Java之List和Set

List、Set、数据结构、Collections

初次学习,涉及到List集合,Set集合和数据结构方面的一些知识,有错误还请批评指正

数据结构

数据存储的常用结构有：栈、队列、数组、链表和红黑树。

栈

先进后出(FILO).

队列

先进先出(FIFO).

数组

有序的元素序列,以索引访问.查询快,增删慢.

链表

链式结构,查询慢,增删快.通过地址进行连接.
单向链表:结点包括两个内容,一个是存储元素,一个是下一个元素的地址.
双向链表:结点包括3个部分,前一个元素的存储地址,当前结点存储的元素,后一个元素的存储地址

红黑树

二叉树,查询快.根节点的左边数据小于右边数据.

关于使用java具体实现上面的数据结构以后写,当前只需要了解一下他们的特性就可以.

List集合

java.util.List 接口继承自Collection 接口，是单列集合的一个重要分支，在List集合中允许出现重复的元素，所有的元素是以一种线
性方式进行存储的，在程序中可以通过索引来访问集合中的指定元素。另外，List集合还有一个特点就是元素有序，即元素的存入顺序和
取出顺序一致。(remove(Object obj)只能移除集合中第一个相同的元素)

List集合的特点:

• 元素存储有序.
• 可以存储重复元素
• 有索引,可以通过索引来访问元素

常用的方法有(list的特有方法大都与索引相关):

• public void add(int index, E element) : 将指定的元素，添加到该集合中的指定位置上。
• public E get(int index) :返回集合中指定位置的元素。
• public E remove(int index) : 移除列表中指定位置的元素, 返回的是被移除的元素。
• public E set(int index, E element) :用指定元素替换集合中指定位置的元素,返回值的更新前的元素。

List的子类

• Vector : 线程安全相关
• ArrayList : 底层数组实现
• LinkedList : 链表实现

ArrayList

特有的常用方法:

• 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。

LinkedList

java.util.LinkedList 集合数据存储的结构是链表结构。方便元素添加、删除的集合。

• 链表结构,查询慢,增删快
• 包含大量操作首尾元素的方法

特有的方法:

• public void addFirst(E e) :将指定元素插入此列表的开头。
• public void addLast(E e) :将指定元素添加到此列表的结尾。

• public void push(E e) :将元素推入此列表所表示的堆栈。等效于addFirst

• public E getFirst() :返回此列表的第一个元素。
• public E getLast() :返回此列表的最后一个元素。

• E get(int index) 返回此列表中指定位置的元素。

• public E removeFirst() :移除并返回此列表的第一个元素。
• public E removeLast() :移除并返回此列表的最后一个元素。

• public E pop() :从此列表所表示的堆栈处弹出一个元素。等效于removeFirst

• 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。
  

• public boolean isEmpty() ：如果列表不包含元素，则返回true。

Vector

这个在使用上和ArrayList基本没有区别,要注意的是二者的区别:

相同点:

• 二者的底层实现都是数组结构.
  不同点:
• Vector是与线程安全相关的,效率低下.ArrayList是线程不安全的,但是高效.

Set接口

java.util.Set接口特点:

• 不允许存储重复元素
• 无索引(意味着不能用普通for循环遍历)

HashSet

特点:

• 不允许存储重复元素(存储相同的元素在Set中只能保存一个,但程序不会出错)
• 无索引(意味着不能用普通for循环遍历)
• 存储和读取元素无序(顺序可能不一致,在底层Set有他自己的排序规则)
• 底层使用哈希表结构

哈希值:

• int hashCode() 返回对象的哈希码值。

HashSet集合存储数据的结构:

• jdk8之前是:数组 + 链表
• jdk8之后是:数组 + 红黑树(二叉树)
• 数组保存哈希值,存储元素时,哈希值相同的保存在数组的下方.
• 当有多个元素的哈希值相同时(哈希冲突),这个时候保存的时候就会继续向下排列.具体的看下图.
• 当有8个及以上的元素的哈希值相同,链式结构就会转化为红黑树结构.

HashSet如何保证元素唯一?与hashCode()方法与equals()方法相关:

举个例子:

public class HashSet {

    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new java.util.HashSet<>();
        set.add(new String("abc"));
        set.add(new String("abc"));
        set.add("abc");
        set.add("重地");
        set.add("通话");

        System.out.println(set); // [重地, 通话, abc]
    }
}

重地和通话两个字符串比较特殊,二者的哈希值相同,从这个例子也可以看出String重写了hashCode()和equals()方法.

LinkedHashSet

特点:

• 有序
• 没有索引
• 不可以存储重复元素
  哈希表(数组 + 链表/红黑树) + 链表(最后的链表是用来存储存入顺序的)

可变参数

定义格式:

修饰符 返回类型 方法名(参数类型...参数名){}

特点:

• 可变参数底层实现是数组

注意事项:可变参数必须在参数列表的最后一位,一个参数列表只能有一个可变参数.

Collections

工具类特点:

• 构造方法私有.
• 所有的方法和属性静态,直接用类名调用.

常用方法:
public static

Comparatable与Comparator

Comparable：强行对实现它的每个类的对象进行整体排序。这种排序被称为类的自然排序，类的compareTo方法
被称为它的自然比较方法。只能在类中实现compareTo()一次，不能经常修改类的代码实现自己想要的排序。实现
此接口的对象列表（和数组）可以通过Collections.sort（和Arrays.sort）进行自动排序，对象可以用作有序映射中
的键或有序集合中的元素，无需指定比较器。
Comparator强行对某个对象进行整体排序。可以将Comparator 传递给sort方法（如Collections.sort或
Arrays.sort），从而允许在排序顺序上实现精确控制。还可以使用Comparator来控制某些数据结构（如有序set或
有序映射）的顺序，或者为那些没有自然顺序的对象collection提供排序。

二者都存在时,优先使用Comparator.

Comparatable的例子:

public class Student implements Comparable<Student>{

    private String name;

    private int age;

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {

        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getName() {

        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {

        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Student student = (Student) o;
        return age == student.age &&
                Objects.equals(name, student.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {

        return Objects.hash(name, age);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }


    @Override
    public int compareTo(Student o) {
        return this.age - o.age;
    }
}

ArrayList<String> list = new ArrayList<>();

Collections.addAll(list,"迪丽热巴","郑爽","李溪芮");

System.out.println(list);

Collections.sort(list);

System.out.println(list);

Comparator的例子:

// 还是上面的实体类
ArrayList<Student> list = new ArrayList<>();

list.add(new Student("Silme",20));
list.add(new Student("Roke",19));
list.add(new Student("Aoke",19));
list.add(new Student("Robin",18));
System.out.println(list);
Collections.sort(list, new Comparator<Student>() {
    @Override
    public int compare(Student o1, Student o2) {
        // 年龄自然排序
        int flag = o1.getAge() - o2.getAge();
        // 年龄相同,按照姓名排序
        if(flag == 0){
            flag = o1.getName().charAt(0)- o2.getName().charAt(0);
        }
        return flag;
    }
});
System.out.println(list);