集合之list、set及数据结构简述
区别于collection方法,list接口方法只能list及其子接口能调用,collection、set等无法调用
List接口是Collection接口的子接口
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List集合类中元素有序且可重复(即添加顺序和取出顺序一致);
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List集合中的每个元素都有对应的顺序索引,即支持索引;get(i);
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JDK API中List接口的实现类很多,ArrayList、LinkedList和Vector只是常用实现类;
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void add(int index , Object ele):在index位置插入elel元素;后续元素整体后移
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boolean addAll(int index , Collection eles):在list集合的index位置开始将eles中的所有元素添加进来
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Object get(int intdex):获取指定index位置的元素
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int indexOf(Object obj):获取obj在集合中首次出现的位置;不包含返回-1
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int lastIndexOf(Object obj):返回obj在集合中末次出现的位置;不包含返回-1
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Object remove(int index):移除指定index位置的元素,并返回此元素;
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Object set(int index , Object ele):设置指定index位置的元素为ele,等同替换;
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List subList(int fromIndex , int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的子集合;不包括toIndex
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ListIterator
<E>
listIterator(int index):从列表中的index位置开始,返回列表中的元素(按正确顺序)的列表迭代器。 -
int sort(Comparator<? super E> c):使用指定的c(匿名内部类)排序方式对集合元素进行排序。
- Comparator是一个接口,提供一个方法:int compare(Object o1 , Object o2);
- o1- o2,代表升序;o2- o1,代表降序;
- 如果o1、o2是引用类型,则需要重写此方法
List接口遍历元素方式
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方式一:使用iterator,同collection使用
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方式二:增强for循环,同collection使用
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方式三:普通for循环:长度为list.size();输出list.get(i);
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
System.out.println(list.get(i));
}
ArrayList底层结构和源码分析
ArrayList注意事项
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能容纳所有类型对象,包括null,并且可放多个
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ArrayList是由数组来实现数据存储的;
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ArrayList基本等同于Vector,除了ArrayList是线程不安全(执行效率高,在多线程情况下,不建议使用ArrayList)
ArrayList的底层操作机制源码分析
底层是数组,频繁进行添加、删除,不建议使用
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ArrayList中维护了一个Object类型的数组elementData:transient Object[] elementData;transient表示瞬时、短暂的;表示该属性不会被序列化,不会存入硬盘;
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当创建ArrayList对象时,如果使用的是无参构造器,则初始elementData的容量为0,第一次添加,扩容为elementData为10,如需再次扩容,则扩容为原来的1.5倍;即15--->22--->33--->49
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如果使用的是指定大小的构造器,则初始elementData容量为指定大小,如需扩容,则直接扩容为原来的1.5倍;
Vector底层结构和源码分析
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vector类的定义说明:
public class Vector<E>
extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable -
Vector底层也是一个对象数组,protected Object[] elementData;
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创建对象:如果使用无参构造器,默认容量为10,添加时,扩容为原来的2倍;指定容器大小,添加时,扩容为原来的2倍;
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Vector是线程同步的,即线程安全,Vector类的操作方法带有synchronized;
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在开发中,需要线程同步安全时,考虑使用Vetor;
LinkedList底层结构
LinkedList的全面说明:
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LinkedList底层实现了双向链表和双端队列特点;
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不需要初始化容量
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可以添加任意元素(元素可以重复),包括null;
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有序,没有索引
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线程不安全,没有实现同步;
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封装了大量对于首、尾结点操作的API;
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常用API:
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void addFirst(E e)在该列表开头插入指定的元素;
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void addLast(E e)在该列表结尾添加指定的元素;
详见API
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LinkedList的底层操作机制:
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LinkedList底层维护了一个双向链表;
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LinkedList中维护了两个属性first和last分别指向首节点和尾结点
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每个结点(Note对象),里面又维护了prev、next、item三个属性,其中通过prev指向前一个,通过next指向后一个结点。最终实现双向链表;
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LinkedList元素的添加和删除依靠链表,不是通过数组完成的,相对来说效率较高;
ArrayList和LinkedList比较
底层结构 | 增删的效率 | 改查的效率 | |
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ArrayList | 可变数组 | 较低,数组扩容 | 较高 |
LinkedList | 双线链表 | 较高,通过链表追加 | 较低 |
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如何选择ArrayList和LinkedList:
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改查的操作多,选择ArrayList
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增删的操作多,选择LinkedList
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一般来说,在程序中80%~90%都是查询,因此大部分选择ArrayList
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在一个项目中,有可能一个模块使用的是ArrayList,另一个模块使用LinkedList;主要根据业务灵活选择
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set接口和常用方法
set接口介绍
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无序(添加和取出的顺序不一致),没有索引;但取出的顺序是固定的,不会改变
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不允许重复元素,所以最多包含一个null
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JDK API中Set接口的实现类有:
set接口的常用方法
和List接口一样,Set接口也是Collection的子接口,因此常用方法和Collection接口一样;
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将set集合中元素转换成指定类型的数组;
Set<Integer> set = map.keySet();
Integer[] toArray = set.toArray(new Integer[0]);
Set接口的遍历方式
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同Collection的遍历方式一样,因为Set接口是Collection接口的子接口:
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迭代器;
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增强for;
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不能使用索引的方式获取;
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HashSet
HashSet的全面说明
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HashSet实现了Set接口;
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HashSet底层是哈希表结构,实际上是HashMap,(看源码);
public HashSet() {
map = new HashMap<>();
} -
不能有重复元素/对象;详见:HashSet01.java
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无索引
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可以存放null,但只能有一个;
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HashSet元素无序,位置取决于hash后,再确定索引的结果(无序的);
HashSet底层机制
添加元素,判断是否重复:详见HashSet_01
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HashSet底层机制是HashMap,HashMap底层是(数组+单向链表+红黑树);数组链表模拟见HashSetStructure.java;
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添加一个元素时,先得到hash值----转换成----->索引值,确定保存在哪个链表中;
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找到存储数据表table,看这个索引位置是否已存放元素;如果没有,直接加入
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如果有,调用equals比较此索引位置链表的每个元素,如果相同,就放弃添加;如果遍历链表没有相同的,则添加到链表的最后;
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在Java 8中,如果一个链表的元素个数到达 TREEIFY_THRESHOLD(默认是8),并且table的大小>=MIN_TREEIFY_CAPACITY(默认64),就会进行树化(红黑树);
不同的对象(即使是一样的两个对象)HashCode值一般不同,可以通过重写类的hashCode方法,实现两个一样的对象的HashCode值相同,重写equals方法,实现对象部分属性相同即相同,从而做到集合内自定义不重复
LinkedHashSet
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LinkedHashSet是HashSet的子类
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LinkedHashSet底层是一个LinkedHashMap,底层维护了一个数组+双向链表;
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LinkedHashSet根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置,同时使用双向链表维护元素的次序,(有序)
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LinkedHashSet不允许重复;
LinkedHashSet底层机制
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数据结构是程序中组织和存储数据的一种方式;数据结构和算法组成程序
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常见的数据结构有8种:
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数组:有序的元素序列,一块连续的空间,查改快,增删满;
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链表:一系列结点Node,结点可以在程序的运行中动态生成;每个结点包含item、next、prev;链表结构不存在扩容机制
常见:单向链表、双向链表、循环链表
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栈(堆栈):一种受限的线性表结构,仅可从一端添加、取出元素;不需要初始化容量,不需要扩容
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堆
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树:一对多,以结点形式存储数据;
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每个结点可以有0~n个子节点;
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没有父节点的结点称为根节点;没有子节点的为叶子结点;
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每个非根节点有且仅有一个父节点;
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根节点除外,每个子节点可以分为多个互不交叉的子树;
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红黑树:一种特殊的二叉树,
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每个结点标记为黑色或红色,
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根节点、叶子结点为黑色,
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红色结点的子节点必须为黑色,
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从任一结点到其每个叶子的所有路径都包含相同数目的黑色结点,
特点:搜索速度非常快
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图
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哈希表(hash Table):数组+链表+红黑树结构;同时具有数组检索快、链表增删快的特性;底层存储机制详见HashMap部分;
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队列:先进先出;只能从入口位置添加元素,只能从出口位置删除、取出元素;取出、删除受限
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链表与数组优缺点:
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不需要初始化容器大小
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可以添加任意元素
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插入和删除只需更新prev和next引用即可
缺:
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占用内存空间较大,因为有大量引用
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查找元素需要遍历整个链表,效率低
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