Java集合

Java

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 2020/02/15 

Java集合

在Java中，如果一个Java对象可以再内部持有若干其他Java对象，并对外提供访问接口，我们把这种Java对象称为集合。很显然Java数组可以看做一种集合，那么Java提供了数组可以充当集合，为什么还需要其他集合类？

因为数组有如下限制：

数组初始化大小不可变。
-数组只能按索引顺序存取。

因此，我们需要各种不同类型的集合类来处理不同的数据。例如

可变大小的顺序链表
保证无重复元素的集合
…

Java自带库java.util提供了Collection集合类，是除Map外所有其他集合类的根接口。java.util主要提供了以下三种类型的集合：

List：有序列表的集合
Set：无重复元素的集合
Map：一种key-value映射的集合

Java集合设计的特点：

①接口和实现类相分离，如：有序表接口是List，而实现类有ArrayList``LinkedList等

②支持泛型，可以限制在一个集合中只能放入同一种数据类型的元素

1	List<String> list = new ArrayList<>(); //只能放入String类型

③Java访问集合总是通过统一的方式–迭代器（Iterator）实现，无需知道内部元素按什么方法存储的。

使用List

List是最基础的一种集合，List的行为和数组几乎完全相同。但是直接使用数组在添加和删除元素的时候非常不方便。比如删除数组{"A","b","C","D","E"}中的索引为2的元素：

删除操作的过程把”C”后面的元素依次往前移一个元素，而添加操作实际上是把指定位置以后的元素都依次向后移一个位置，然后把新增元素放到这个位置，这两操作用数组实现非常麻烦。

而ArrayList封装了这些方法：比如一个ArrayList有5个元素，实际数组为6，当新增时ArrayList自动移动需要移动的元素，然后往指定位置添加一个元素，size加1。如果数组满没有空位置，ArrayList也会创建一个更大的新数组，复制旧数组的所有元素。

其他方法类似，这种封装让我们专注操作List操作，而不用关心内部如何移动。

List<E>接口几个主要的方法：

在末尾添加一个元素：void add(E e)
在指定位置添加一个元素：void add(int index, E e)
删除指定索引的元素：int remove(int index)
删除某个元素：int remove(Object e)
获取指定索引的元素：E get(int index)
获取链表大小（包含元素的个数）：int size()

LinkedList通过链表也实现了List接口，它的内部每个元素都指向下一个元素

与ArrayList比较

List特点

使用List时，我们要关注List接口的规范。List接口允许我们添加重复的元素，也可以添加Null

创建List

除了使用ArrayList和LinkedList，我们还可以通过List提供的of()方法创建，根据给定元素快算创建List

1	List<Integer> list = List.of(1, 2, 5);

遍历List

Iterator本身是一个对象，是由List实例调用Iterator()方法创建的。Iterator对象知道如何遍历一个List，并且不同的List类型，返回的Iterator对象实现也是不同的，但总是具有最高的访问效率。

Iterator对象有两个方法：boolean hasNext()判断是否有下一个元素，E next()返回下一个元素。

List<String> list = List.of("apple", "ipad", "mac");
for (Iterator<String> it = list.iterator(); it.hashNext();){
  String s = it.next();
  System.out.println(s);
}

另只要实现了Iterator接口的集合类都可以直接用for each循环来遍历。Java编译器会自动把for each循环变成Iterator的调用，原因在于Iterator接口定义了Iterator<E> iterator方法强迫集合类必须返回一个Iterator实例。

List<String> list = List.of("apple", "ipad", "mac");
for (String s : list){
  System.out.println(s);
}

List和Array转换

调用toArray()方法直接返回一个Object[]数组。缺点：丢失类型信息
给toArray(T[])传入一个类型相同的Array，List内部自动把元素复制到传入的Array中
使用List接口定义的T[] toArray(IntFunction<T[]> generator)方法

1	Integer[] array = list.toArray(Integer[]::new);

把Array变成List简单一些，直接List.of(T...)

对于JDK 11之前使用Arrays.asList(T...)

注意：返回的List不一定是ArrayList或者LinkedList。如果调用List.of()，返回的是一个只读List，对只读List调用add()、remove()方法会抛出UnsupportedOperationException。

编写equals方法

使用Map

使用List来实现存在效率非常低的问题，因为平均需要扫描一半的元素才能确定，而Map这种键值（key-value）映射表的数据结构，作用就是能高效通过key快速查找value（元素）。

Student s = new Student("XiaoMing", 99);
Map<String, Student> map = new HashMap<>();
map.put("XiaoMing", s); //将小明和Student实例映射关联
Student target = map.get("XiaoMing");//获取小明关联的实例，获取成绩target.score字段即可
//map.get不存在返回null

查询key是否存在，调用boolean containsKey(k key)

Map中不存在重复的key，因为放入相同的key，只会把原有的key-value对应的value给替换掉。

遍历Map

遍历key，for each 循环遍历Map实例的keyset()方法返回的Set集合，包含不重复的Key的集合

Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("aplle", 123);
map.put("ipad", 666);
for (String key : map.keyset()){
  Integer value = map.get(key);
  System.out.println(key + " = " + value);
}

同时遍历，for each 循环遍历Map实例的entrySet()集合，包含每一个key-value映射

for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()){
  String key = entry.getKey();
  Integer value = entry.getValue();
}

Author：John Doe

Link：http://example.com/2020/02/15/Java/Java%E9%9B%86%E5%90%88/

Publish date：February 15th 2020, 1:57:05 pm

Update date：October 3rd 2022, 11:31:31 pm

License：本文采用知识共享署名-非商业性使用 4.0 国际许可协议进行许可

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1. Java集合
1. 1.1. 使用List
1.2. 编写equals方法
1.3. 使用Map
1. 1.3.0.1. 遍历Map