Java基础知识——List、Set、数据结构、Collections

一、 List集合
  1. List接口介绍

    a.它是一个元素存取有序的集合。例如,存元素的顺序是11、22、33。那么集合中,元素的存储就是按照11、22、33的顺序完成的)

    b.它是一个带有索引的集合,通过索引就可以精确的操作集合中的元素(与数组的索引是一个道理)

    c.集合中可以有重复的元素,通过元素的equals方法,来比较是否为重复的元素

  2. List接口中常用方法

    public void add(int index, E element) : 将指定的元素,添加到该集合中的指定位置上 public E get(int index) :返回集合中指定位置的元素 public E remove(int index) : 移除列表中指定位置的元素, 返回的是被移除的元素 public E set(int index, E element) :用指定元素替换集合中指定位置的元素,返回值的更新前的元素

二、数据结构
  1. stack,又称堆栈,它是运算受限的线性表,其限制是仅允许在标的一端进行插入和删除操作,不允许在其他任何位置进行添加、查找、删除等操作。

    简单的说:采用该结构的集合,对元素的存取有如下的特点:

    a.先进后出(即,存进去的元素,要在后它后面的元素依次取出后,才能取出该元素)例如,子弹压进弹夹,先压进去的子弹在下面,后压进去的子弹在上面,当开枪时,先弹出上面的子弹,然后才能弹出下面的子弹。

    b.栈的入口、出口的都是栈的顶端位置

    名词解释:

    压栈:就是存元素。即,把元素存储到栈的顶端位置,栈中已有元素依次向栈底方向移动一个位置。 弹栈:就是取元素。即,把栈的顶端位置元素取出,栈中已有元素依次向栈顶方向移动一个位置。

  2. 队列

    queue,简称队,它同堆栈一样,也是一种运算受限的线性表,其限制是仅允许在表的一端进行插入,而在表的另一端进行删除。

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    简单的说,采用该结构的集合,对元素的存取有如下的特点:

    a.先进先出(即,存进去的元素,要在后它前面的元素依次取出后,才能取出该元素)。例如,小火车过山洞,车头先进去,车尾后进去;车头先出来,车尾后出来。 b.队列的入口、出口各占一侧。

  3. 数组

    Array,是有序的元素序列,数组是在内存中开辟一段连续的空间,并在此空间存放元素。就像是一排出租屋,有100个房间,从001到100每个房间都有固定编号,通过编号就可以快速找到租房子的人。

    简单的说,采用该结构的集合,对元素的存取有如下的特点:

    查找元素快:通过索引,可以快速访问指定位置的元素

    增删元素慢:需创建一个新数组,将指定新元素存储在指定索引位置,再把原数组元素根据索引,复制到新数组对应索引的位置(删除同理,不复制对应索引位置的值)

  4. 链表

    linked list,由一系列结点node(链表中每一个元素称为结点)组成,结点可以在运行时i动态生成。每个结点包括两个部分:一个是存储数据元素的数据域,另一个是存储下一个结点地址的指针域。

    单项列表特点:

    多个结点之间,通过地址进行连接。例如,多个人手拉手,每个人使用自己的右手拉住下个人的左手,依次类推,这样多个人就连在一起了。 查找元素慢:想查找某个元素,需要通过连接的节点,依次向后查找指定元素 增删元素快:直接修改指针域的值

  5. 红黑树(百度自行了解)
三、List的子类
  1. ArrayList集合

    java.util.ArrayList 集合数据存储的结构是数组结构。元素增删慢,查找快,由于日常开发中使用最多的功能为查询数据、遍历数据,所以 ArrayList 是最常用的集合

  2. LinkedList集合(双向列表)

    java.util.LinkedList 集合数据存储的结构是链表结构。方便元素添加、删除的集合

    实际开发中对一个集合元素的添加与删除经常涉及到首尾操作,LinkedList提供了大量首尾操作的方法。这些方法我们作为了解即可:

    public void addFirst(E e) :将指定元素插入此列表的开头 public void addLast(E e) :将指定元素添加到此列表的结尾 public E getFirst() :返回此列表的第一个元素 public E getLast() :返回此列表的最后一个元素 public E removeFirst() :移除并返回此列表的第一个元素 public E removeLast() :移除并返回此列表的最后一个元素 public E pop() :从此列表所表示的堆栈处弹出一个元素 public void push(E e) :将元素推入此列表所表示的堆栈 public boolean isEmpty() :如果列表不包含元素,则返回true

    LinkedList是List的子类,List中的方法LinkedList都是可以使用

四、Set接口
  1. HashSet集合介绍

    java.util.HashSet 是 Set 接口的一个实现类,它所存储的元素是不可重复的,并且元素都是无序的(即存取顺序不能保证不一致)。

    HashSet 是根据对象的哈希值来确定元素在集合中的存储位置,因此具有良好的存储和查找性能。保证元素唯一性的方式依赖于: hashCode 与 equals 方法

  2. HashSet集合存储数据的结构(哈希表)

    什么是哈希表呢?

    在JDK1.8之前,哈希表底层采用数组+链表实现,即使用数组处理冲突,同一hash值的链表都存储在一个数组里。但是当位于一个桶中的元素较多,即hash值相等的元素较多时,通过key值依次查找的效率较低。而JDK1.8中,哈希表存储采用数组+链表+红黑树实现,当链表长度超过阈值(8)时,将链表转换为红黑树,这样大大减少了查找时间。

    简单的来说,哈希表是由数组+链表+红黑树(JDK1.8增加了红黑树部分)实现的

HashSet存储自定义类型元素

学生类

 1 public class Student {
    
    
 2     private String name;
 3 
 4     private int age;
 5     //get/set
 6     @Override
 7     public boolean equals(Object o) {
    
    
 8         if (this == o)
 9             return true;
10         if (o == null || getClass() != o.getClass())
11             return false;
12         Student student = (Student) o;
13         return age == student.age &&
14                 Objects.equals(name, student.name);
15     }
16     @Override
17     public int hashCode() {
    
    
18         return Objects.hash(name, age);
19     }
20 }

测试类

public class HashSetDemo2 {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        //创建集合对象 该集合中存储 Student类型对象
        HashSet stuSet = new HashSet();
        //存储
        Student stu = new Student("于谦", 43);
        stuSet.add(stu);
        stuSet.add(new Student("郭德纲", 44));
        stuSet.add(new Student("于谦", 43));
        stuSet.add(new Student("郭麒麟", 23));
        stuSet.add(stu);
        for (Student stu2 : stuSet) {
    
    
            System.out.println(stu2);
        }
    }
}
/*执行结果:
Student [name=郭德纲, age=44]
Student [name=于谦, age=43]
Student [name=郭麒麟, age=23]*/

4.LinkedHashSet

我们知道HashSet保证元素唯一,可是元素存放进去是没有顺序的,那么我们要保证有序,怎么办呢?在HashSet下面有一个子java.util.LinkedHashSet ,它是链表和哈希表组合的一个数据存储结构。

演示代码如下:

 1 public class LinkedHashSetDemo {
    
    
 2     public static void main(String[] args) {
    
    
 3         Set set = new LinkedHashSet();
 4         set.add("bbb");
 5         set.add("aaa");
 6         set.add("abc");
 7         set.add("bbc");
 8 
 9         Iterator it = set.iterator();
10         while (it.hasNext()) {
    
    
11             System.out.println(it.next());
12         }
13     }
14 }
15 /*结果:
16 bbb
17 aaa
18 abc
19 bbc*/
五、Collections类
  1. Collections常用功能

    java.utils.Collections 是集合工具类,用来对集合进行操作。 常用方法如下: public static void shuffle(List list) :打乱集合顺序。 public static void sort(List list) :将集合中元素按照默认规则排序。 public static void sort(List list,Comparator ) :将集合中元素按照指定规则排序。

  2. Comparator比较器

创建一个学生类,存储到ArrayList集合中完成指定排序操作。

Student 类

public class Student{
    
    
	private String name;
	private int age;
	//构造方法
	//get/set
	//toString
}

测试类:

	public class Demo {
    
    
        public static void main(String[] args) {
    
    
// 创建四个学生对象 存储到集合中
            ArrayList list = new ArrayList();
            list.add(new Student("rose", 18));
            list.add(new Student("jack", 16));
            list.add(new Student("abc", 20));
            Collections.sort(list, new Comparator() {
    
    
                @Override
                public int compare(Student o1, Student o2) {
    
    
                    return o1.getAge()‐o2.getAge();//以学生的年龄升序
                }
            });
            for (Student student : list) {
    
    
                System.out.println(student);
            }
        }
    }
Student{
    
    name='jack', age=16}
Student{
    
    name='rose', age=18}
Student{
    
    name='abc', age=20}

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