Java基础--数据结构
数据结构
Java工具包提供了强大的数据结构。在Java中的数据结构主要包括以下几种接口和类：
枚举（Enumeration）、位集合（BitSet）、向量（Vector）、栈（Stack）、字典（Dictionary）、哈希表（Hashtable）、属性（Properties）
以上这些类是传统遗留的，在Java2中引入了一种新的框架-集合框架(Collection)
Java 集合框架
Java 集合框架主要包括两种类型的容器，一种是集合（Collection），存储一个元素集合，另一种是图（Map），存储键/值对映射。
Collection 接口又有 3 种子类型，List、Set 和 Queue，再下面是一些抽象类，最后是具体实现类，常用的有 ArrayList、LinkedList、HashSet、LinkedHashSet、HashMap、LinkedHashMap 等等。
List、Map、Set的区别与联系
结构特点
| List | Set | Map |
|---|---|---|
| 存储单列数据 | 存储单列数据 | 存储键值对 |
| 有顺序的，并且值允许重复 | 无顺序的，并且不允许重复 | 无序的，它的键是不允许重复的，但是值是允许重复的 |
实现类
List接口：
| LinkedList | ArrayList | Vector |
|---|---|---|
| 基于链表实现 | 基于数组实现 | 基于数组实现 |
| 链表内存是散列的，增删快，查找慢 | 效率高，增删慢，查找快 | 效率低，增删慢，查找慢 |
| 非线程安全 | 非线程安全 | 线程安全 |
Set接口：
| HashSet | LinkedHashSet | TreeSet |
|---|---|---|
| 基于HashMap 实现 | 继承于 HashSet、基于LinkedHashMap实现 | |
| 重写 equals()和 hash Code()方法 | ||
| 允许有 null 值 | ||
| 非线程安全 | 非线程安全 | 非线程安全 |
Map接口：
| HashMap | HashTable | LinkedHashMap | SortMap |
|---|---|---|---|
| 支持 null 值和 null 键 | 不支持 null 值和 null 键 | HashMap 的一个子类 | 接口 TreeMap |
| 高效 | 低效 | 保存了记录的插入顺序 | 能够把它保存的记录根据键排序 |
| 非线程安全 | 线程安全 | 非线程安全 | 非线程安全 |
List
ArrayList
ArrayList 类是一个可以动态修改的数组，与普通数组的区别就是它是没有固定大小的限制，我们可以添加或删除元素。
初始化
import java.util.ArrayList; // 引入 ArrayList 类
ArrayList<E> objectName =new ArrayList<>(); // 初始化
常用方法
| 方法 | 描述 |
|---|---|
| add(int index，E element) | 将元素插入到指定位置的 arraylist 中 |
| clear() | 删除 arraylist 中的所有元素 |
| clone() | 复制一份 arraylist |
| contains(Object obj) | 判断元素是否在 arraylist |
| get(int index) | 通过索引值获取 arraylist 中的元素 |
| set(int index, E element) | 替换 arraylist 中指定索引的元素 |
| indexOf(Object obj) | 返回 arraylist 中元素的索引值 |
| remove(Object obj) | 删除 arraylist 里的单个元素 |
| size() | 返回 arraylist 里元素数量 |
| isEmpty() | 判断 arraylist 是否为空 |
| subList(int fromIndex, int toIndex) | 截取部分 arraylist 的元素 |
| sort(Comparator c) | 根据指定的顺序对 arraylist 元素进行排序 |
| toArray(T[] arr【可选参数】) | 将 arraylist 转换为数组【无参数返回类型为Object】 |
| toString() | 将 arraylist 转换为字符串 |
| lastIndexOf() | 返回指定元素在 arraylist 中最后一次出现的位置 |
| trimToSize() | 将 arraylist 中的容量调整为数组中的元素个数 |
| removeRange(int fromIndex, int toIndex) | 删除 arraylist 中指定索引之间存在的元素 |
LinkedList
链表（Linked list）是一种常见的基础数据结构，是一种线性表，但是并不会按线性的顺序存储数据，而是在每一个节点里存到下一个节点的地址。
链表可分为单向链表和双向链表。
继承与实现：
继承了 AbstractSequentialList 类。
实现了 Queue 接口，可作为队列使用。
实现了 List 接口，可进行列表的相关操作。
实现了 Deque 接口，可作为队列使用。
实现了 Cloneable 接口，可实现克隆。
实现了 java.io.Serializable 接口，即可支持序列化，能通过序列化去传输。
常用方法
| 方法 | 描述 |
|---|---|
| boolean add(E e) | 链表末尾添加元素，返回是否成功，成功为 true，失败为 false。 |
| void add(int index, E element) | 向指定位置插入元素。 |
| void addFirst(E e) | 元素添加到头部。 |
| void addLast(E e) | 元素添加到尾部。 |
| boolean offer(E e) | 向链表末尾添加元素，返回是否成功，成功为 true，失败为 false。 |
| boolean offerFirst(E e) | 头部插入元素，返回是否成功，成功为 true，失败为 false。 |
| boolean offerLast(E e) | 尾部插入元素，返回是否成功，成功为 true，失败为 false。 |
| void clear() | 清空链表。 |
| E removeFirst() | 删除并返回第一个元素。 |
| E removeLast() | 删除并返回最后一个元素。 |
| boolean remove(Object o) | 删除某一元素，返回是否成功，成功为 true，失败为 false。 |
| E remove(int index) | 删除指定位置的元素。 |
| E poll() | 删除并返回第一个元素。 |
| E remove() | 删除并返回第一个元素。 |
| boolean contains(Object o) | 判断是否含有某一元素。 |
| E get(int index) | 返回指定位置的元素。 |
| E getFirst() | 返回第一个元素。 |
| E getLast() | 返回最后一个元素。 |
| int indexOf(Object o) | 查找指定元素从前往后第一次出现的索引。 |
| int lastIndexOf(Object o) | 查找指定元素最后一次出现的索引。 |
| E peek() | 返回第一个元素。 |
| E element() | 返回第一个元素。 |
| E peekFirst() | 返回头部元素。 |
| E peekLast() | 返回尾部元素。 |
| E set(int index, E element) | 设置指定位置的元素。 |
| int size() | 返回链表元素个数。 |
| Object[] toArray() | 返回一个由链表元素组成的数组。 |
| T[] toArray(T[] a) | 返回一个由链表元素转换类型而成的数组。 |
Java Collections框架的Stack类提供了堆栈的实现。但是，建议Deque用作堆栈而不是Stack类。这是因为Stack的方法是同步的。
以下是Deque接口提供的用于实现堆栈和队列的方法：
栈(后进先出)：
Deque que = new LinkedList();
que.push(e);//在双端队列的开头添加元素
que.pop();//弹出栈顶
que.peek();//查看栈顶
队列(先进先出)
add(E);//boolean 在队尾添加元素，添加成功返回true，如果队列已满无法添加则抛出异常。
offer(E);//boolean 在队尾添加元素，添加成功返回true，如果队列已满无法添加则返回false。
remove();//E 删除队头元素，并返回删除的元素，如果队列为null，抛出异常。
poll();//E 删除队头元素，并返回删除的元素，如果队列为null，返回null。
element();//E 获取队头元素，如果队列为null将抛出异常。
peek();//E 获取队头元素，如果队列为null将返回null。
Set
HashSet
HashSet 基于 HashMap 来实现的，是一个不允许有重复元素的集合。
创建对象：
HashSet<String> sites = new HashSet<String>();
常用方法
| 方法 | 描述 |
|---|---|
| add(E) | 添加元素 |
| contains(E) | 判断元素是否存在 |
| remove() | 删除元素;删除成功返回 true，否则为 false |
| size() | 计算大小; |
LinkedHashSet
TreeSet
Map
HashMap
HashMap 是一个散列表，它存储的内容是键值对(key-value)映射。
HashMap 实现了 Map 接口，根据键的 HashCode 值存储数据，具有很快的访问速度，最多允许一条记录的键为 null，不支持线程同步。
创建对象：
HashMap<Integer, String> Sites = new HashMap<Integer, String>();
常用方法
| 方法 | 描述 |
|---|---|
| put(key,E) | 添加元素 |
| get(key) | 访问元素 |
| remove(key) | 删除元素 |
| clear() | 删除所有键值对 |
| size() | 计算大小 |
| isEmpty() | 判断 hashMap 是否为空 |
| containsKey(Object key) | 检查 hashMap 中是否存在指定的 key 对应的映射关系 |
| containsValue(Object value) | 检查 hashMap 中是否存在指定的 value 对应的映射关系。 |
| replace(K key, V newValue) | 替换 hashMap 中是指定的 key 对应的 value |
| getOrDefault(Object key, V defaultValue) | 获取指定 key 对应对 value，如果找不到 key ，则返回设置的默认值 |
| values() | 返回 hashMap 中存在的所有 value 值。 |
