聊聊java的Collection

从容器类的图中我们知道:
collection是java类库中的一个大的子模块,主要还是包含List和Set两个部分。

List接口

  • 基本的ArrayList,它长于随机访问的元素,但是在List的中间插入和移除元素时较慢
  • LinkedList,它通过代价较低的在List中间进入的插入和删除操作,提供了优化的顺序访问。LinkedList在随机访问方面相对比较慢。
    二者的关系基本就是数据接口中的顺序存储结构和链表关系

ArrayList

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

class MyClass{}

public class ArrayListTest{
// 声明存放整数的列表,这里必须用包装器类型
List<Integer> l1 = new ArrayList<Integer>();
// 声明存放自定义类的列表
List<MyClass> l2 = new ArrayList<MyClass>();
// 也可以像这样不给出类型参数,编译器会在向l3中加入元素的时候进行判定
List l3 = new ArrayList();
}

常用的方法

add() 将元素添加到列表中(这是最常用的方法之一,当然了添加的元素类型必须是同一类型或者说继承自相同基类的类型
contains() 确定某个对象是否在列表中
remove() 将某一个对象的引用传递给remove方法,即可移除列表中的一个对象
indexOf() 持有一个对象的引用,则利用该方法可以获得其在列表中的编号
equals() 该方法是Object基类中的一个方法remove方法在删除元素时要要用到这个方法进行匹配
subList() 该方法允许你从较大的列表中创出一个片段
retainAll() 该方法是一种有效的交集操作
removeAll() 移除List中的所有元素
get() 取得指定索引位置的元素

LinkedList

像ArrayList一样LinkedList也实现了基本的List接口,但是在某些方面它要比ArrayList要高效一些,如插入和移除操作,但是在随机访问方面要逊色一些。
另外LinkedList还有一个重要的作用是用来实现栈、队列以及双端队列等数据结构中的一些基本结构

import java.util.*;
class MyClass{}
public class LinkedListTest {
// 声明持有String类型的列表,同样这里我们可以用List来持有LinkedList的引用
List<String> ls = new LinkedList<String>();
// 声明持有自定义类型的列表
List<MyClass> lsm = new LinkedList<MyClass>();
// 同样我们可以用LinkedList的引用来持有它
LinkedList<String> lss = new LinkedList<String>();

// 同ArrayList一样我们也可以并不在声明时赋以类型参数,而再赋值时再确定
List l = new LinkedList();

}

上面的声明方式同ArrayList是基本一样的,我们可以利用List接口来持有LinkedList对象的引用,同样也可以用LinkedList自己来持有这个引用

getFirst() 返回列表的头(第一个元素),而不移除它。如果List为空则抛出NoSuchElementException
element() 同getFirst()
peek() 与前两个方法的唯一区别是,如果List为空则返回null
removeFirst()   移除并返回列表头,如果List为空,同上抛出相同的异常
remove() 同removeFirst()
poll() 与前两个方法的唯一区别是,如果List为空则返回null
addFirst() 将某个元素插入到列表头部
addLast() 将某个元素插入到列表尾部
add() 同addLast()
removeLast 移除并返回列表的最后一个元素

说完了List,我们一定会想到数据结构中非常重要的两种,队列和栈,在Java中这两种数据结构我们应该怎么实现呢?这就要用到我们刚介绍的LinkedList

栈和队列

“栈”

 通常指后进先出(LIFO)的容器,我们肯定会发现Java容器类库的结构图中已经包含了栈这个结构,但是基于在Java1.0中设计者的失误导致Stack在新版本的Java中是不推荐使用(这里原因不具体废话了,反正就是不用它便是),然而有了LinkedList,我们完全可以自己很快的写一个,因为说到底栈无非就是操作受限的链表(它只允许在链表的一端进行读写操作)。

import java.util.LinkedList;

public class Stack<T> {
private LinkedList<T> storage = new LinkedList<T>();

public void push(T v) {
    storage.addFirst(v);
}

public T peek() {
    return storage.getFirst();
}

public T pop() {
    return storage.removeFirst();
}

public boolean empty() {
    return storage.isEmpty();
}

public String toString() {
    return storage.toString();
}

} // /:~

这里我们将LinkedList用组合的方式封装在我们的Stack类中,切记这里不能使用继承,因为如果我们的Stack类继承自LinkedList,那么从外部我们就可以获得所有LinkedList的public接口,那么栈就没意义了(其实Java1.0中的Stack的设计就犯了这个错误)

“队列”

 是一个典型的先进先出(FIFO)的容器,LinkedList除了实现了List接口还实现了Queue接口,这也就是为什么我们在上面介绍LinkedList时会有那么多功能重复但是名字不同的方法的原因了。

public class QueueDemo {
public static void printQ(Queue queue) {
while (queue.peek() != null)
System.out.print(queue.remove() + " ");
System.out.println();
}

public static void main(String[] args) {
    Queue<Integer> queue = new LinkedList<Integer>();
    Random rand = new Random(47);
    for (int i = 0; i < 10; i++)
        queue.offer(rand.nextInt(i + 10));
    printQ(queue);
    Queue<Character> qc = new LinkedList<Character>();
    for (char c : "Brontosaurus".toCharArray())
        qc.offer(c);
    printQ(qc);
}

}

Set接口

Set最最重要的特征就是不保存重复元素
Set接口主要有两种具体的实现:HashSet和TreeSe
而在HashSet的基础上还实现了一个LinkedHashSet。

  • HashSet:拥有最快的查询速度,存入HashSet的元素必须定义hashCode()方法
  • TreeSet:保持元素处于排序状态,底层为树结构。使用它可以从Set中提取有序的序列。元素必须实现Comparable接口
  • LinkedHashSet:以插入顺序保持元素,用迭代器进行遍历时会按照插入时的顺序显示,但也必须定义hashCode()方法

Set具有与Collection完全一样的接口,因此没有任何额外的功能,不像前面有两个不同的List。实际上Set就是Collection,只是行为不同。(这是继承与多态思想的典型应用:表现不同的行为。)Set是基于对象的值来确定对象的归属性的。

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