Java语言——List集合、Set集合

1. List接口介绍

List接口特点：

1. 它是一个元素存取有序的集合。
2. 它是一个带有索引的集合。
3. 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。

• 主要方法：
  • 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。

package com.itheima.demo;

import java.util.*;

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("朱宇翔");
        list.add("范程");
        list.add("田丰铭");
        System.out.println(list);
        list.add(2,"刘景亮");
        System.out.println(list);
        String add = list.get(2);
        System.out.println(add);
        String remove = list.remove(1);
        System.out.println(list);
        String set = list.set(2,"马新航");
        System.out.println(list);
    }
}

1.1 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。

这儿有之前的ArrayList集合，请点击Java——Collection集合、Iterator迭代接口 以及 增强for循环

1.2 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。
在开发时，LinkedList集合也可以作为堆栈，队列的结构使用

LinkedList是一个双向链表，那么双向链表是什么样子的呢，我们用个图了解下

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，而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。

package com.itheima.demo;

import java.util.LinkedList;

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        list.add("范程");
        list.add("田丰铭");
        System.out.println(list);
        list.addFirst("朱宇翔");
        list.addLast("刘景亮");
        System.out.println(list);
        list.push("马新航");
        System.out.println(list);
        list.pop();
        System.out.println(list);
        list.add("雷金鹏");
        int num = list.size();
        for (int i=0; i<num;i++){
            if (!list.isEmpty()) {
                list.removeLast();
            }
        }
        System.out.println(list);
    }
}

2. Set接口

java.util.Set接口和java.util.List接口一样，同样继承自Collection接口，它与Collection接口中的方法基本一致，并没有对Collection接口进行功能上的扩充，只是比Collection接口更加严格了。与List接口不同的是，Set接口中元素无序，并且都会以某种规则保证存入的元素不出现重复。

tips:Set集合取出元素的方式可以采用：迭代器、增强for。

2.1 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(即存取顺序不一致)

java.util.HashSet底层的实现其实是一个java.util.HashMap支持

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

我们先来使用一下Set集合存储，看下现象，再进行原理的讲解:

public class HashSetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建 Set集合
        HashSet<String>  set = new HashSet<String>();

        //添加元素
        set.add(new String("cba"));
        set.add("abc");
        set.add("bac"); 
        set.add("cba");  
        //遍历
        for (String name : set) {
            System.out.println(name);//cba abc bac
        }
    }
}

根据结果我们发现字符串"cba"只存储了一个，也就是说重复的元素set集合不存储。

2.1.1 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，即使用链表处理冲突，同一hash值的链表都存储在一个链表里。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，当链表长度超过数值（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，如下图所示。

看到这张图就有人要问了，这个是怎么存储的呢？

为了方便大家的理解我们结合一个存储流程图来说明一下：

总而言之，JDK1.8引入红黑树大程度优化了HashMap的性能，那么对于我们来讲保证HashSet集合元素的唯一，其实就是根据对象的hashCode和equals方法来决定的。如果我们往集合中存放自定义的对象，那么保证其唯一，就必须复写hashCode和equals方法建立属于当前对象的比较方式。

2.1.2 HashSet存储自定义类型元素

给HashSet中存放自定义类型元素时，需要重写对象中的hashCode和equals方法，建立自己的比较方式，才能保证HashSet集合中的对象唯一

package com.itheima.demo;

import java.util.HashSet;
import java.util.Objects;

class Student{
    private String name;
    private int age;

    public Student(){}
    public Student(String name,int age){
        this.name=name;
        this.age=age;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }


    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Student student = (Student) o;
        return age == student.age && Objects.equals(name, student.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age);
    }
}

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象   该集合中存储 Student类型对象
        HashSet<Student> stuSet = new HashSet<Student>();
        //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);
            /*Student{name='郭德纲', age=44}
			Student{name='于谦', age=43}
			Student{name='郭麒麟', age=23}*/
        }
    }
}

2.2 LinkedHashSet

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下面有一个子类java.util.LinkedHashSet，它是链表和哈希表组合的一个数据存储结构。

public class LinkedHashSetDemo {
	public static void main(String[] args) {
		Set<String> set = new LinkedHashSet<String>();
		set.add("bbb");
		set.add("aaa");
		set.add("abc");
		set.add("bbc");
        Iterator<String> it = set.iterator();
		while (it.hasNext()) {
			System.out.println(it.next());
			//  bbb aaa abc bbc
		}
	}
}