手记

Thinking in java基础之集合框架

Thinking in java基础之集合框架

大家都知道我的习惯,先上图说话。

  1. 集合简介(容器)
    把具有相同性质的一类东西,汇聚成一个整体,就可以称为集合,例如这里有20个苹果,我们把每一个苹果当成一个东西(一个对象),然后我们借用袋子把这20个苹果装起来,而这个袋子就是集合(也叫容器)。然后呢,我们按照不同的方法装,就是不同的框架。

    换句话说,集合框架就是数据结构的实现。

  2. 链表(数据结构)
    LinkedList的结构

    public class chain {
    private class Data{
        private Object obj;
        private Data next = null;
        Data(Object obj){
            this.obj = obj;
        }
    }
    private Data first = null;
    public void insertFirst(Object obj){
        Data data = new Data(obj);
        data.next = first;
        first = data;
    }
    
    public Object deleteFirst() throws Exception{  
        if(first == null)
            throw new Exception("empty!");  
        Data temp = first;
        first = first.next;
        return temp.obj;
    }  
    
    public Object find(Object obj) throws Exception{  
        if(first == null)  
            throw new Exception("LinkedList is empty!");  
        Data cur = first;  
        while(cur != null){  
            if(cur.obj.equals(obj)){  
                return cur.obj;  
            }  
            cur = cur.next;  
        }  
        return null;  
    }  
    
    public void remove(Object obj) throws Exception{  
        if(first == null)  
            throw new Exception("LinkedList is empty!");  
        if(first.obj.equals(obj)){  
            first = first.next;  
        }else{  
            Data pre = first;  
            Data cur = first.next;  
            while(cur != null){  
                if(cur.obj.equals(obj)){  
                    pre.next = cur.next;  
                }  
                pre = cur;  
                cur = cur.next;  
            }  
        }  
    }  
    
    public boolean isEmpty(){  
        return (first == null);  
    }
    public void display(){
        if(first == null)
            System.out.println("empty");
        Data cur = first;
        while(cur != null){
            System.out.print(cur.obj.toString() + " -> ");
            cur = cur.next;
        }
        System.out.print("\n");
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        chain ll = new chain();
        ll.insertFirst(4);
        ll.insertFirst(3);
        ll.insertFirst(2);
        ll.insertFirst(1);
        ll.display();
        ll.deleteFirst();
        ll.display();
        ll.remove(3);
        ll.display();
        System.out.println(ll.find(1));
        System.out.println(ll.find(4));
    }
    }

3.Collection

  • ①List
    保存输入的顺序,而且可以重复的存储相关元素。
    ArrayList(随机访问)(数组线性表)
    ArrayList数组线性表的特点为:类似数组的形式进行存储,因此它的随机访问速度极快。
    ArrayList数组线性表的缺点为:不适合于在线性表中间需要频繁进行插入和删除操作。因为每次插入和删除都需要移动数组中的元素。可以这样理解ArrayList就是基于数组的一个线性表,只不过数组的长度可以动态改变而已。ArrayList线程不安全,
    LinkedList(频繁删除添加)(链式线性表)
    您要频繁的从列表的中间位置添加和除去元素,而只要顺序的访问列表元素,那么,LinkedList 实现更好。
    可以这样理解LinkedList就是一种双向循环链表的链式线性表,只不过存储的结构使用的是链式表而已。
    Vector(向量)
    如果一定在多线程使用List的,您可以使用Vector,因为Vector和ArrayList基本一致,区别在于Vector中的绝大部分方法都使用了同步关键字修饰,这样在多线程的情况下不会出现并发错误哦,还有就是它们的扩容方案不同,ArrayList是通过原始容量*3/2+1,而Vector是允许设置默认的增长长度,Vector的默认扩容方式为原来的2倍。
    切记Vector是ArrayList的多线程的一个替代品。
    Stack(栈)
    在各种List中,最好的做法是以ArrayList作为缺省选择。当插入、删除频繁时,使用LinkedList();Vector总是比ArrayList慢,所以要尽量避免使用。使用最多的是ArrayList。
  • ②Set
    Set子接口: 无序,不允许有重复的元素,最多允许有一个null元素对象。
    HashSet(没有顺序)
    您会使用 HashSet 存储重复自由的集合。考虑到效率,添加到 HashSet 的对象需要采用恰当分配哈希码的方式来实现hashCode()方法。虽然大多数系统类覆盖了Object中缺省的hashCode()和equals()实现,但创建您自己的要添加到HashSet的类时,别忘了覆盖 hashCode()和equals()。
    LinkedHashSet(添加顺序会被记录)
    如果想跟踪添加给HashSet的元素的顺序,LinkedHashSet实现会有帮助。 按照元素的插入顺序来访问各个元素。它提供了一个可以快速访问各个元素的有序集合。
    TreeSet(按照比较器排序)
    当您要从集合中以有序的方式插入和抽取元素时,TreeSet实现会有用处。
    为了能顺利进行。添加到TreeSet的元素必须是可排序的。
  • 在各种Set中,HashSet通常优于TreeSet(插入、查找)。只有当需要产生一个经过排序的序列,才用TreeSet。
    TreeSet存在的唯一理由:能够维护其内元素的排序状态。
  • ③Queue(队列)

4.Map
Map接口用于维护键/值对(key/value pairs)。该接口描述了从不重复的键到值的映射。
HashMap
在Map 中插入、删除和定位元素,HashMap 是最好的选择。
LinkedHashMap(包含插入顺序)
以插入顺序将关键字/值对添加进链接哈希映像中
TreeMap(自定义顺序)
但如果您要按自然顺序或自定义顺序遍历键,那么TreeMap会更好。
WeakHashMap
它使用WeakReference(弱引用)来存放哈希表关键字。使用这种方式时,当映射的键在 WeakHashMap 的外部不再被引用时,垃圾收集器会将它回收,但它将把到达该对象的弱引用纳入一个队列。WeakHashMap的运行将定期检查该队列,以便找出新到达的 弱应用。当一个弱引用到达该队列时,就表示关键字不再被任何人使用,并且已经被收集起来。然后WeakHashMap便删除相关的映射。
HashTable

  • 在各种Map中HashMap用于快速查找,使用的最多。
    1. Array
      我们都知道,由于Array(数组)通常意义上讲只是一个单纯的线性序列,又基于Native(本地方法),凭此它的效率历来便号称Java中最高。所以通常我们也都承认Java中效率最高的存储方式就是使用数组。但是,由于数组初始化后大小固定,索引不能超出下标,缺少灵活的扩展功能等原因,使得很多人放弃了数组的使用, 转而使用Collection,List,Map,Set等接口处理集合操作。
  • 当元素个数固定,用Array,因为Array效率是最高的。
    1. 比较器(Comparator和Comparable接口)
      在“集合框架”中有两种比较接口:Comparable接口和Comparator接口。像String和Integer
      等Java内建类实现 Comparable接口以提供一定排序方式,但这样只能实现该接口一次。对于那些没有实现Comparable接口的类、或者自定义的类,您可以通过 Comparator接口来定义您自己的比较方式。
      Comparable接口
      在java.lang包中,Comparable接口适用于一个类有自然顺序的时候。假定对象集合是同一类型,该接口允许您把集合排序成自然顺序。
      (1) int compareTo(Object o): 比较当前实例对象与对象o,如果位于对象o之前,返回负
      值,如果两个对象在排序中位置相同,则返回0,如果位于对象o后面,则返回正值
      在 Java 2 SDK版本1.4中有二十四个类实现Comparable接口。下表展示了8种基本类型的自然排序。虽然一些类共享同一种自然排序,但只有相互可比的类才能排序。
      类排序 BigDecimal,BigInteger,Byte, Double, Float,Integer,Long,Short 按数字大小排序
      Character 按 Unicode 值的数字大小排序
      String 按字符串中字符 Unicode 值排序
      利用Comparable接口创建您自己的类的排序顺序,只是实现compareTo()方法的问题。通常就是依赖几个数据成员的自然排序。同时类也应该覆盖equals()和hashCode()以确保两个相等的对象返回同一个哈希码。
      Comparator接口
      若一个类不能用于实现java.lang.Comparable,或者您不喜欢缺省的Comparable行为并想提供自己的排序顺序(可能多种排序方式),你可以实现Comparator接口,从而定义一个比较器。
      (1)int compare(Object o1, Object o2): 对两个对象o1和o2进行比较,如果o1位于o2
      的前面,则返回负值,如果在排序顺序中认为o1和o2是相同的,返回0,如果o1位于o2的
      后面,则返回正值“与Comparable相似,0返回值不表示元素相等。一个0返回值只是表示两个对象排在同一位置。由Comparator用户决定如何处理。如果两个不相等的元素比较的结果为零,您首先应该确信那就是您要的结果,然后记录行为。”
      (2)boolean equals(Object obj): 指示对象obj是否和比较器相等。
      “该方法覆写Object的equals()方法,检查的是Comparator实现的等同性,不是处于比较
      状态下的对象。”
    2. Iterator(迭代模式)
      调用iterator()方法,返回Iterator<T>对象,Iterator<T>对象有hasnext();next();方法提过循环
      Collection接口有iterator()方法。Map.entrySet()返回Set<Map.Entry<K,V>>,然后调用Collection对应的iterator();方法。
      Iterator iterator = Collection.iterator();
      while(iterator.hasNext()) {
      Object iter=iterator.next();
      System.out.println("object=" +object);
      }
      Iterator iterator = Map.entrySet().iterator();
      while (iterator .hasNext()) {
      Map.Entry entry = (Map.Entry) iterator .next();
      Object key = entry.getKey();
      Object value = entry.getValue();
      System.out.println("key=" + key + " value=" + value);
      }
    3. 工具类Collections and Arrays(静态方法)
      Collections(常用方法)
      addAll添加
      shuffle混排
      binarySearch二分查搜索法
      reverse反转
      fill 替换
      max/min 找出最大/最小(根据默认的自然排序或者自定义排序规则)
      sort排序(根据默认的自然排序或者自定义排序规则)
      Arrays
      binarySearch二分搜索法
      sort排序
      copyOf复制
      equals判断相等
      fill指定分配、替换
      toString 返货字符串
      hashCode哈希吗
      详情参考中文API oracle官网API
    4. 总结
      在实际工作中,若用到集合框架,最常用的是ArrayList,HashSet,HashMap。这三者也是首先考虑的。而且,因为TreeXXX继承SortedXXX,所以用TreeXXX都是排序的。
    5. 参看文献
      java集合框架的讲解
      JAVA中关于链表的操作和基本算法
      java的集合框架最全详解(图)
      集合_java集合框架
      《Thinking in java》
      《算法与数据结构》-------java语言描述 清华大学出版社
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