Java集合框架
文章目录
- 集合
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- 1、Collection
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- 1.1、List
- 1.2、Queue & Deque
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- 1.2.1、Stack
- 1.3、Set
集合
Java 集合，也称为容器，主要由两大接口（Interface）派生出来的，Collection 和 Map
Collection 用来存放单一元素（单身狗），Map存放 Key-value键值对（情侣）
1、Collection
Collection
｜- List
｜
｜- Queue
｜
｜- Set
操作集合 无非是「增删改查」四大类
| 功能 | 方法 |
|---|---|
| 增 | add()/addAll() |
| 删 | remove()/ removeAll() |
| 改 | Collection Interface 里没有 |
| 查 | contains()/ containsAll() |
| 其他 | isEmpty()/size()/toArray() |
具体操作：
增：
boolean add(E e);
传入的数据类型必须是 Object 会自动拆装箱
boolean addAll(Collection<? extends E> c);
把另外一个集合新增进去
删：
boolean remove(Object o);
删除指定元素
boolean remove(Collection<?> o);
删除一个集合中的所有元素
查
boolean contains(Object o);
判断容器是否包含这个元素
boolean contains(Object o);
是否包含了这个集合
对空集合的操作
boolean isEmpty();
判断是否为空
int size();
集合的大小
Object[] toArray();
集合转数组
这些都在接口中定义好了，子类不要也得要
1.1、List
List
|-- ArrayList
|
|-- Vector\Stack
|
|-- LinkedList
List 最大的特点就是有序、可重复
这一下把 Set 的特点也说出来了，和 List 完全相反，Set 是 无序，不重复的。
List 的实现方式有 LinkedList 和 ArrayList 两种，那面试时最常问的就是这两个数据结构如何选择。
| 功能 | 方法 | ArrayList | LinkedList |
|---|---|---|---|
| 增 | add(E e) | O(1) | O(1) |
| 增 | add(int index, E e) | O(n) | O(n) |
| 删 | remove(int index) | O(n) | O(n) |
| 删 | remove(E e) | O(n) | O(n) |
| 改 | set(int index, E e) | O(1) | O(n) |
| 查 | get(int index) | O(1) | O(n) |
- 而数组和链表的最大区别就是数组是可以随机访问的（random access）。
所以说：
- 改查选择 ArrayList；
- 增删在尾部的选择 ArrayList；
- 其他情况下，如果时间复杂度一样，推荐选择 ArrayList，因为 overhead 更小，或者说内存使用更有效率。
如果说 ArrayList 和 LinekList有什么区别，除了结构上，
-
一个是线程安全的问题
-
二个是扩容时扩容多少的问题
-
ArrayList 1.5倍
int new = old + (old >> 1); -
LinkedList 2倍
int new. = old + ((capacityIncrement>0)? capacityIncrement:old);
-
1.2、Queue & Deque
Queue
|-- LinkedList
|
|-- Deque
| |-- ArrayDeque
|
|-- PriorityQueue
Queue 是一端进另一端出的线程数据结构，而Deque 是两端都可以进出的
一般的队列都是 FIFO（先进先出）但是又个例外，PriorityQueue 也叫 heap，并不是按照进去的时间顺序，而是按照规定的优先级出去，这个的算法就有点复杂了。
| 功能 | 抛异常 | 返回值 |
|---|---|---|
| 增 | add(e) | offer(e) |
| 删 | remove() | poll() |
| 瞧 | element() | peek() |
为什么会抛异常呢？
比如队列空了，那 remove() 就会抛异常，但是 poll() 就返回 null；element() 就会抛异常，而 peek() 就返回 null 就好了
那 add(e) 怎么会抛异常呢？
有些 Queue 它会有容量的限制，比如 BlockingQueue，那如果已经达到了它最大的容量且不会扩容的，就会抛异常；但如果 offer(e)，就会 return false.
那怎么选择呢？：
- 首先，要用就用同一组 API，前后要统一；
- 其次，根据需求。如果你需要它抛异常，那就是用抛异常的；不过做算法题时基本不用，所以选那组返回特殊值的就好了。
Deque 是两端都可以进出的，那自然是有针对 First 端的操作和对 Last 端的操作，那每端都有两组，一组抛异常，一组返回特殊值：
| 功能 | 抛异常 | 返回值 |
|---|---|---|
| 增 | addFirst(e)/ addLast(e) | offerFirst(e)/ offerLast(e) |
| 删 | removeFirst()/ removeLast() | pollFirst()/ pollLast() |
| 瞧 | getFirst()/ getLast() | peekFirst()/ peekLast() |
使用时同理，要用就用同一组。
Queue 和 Deque 的这些 API 都是 O(1) 的时间复杂度，准确来说是均摊时间复杂度。
实现类有：
- LinkedList
- ArrayDeque
- PriorityQueue
- 如果想实现「普通队列-先进先出」的，就是用 LinkedList 或者 ArrayDeque 来实现
- 如果想实现「优先队列」的，就是用PriorityQueue
- 如果想实现「栈」的，就泗洪 ArrayDeque
在实现普通队列时，如何选择用 LinkedList 还是 ArrayDeque 呢？
先说说区别：
-
ArrayDeque 是一个可扩容的数组，LinkedList 是链表结构
-
ArrayDeque 里不可以 null 值，但是 LinkedList 可以
-
ArrayDeque 在操作头尾端的增删改更高效，但是 LinkedList 只要先找到这个元素，再移除的时候才是 O（1）的
-
ArrayDeque 在内存使用方面更高效
所以，只要不是存null 值，就用 ArrayDeque 吧！
如果一个资深面试官问你，什么情况下选用。LinkedList 的呢？
答：Java 6以前，因为 ArrayDeque 在 Java6以后才有的… 因为版本兼容问题，实际工作中不得不做一些妥协
想想问：什么妥协？
1.2.1、Stack
Stack 的语义是 后进先出 （LIFO）的线性数据结构
虽然 Java 中有 Stack 这个类，但是呢，官方文档都说不让用了！
原因也很简单，因为 Vector 已经过被弃用了，而 Stack 是继承 Vector 的。
那么想实现 Stack 的语义，就用 ArrayDeque 吧：
Deque<Integer> stack = new ArrayDeque<>();
1.3、Set
Set
|-- HashSet
|
|-- LinkedHashSet
|
|-- SortedSet
|-- TreeSet
Set 的常用实现类有三个：
HashSet: 采用 Hashmap 的 key 来储存元素，主要特点是无序的，基本操作都是 O(1) 的时间复杂度，很快。
LinkedHashSet: 这个是一个 HashSet + LinkedList 的结构，特点就是既拥有了 O(1) 的时间复杂度，又能够保留插入的顺序。可以插入null
TreeSet: 采用红黑树结构，特点是可以有序，可以用自然排序或者自定义比较器来排序；缺点就是查询速度没有 HashSet 快。不能插入null
那每个 Set 的底层实现其实就是对应的 Map：
数值放在 map 中的 key 上，value 上放了个 PRESENT，是一个静态的 Object，相当于 place holder，每个 key 都指向这个 object。
那么具体的实现原理、增删改查四种操作，以及哈希冲突、hashCode()/equals() 等问题都在 HashMap 那篇文章里讲过了，这里就不赘述了。