子类。
|——TreeSet：对Set集合中的元素的进行指定顺序的排序。不同步。TreeSet底层的数据结构就是二叉树。
对于ArrayList集合，判断元素是否存在，或者删元素底层依据都是equals方法。
对于HashSet集合，判断元素是否存在，或者删除元素，底层依据的是hashCode方法和equals方法。
3.3TreeSet
-
用于对Set集合进行元素的指定顺序排序，排序需要依据元素自身具备的比较性。
-
如果元素不具备比较性，在运行时会发生ClassCastException异常。
-
所以需要元素实现Comparable接口，强制让元素具备比较性，复写compareTo方法。
-
依据compareTo方法的返回值，确定元素在TreeSet数据结构中的位置。
-
TreeSet方法保证元素唯一性的方式：就是参考比较方法的结果是否为0，如果return 0，视为两个对象重复，不存。
四、Map接口✍
4.1映射
- 映射用来存放键/值对，如果提供了键，就能查找到值。
- Java类库为映射提供了两个通用的实现：HaspMap和TreeMap。
- Map集合：
|——Hashtable：底层是哈希表数据结构，是线程同步的。不可以存储null键，null值。
|——HashMap：底层是哈希表数据结构，是线程不同步的。可以存储null键，null值。替代了Hashtable.
|——TreeMap：底层是二叉树结构，可以对map集合中的键进行指定顺序的排序。
- Map集合存储和Collection有着很大不同：
Collection一次存一个元素；Map一次存一对元素。
Collection是单列集合；Map是双列集合。
Map中的存储的一对元素：一个是键，一个是值，键与值之间有对应(映射)关系。
特点：要保证map集合中键的唯一性。
- 1，添加。
put(key,value)：当存储的键相同时，新的值会替换老的值，并将老值返回。如果键没有重复，返回null。
void putAll(Map);
- 2，删除。
void clear()：清空
value remove(key) ：删除指定键。
- 3，判断。
boolean isEmpty()：
boolean containsKey(key)：是否包含key
boolean containsValue(value) ：是否包含value
- 4，取出。
int size()：返回长度
value get(key) ：通过指定键获取对应的值。如果返回null，可以判断该键不存在。当然有特殊情况，就是在hashmap集合中，是可以存储null键null值的。
Collection values()：获取map集合中的所有的值。
- 5，想要获取map中的所有元素：
原理：map中是没有迭代器的，collection具备迭代器，只要将map集合转成Set集合，可以使用迭代器了。之所以转成set，是因为map集合具备着键的唯一性，其实set集合就来自于map，set集合底层其实用的就是map的方法。
★ 把map集合转成set的方法：
-
Set keySet();
-
Set entrySet();//取的是键和值的映射关系。
-
Entry就是Map接口中的内部接口；
-
为什么要定义在map内部呢？entry是访问键值关系的入口，是map的入口，访问的是map中的键值对。
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★取出map集合中所有元素的方式一：keySet()方法。
- 可以将map集合中的键都取出存放到set集合中。对set集合进行迭代。迭代完成，再通过get方法对获取到的键进行值的获取。
Set keySet = map.keySet();
Iterator it = keySet.iterator();
while(it.hasNext()) {
Object key = it.next();
Object value = map.get(key);
System.out.println(key+”:”+value);
}
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★取出map集合中所有元素的方式二：entrySet()方法。
Set entrySet = map.entrySet();
Iterator it = entrySet.iterator();
while(it.hasNext()) {
Map.Entry me = (Map.Entry)it.next();
System.out.println(me.getKey()+”::::”+me.getValue());
}
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★使用集合的技巧：
-
看到Array就是数组结构，有角标，查询速度很快。
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看到link就是链表结构：增删速度快，而且有特有方法。addFirst； addLast； removeFirst()； removeLast()； getFirst()；getLast()；
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看到hash就是哈希表，就要想要哈希值，就要想到唯一性，就要想到存入到该结构的中的元素必须覆盖hashCode，equals方法。
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看到tree就是二叉树，就要想到排序，就想要用到比较。
★比较的两种方式：
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一个是Comparable：覆盖compareTo方法；
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一个是Comparator：覆盖compare方法。
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LinkedHashSet，LinkedHashMap:这两个集合可以保证哈希表有存入顺序和取出顺序一致，保证哈希表有序。
★集合什么时候用？
- 当存储的是一个元素时，就用Collection。当存储对象之间存在着映射关系时，就使用Map集合。
保证唯一，就用Set。不保证唯一，就用List。
五、结尾
- 对于Java集合内容就总结这么多(后面比较水了！)，若想深入学习等待后续更新，基础部分掌握这些足矣。如果有不足之处，希望大家多多包涵，多多支持。如果有不懂的地方可以直接私信问我，欢迎来访！
- 我将会继续更新关于Java的学习知识，感兴趣的小伙伴可以关注一下。
- 文章写得比较走心，用了很长时间，绝对不是copy过来的！
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