Java集合框架

文章目录

• • 集合框架
  • • Collection：一个独立元素的序列
    • Map：一组成对的“键值对”对象
    • 迭代器（Interator）
    • Collections工具类（类似于Arrays）

集合框架

为什么要用集合而非数组：

虽然数组是保存一组对象最有效的方式，但是数组具有固定尺寸，但在写程序时并不知道将需要多少个对象。而集合能够自动地调整自己的尺寸。

打印数组时，必须使用Arrays.toString()，但是打印集合可以直接打印。

创建集合对象如果不使用泛型，那么默认可以存放所有Object对象

使用泛型可以应用向上转型机制。

Collection：一个独立元素的序列

​ Collection接口包括以下方法：

boolean add(E a);
boolean addAll(Collection<? extend E> c);
int size();
boolean isEmpty();
boolean remove(Object o);
boolean removeAll(Collection<?> c);
boolean contains(Object o);
boolean containsAll(Clooection<?> c);
void clear();
Iterator<E> iterator();
toArray();  //重载了几个

List（有序可重复）

List<E>接口的常用方法：

• 在末尾添加一个元素：boolean add(E e)
• 在指定索引添加一个元素：boolean 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()
• 获取指定元素的索引：int indexOf(Object o)，不存在会返回-1

实现了List<E>两类数据结构：

• ArrayList（常用）

  • 特性：擅长随机访问

• LinkedList（常用）

  • 定义:除了实现了List接口，还实现了Deque接口，可用作栈、队列、双列
  • 特性：擅长插入插出

以下类不应该继续使用

• Vector：一种线程安全的List实现
• Stack：基于Vector实现的LIFO的栈

List和Array相互转换

使用toArray(T[] array)将List转换为Array：

//不使用参数，默认转换为Object类型
List<Integer> list = List.of(1, 2, 3, 4);
Object[] arrs = list.toArray();


//由于将Object类强转为其他类型数组可能出来ClassCastException错误，强制使用带参数的方法
//带参转换，传入的是类型完全一致、长度为0的空数组
List<Integer> list = List.of(1, 2, 3, 4);
Integer[] arrs = list.toArray(new Integer[0]);

使用List.of(T...)返回的是一个只读List，不能对返回的List进行操作，否则抛出UnsupportedOperationException异常。

使用Arrays.asList(T...)返回一个List，此List可操作

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3);

Set（无序不可重复）

• HashSet（常用）
• TreeSet（有序）

Queue（接口）

• int size()：获取队列长度；
• boolean add(E)/boolean offer(E)：添加元素到队尾，前者失败时会抛出异常；
• E remove()/E poll()：获取队首元素并从队列中删除，前者失败时会抛出异常；
• E element()/E peek()：获取队首元素但并不从队列中删除；

LinkedList实现了Queue接口，可以使用Queue引用LinkedList：

Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();

Deque(双端队列，接口，继承Queue)

• boolean addLast(E e) / boolean offerLast(E e)：添加元素到队尾，前者失败时会抛出异常；
• E removeFirst()/ E pollFirst()：获取队首元素并从队列中删除，前者失败时会抛出异常；
• E getFirst() / E peekFirst()：获取队首元素但并不从队列中删除；
• boolean addFirst(E e) / boolean offerFirst(E e)添加元素到队头，前者失败时会抛出异常；
• E removeLast() /E pollLast()：获取队尾元素并从队列中删除，前者失败时会抛出异常；
• E getLast()/ E peekLast()：获取队尾元素但并不从队列中删除；

Deque用作栈，取代Stack：

• void push()：将一个元素压入栈顶
• E pop()：从栈顶弹出已给元素

LinkedList实现了Deque接口，可以使用Deque引用LinkedList：

Deque<Integer> deque = new LinkedList<>();

PriorityQueue（优先队列）

PriorityQueue<Integer> pq = new PriorityQueue<>();
pq.add(3);
pq.add(1);
pq.add(4);
pq.add(2);
System.out.println(pq.poll()); // 1
System.out.println(pq.poll()); // 2
System.out.println(pq.remove()); // 3

Map：一组成对的“键值对”对象

Map<K, V>是一种键值映射表，使用：

• V put(K key, V value)：把key和value做了映射并放入Map中
• V get(K key)：通过key获取到对应的value。如果key不存在，则返回null。
• boolean containsKey(K key)：查询某个key是否存在
• boolean containsValue(V value)：查询某个value是否存在

遍历Map：

使用for each循环遍历Map实例的keySet()方法返回的Set集合

Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("one", 1);
map.put("two", 2);
map.put("three", 3);
for (String key : map.keySet()) {
    Integer value = map.get(key);
    System.out.println(key + " = " + value);
}

使用for each循环遍历Map对象的entrySet()集合同时遍历key和value：

Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("apple", 123);
map.put("pear", 456);
map.put("banana", 789);
for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {
    String key = entry.getKey();
    Integer value = entry.getValue();
    System.out.println(key + " = " + value);
}

实现Map接口的实现类：

• HashMap（天天用，JDK1.7 数组+链表，JDK1.8以后 数组+链表+红黑树）
• LinkedHashSet：按照被添加的顺序保存对象
• TreeMap：按比较结果升序保存对象
• Hashtable：已过时，不要再使用

迭代器（Interator）

迭代器是一个轻量级对象，它的工作是遍历并选择序列中的对象。使用迭代器遍历集合是最高效的方式，for each就是使用迭代器遍历的。

Java的Iterator只能单向移动，用来：

• 使用方法iterator()要求容器返回一个Iterator
• 使用next()获得序列中的下一个元素
• 使用hasNext()检查序列中是否还有元素
• 使用remove()将迭代器新近返回的元素删除

Java的listIterator可以双向移动(只有List有)：

• 使用方法listIterator()要求容器返回一个ListIterator
• hasNext()和hasPrevious()查看是否还有下一个和上一个元素
• next()和previous()可以获得序列中的下一个元素和上一个元素
• 使用set()可以替换新近访问的元素
• 使用remove()将迭代器新近返回的元素删除

Collections工具类（类似于Arrays）

常用的一些方法：

• Collections.sort(List)：排序
• Collections.reverse(List)：翻转
• Collections.shuffle(List)：打乱
• Collections.fill(List, Object)：用给定对象填充List的所有元素
• Collections.max/min(List)：返回最大/最小值
• Collections.swap(List list,int i,int j)：交换集合中指定元素索引的位置

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