• [Java] MAP、LIST、SET集合解析


    在JAVA的util包中有两个所有集合的父接口Collection和Map,它们的父子关系:

               java.util
            +Collection 这个接口extends自 --java.lang.Iterable接口
               +List 接口
                  -ArrayList 类
                  -LinkedList 类
                  -Vector 类     此类是实现同步的

               +Queue 接口
                  +不常用,在此不表.

               +Set 接口
                  +SortedSet 接口
                     -TreeSet 类
                  -HashSet

            +Map 接口
              -HashMap 类 (除了不同步和允许使用 null 键/值之外,与 Hashtable 大致相同.)
              -Hashtable 类 此类是实现同步的,不允许使用 null 键值
              +SortedMap 接口
                 -TreeMap 类

              以下对众多接口和类的简单说明:首先不能不先说一下数组(Array)
    一、Array , Arrays

    Java所有“存储及随机访问一连串对象”的做法,array是最有效率的一种。

    1、
    效率高,但容量固定且无法动态改变。
    array还有一个缺点是,无法判断其中实际存有多少元素,length只是告诉我们array的容量。

    2、Java中有一个Arrays类,专门用来操作array。
           arrays中拥有一组static函数,
    equals():比较两个array是否相等。array拥有相同元素个数,且所有对应元素两两相等。
    fill():将值填入array中。
    sort():用来对array进行排序。
    binarySearch():在排好序的array中寻找元素。
    System.arraycopy():array的复制。

    二、Collection , Map

    若撰写程序时不知道究竟需要多少对象,需要在空间不足时自动扩增容量,则需要使用容器类库,array不适用。

    1、Collection 和 Map 的区别

    容器内每个为之所存储的元素个数不同。
    Collection类型者,每个位置只有一个元素。
    Map类型者,持有 key-value pair,像个小型数据库。

    2、Java2容器类类库的用途是“保存对象”,它分为两类,各自旗下的子类关系

    Collection
           --List:将以特定次序存储元素。所以取出来的顺序可能和放入顺序不同。
                 --ArrayList / LinkedList / Vector
           --Set : 不能含有重复的元素
                 --HashSet /TreeSet
    Map
           --HashMap
        --HashTable
        --TreeMap

      Map----一组成对的“键值对”对象,即其元素是成对的对象,最典型的应用就是数据字典,并且还有其它广泛的应用。另外,Map可以返回其所有键组成的Set和其所有值组成的Collection,或其键值对组成的Set,并且还可以像数组一样扩展多维Map,只要让Map中键值对的每个“值”是一个 Map即可。
    Collection下 1.迭代器
      迭代器是一种设计模式,它是一个对象,它可以遍历并选择序列中的对象,而开发人员不需要了解该序列的底层结构。迭代器通常被称为“轻量级”对象,因为创建它的代价小。
      Java中的Iterator功能比较简单,并且只能单向移动:
      (1) 使用方法iterator()要求容器返回一个Iterator。第一次调用Iterator的next()方法时,它返回序列的第一个元素。注意:iterator()方法是java.lang.Iterable接口,被Collection继承。
      (2) 使用next()获得序列中的下一个元素。
      (3) 使用hasNext()检查序列中是否还有元素。
      (4) 使用remove()将迭代器新返回的元素删除。
      Iterator是Java迭代器最简单的实现,为List设计的ListIterator具有更多的功能,它可以从两个方向遍历List,也可以从List中插入和删除元素。
      2.List的功能方法
      List(interface): 次序是List最重要的特点;它确保维护元素特定的顺序。List为Collection添加了许多方法,使得能够向List中间插入与移除元素(只推荐 LinkedList使用)。一个List可以生成ListIterator,使用它可以从两个方向遍历List,也可以从List中间插入和删除元素。
      ArrayList: 由数组实现的List。它允许对元素进行快速随机访问,但是向List中间插入与移除元素的速度很慢。ListIterator只应该用来由后向前遍历ArrayList,而不是用来插入和删除元素,因为这比LinkedList开销要大很多。
      LinkedList: 由列表实现的List。对顺序访问进行了优化,向List中间插入与删除得开销不大,随机访问则相对较慢(可用ArrayList代替)。它具有方法 addFirst()、addLast()、getFirst()、getLast()、removeFirst()、removeLast(),这些方法(没有在任何接口或基类中定义过)使得LinkedList可以当作堆栈、队列和双向队列使用。
      3.Set的功能方法
      Set(interface): 存入Set的每个元素必须是唯一的,这也是与List不同的,因为Set不保存重复元素。加入Set的Object必须定义equals()方法以确保对象的唯一性。Set与Collection有完全一样的接口。Set接口不保证维护元素的次序。
      HashSet: HashSet能快速定位一个元素,存入HashSet的对象必须定义hashCode()。
      TreeSet: 保持次序的Set,底层为树结构。使用它可以从Set中提取有序的序列。
      LinkedHashSet: 具有HashSet的查询速度,且内部使用链表维护元素的顺序(插入的次序)。于是在使用迭代器遍历Set时,结果会按元素插入的次序显示。
      HashSet采用散列函数对元素进行排序,这是专门为快速查询而设计的;TreeSet采用红黑树的数据结构进行排序元素;LinkedHashSet内部使用散列以加快查询速度,同时使用链表维护元素的次序,使得看起来元素是以插入的顺序保存的。需要注意的是,生成自己的类时,Set需要维护元素的存储顺序,因此要实现Comparable接口并定义compareTo()方法。

    3、其他特征

    *     List,Set,Map将持有对象一律视为Object型别。
    *     Collection、List、Set、Map都是接口,不能实例化。
          继承自它们的 ArrayList, Vector, HashTable, HashMap是具象class,这些才可被实例化。
    *     vector容器确切知道它所持有的对象隶属什么型别。vector不进行边界检查。

    三、Collections

    Collections是针对集合类的一个帮助类。提供了一系列静态方法实现对各种集合的搜索、排序、线程完全化等操作。
    相当于对Array进行类似操作的类——Arrays。
    如,Collections.max(Collection coll); 取coll中最大的元素。
           Collections.sort(List list); 对list中元素排序

    四、如何选择?

    1、容器类和Array的区别、择取
          *     容器类仅能持有对象引用(指向对象的指针),而不是将对象信息copy一份至数列某位置。
          *     一旦将对象置入容器内,便损失了该对象的型别信息。

    2、
         *     在各种Lists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。
         *     在各种Sets中,HashSet通常优于HashTree(插入、查找)。只有当需要产生一个经过排序的序列,才用TreeSet。
            HashTree存在的唯一理由:能够维护其内元素的排序状态。
         *     在各种Maps中
            HashMap用于快速查找。
         *     当元素个数固定,用Array,因为Array效率是最高的。

    结论:最常用的是ArrayList,HashSet,HashMap,Array。而且,我们也会发现一个规律,用TreeXXX都是排序的。

    注意:

    1、Collection没有get()方法来取得某个元素。只能通过iterator()遍历元素。
    2、Set和Collection拥有一模一样的接口。
    3、List,可以通过get()方法来一次取出一个元素。使用数字来选择一堆对象中的一个,get(0)...。(add/get)
    4、一般使用ArrayList。用LinkedList构造堆栈stack、队列queue。

    5、Map用 put(k,v) / get(k),还可以使用containsKey()/containsValue()来检查其中是否含有某个key/value。
          HashMap会利用对象的hashCode来快速找到key。
    *     hashing
              哈希码就是将对象的信息经过一些转变形成一个独一无二的int值,这个值存储在一个array中。
              我们都知道所有存储结构中,array查找速度是最快的。所以,可以加速查找。
              发生碰撞时,让array指向多个values。即,数组每个位置上又生成一个梿表。

    6、Map中元素,可以将key序列、value序列单独抽取出来。
    使用keySet()抽取key序列,将map中的所有keys生成一个Set。
    使用values()抽取value序列,将map中的所有values生成一个Collection。

    为什么一个生成Set,一个生成Collection?那是因为,key总是独一无二的,value允许重复。

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