浅谈Java中常用数据结构的实现类 Collection和Map

线性表,链表,哈希表是常用的数据结构,在进行Java开发时,JDK已经为我们提供了一系列相应的类来实现基本的数据结构。这些类均在java.util包中。本文试图通过简单的描述,向读者阐述各个类的作用以及如何正确使用这些类。

Collection
├List
│├LinkedList
│├ArrayList
│└Vector
│ └Stack
└Set
Map
├Hashtable
├HashMap
└WeakHashMap 

Collection接口

Collection是最基本的集合接口,一个Collection代表一组Object,即Collection的元素(Elements)。一些Collection允许相同的元素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。Java SDK不提供直接继承自Collection的类,Java SDK提供的类都是继承自Collection的“子接口”如List和Set。

所有实现Collection接口的类都必须提供两个标准的构造函数:无参数的构造函数用于创建一个空的Collection,有一个Collection参数的构造函数用于创建一个新的Collection,这个新的Collection与传入的Collection有相同的元素。后一个构造函数允许用户复制一个Collection。

如何遍历Collection中的每一个元素?不论Collection的实际类型如何,它都支持一个iterator()的方法,该方法返回一个迭代子,使用该迭代子即可逐一访问Collection中每一个元素。

典型的用法如下:

Iterator it = collection.iterator(); // 获得一个迭代子
    while(it.hasNext()) {
      Object obj = it.next(); // 得到下一个元素
}

由Collection接口派生的两个接口是List和Set。 
 
List接口

List是有序的Collection,使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置。用户能够使用索引(元素在List中的位置,类似于数组下标)来访问List中的元素,这类似于Java的数组。

和下面要提到的Set不同,List允许有相同的元素。

除了具有Collection接口必备的iterator()方法外,List还提供一个listIterator()方法,返回一个ListIterator接口,和标准的Iterator接口相比,ListIterator多了一些add()之类的方法,允许添加,删除,设定元素,还能向前或向后遍历。

实现List接口的常用类有LinkedList,ArrayList,Vector和Stack。 
 
LinkedList类

LinkedList实现了List接口,允许null元素。此外LinkedList提供额外的get,remove,insert方法在LinkedList的首部或尾部。这些操作使LinkedList可被用作堆栈(stack),队列(queue)或双向队列(deque)。

注意LinkedList没有同步方法。如果多个线程同时访问一个List,则必须自己实现访问同步。一种解决方法是在创建List时构造一个同步的List:

List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...)); 
 
ArrayList类

ArrayList实现了可变大小的数组。它允许所有元素,包括null。ArrayList没有同步。

size,isEmpty,get,set方法运行时间为常数。但是add方法开销为分摊的常数,添加n个元素需要O(n)的时间。其他的方法运行时间为线性。

每个ArrayList实例都有一个容量(Capacity),即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加,但是增长算法并没有定义。当需要插入大量元素时,在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。

和LinkedList一样,ArrayList也是非同步的(unsynchronized)。 
 
Vector类

Vector非常类似ArrayList,但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator,虽然和ArrayList创建的Iterator是同一接口,但是,因为Vector是同步的,当一个Iterator被创建而且正在被使用,另一个线程改变了Vector的状态(例如,添加或删除了一些元素),这时调用Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException,因此必须捕获该异常。 
 
Stack 类

Stack继承自Vector,实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。基本的push和pop方法,还有peek方法得到栈顶的元素,empty方法测试堆栈是否为空,search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。 
 
Set接口

Set是一种不包含重复的元素的Collection,即任意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false,Set最多有一个null元素。

很明显,Set的构造函数有一个约束条件,传入的Collection参数不能包含重复的元素。

请注意:必须小心操作可变对象(Mutable Object)。如果一个Set中的可变元素改变了自身状态导致Object.equals(Object)=true将导致一些问题。 
 
Map接口

请注意,Map没有继承Collection接口,Map提供key到value的映射。一个Map中不能包含相同的key,每个key只能映射一个value。Map接口提供3种集合的视图,Map的内容可以被当作一组key集合,一组value集合,或者一组key-value映射。 
 
Hashtable类

Hashtable实现Map接口,实现一个key-value映射的哈希表。任何非空(non-null)的对象都可作为key或者value。

添加数据使用put(key, value),取出数据使用get(key),这两个基本操作的时间开销为常数。

Hashtable通过initial capacity和load factor两个参数调整性能。通常缺省的load factor 0.75较好地实现了时间和空间的均衡。增大load factor可以节省空间但相应的查找时间将增大,这会影响像get和put这样的操作。

使用Hashtable的简单示例如下,将1,2,3放到Hashtable中,他们的key分别是”one”,”two”,”three”:

Hashtable numbers = new Hashtable();
numbers.put(“one”, new Integer(1));
numbers.put(“two”, new Integer(2));
numbers.put(“three”, new Integer(3));

要取出一个数,比如2,用相应的key:

Integer n = (Integer)numbers.get(“two”);
System.out.println(“two = ” + n);

由于作为key的对象将通过计算其散列函数来确定与之对应的value的位置,因此任何作为key的对象都必须实现hashCode和equals方法。hashCode和equals方法继承自根类Object,如果你用自定义的类当作key的话,要相当小心,按照散列函数的定义,如果两个对象相同,即obj1.equals(obj2)=true,则它们的hashCode必须相同,但如果两个对象不同,则它们的hashCode不一定不同,如果两个不同对象的hashCode相同,这种现象称为冲突,冲突会导致操作哈希表的时间开销增大,所以尽量定义好的hashCode()方法,能加快哈希表的操作。

如果相同的对象有不同的hashCode,对哈希表的操作会出现意想不到的结果(期待的get方法返回null),要避免这种问题,只需要牢记一条:要同时复写equals方法和hashCode方法,而不要只写其中一个。

Hashtable是同步的。 
 
HashMap类

HashMap和Hashtable类似,不同之处在于HashMap是非同步的,并且允许null,即null value和null key。,但是将HashMap视为Collection时(values()方法可返回Collection),其迭代子操作时间开销和HashMap的容量成比例。因此,如果迭代操作的性能相当重要的话,不要将HashMap的初始化容量设得过高,或者load factor过低。 
 
WeakHashMap类

WeakHashMap是一种改进的HashMap,它对key实行“弱引用”,如果一个key不再被外部所引用,那么该key可以被GC回收。 
 
总结

如果涉及到堆栈,队列等操作,应该考虑用List,对于需要快速插入,删除元素,应该使用LinkedList,如果需要快速随机访问元素,应该使用ArrayList。

Java.util.Collections类包

java.util.Collections类包含很多有用的方法,可以使程序员的工作变得更加容易,但是这些方法通常都没有被充分地利用。Javadoc给出Collections类最完整的描述:“这一个类包含可以操作或返回集合的专用静态类。
” 1.2 所含方法
Iterator, ArrayList, Elements, Buffer, Map,Collections

列子:

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.List; 

public class CollectionsSort {
public CollectionsSort() { 

} 

public static void main(String[] args) {
double array[] = {111, 111, 23, 456, 231 };
List list = new ArrayList();
List li = new ArrayList();
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
list.add(new Double(array[i]));
//list.add(""+array[i]);
}
double arr[] = {111};
for(int j=0;j<arr.length;j++){
li.add(new Double(arr[j]));
}
} 

2. 具体操作

1) 排序(Sort)

使用sort方法可以根据元素的自然顺序对指定列表按升序进行排序。列表中的所有元素都必须实现 Comparable 接口。此列表内的所有元素都必须是使用指定比较器可相互比较的

double array[] = {112, 111, 23, 456, 231 };
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
list.add(new Double(array[i]));
}
Collections.sort(list);
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
 System.out.println(li.get(i));
}
//结果:112,111,23,456,231

2) 混排(Shuffling)

混排算法所做的正好与 sort 相反: 它打乱在一个 List 中可能有的任何排列的踪迹。也就是说,基于随机源的输入重排该 List, 这样的排列具有相同的可能性(假设随机源是公正的)。这个算法在实现一个碰运气的游戏中是非常有用的。例如,它可被用来混排代表一副牌的 Card 对象的一个 List 。另外,在生成测试案例时,它也是十分有用的。

Collections.Shuffling(list)
double array[] = {112, 111, 23, 456, 231 };
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
list.add(new Double(array[i]));
}
Collections.shuffle(list);
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
 System.out.println(li.get(i));
}
//结果:112,111,23,456,231

3) 反转(Reverse)

使用Reverse方法可以根据元素的自然顺序对指定列表按降序进行排序。

Collections.reverse(list)
double array[] = {112, 111, 23, 456, 231 };
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
list.add(new Double(array[i]));
}
Collections. reverse (list);
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
 System.out.println(li.get(i));
}
//结果:231,456,23,111,112
4) 替换所以的元素(Fill)
使用指定元素替换指定列表中的所有元素。
String str[] = {"dd","aa","bb","cc","ee"};
for(int j=0;j<str.length;j++){
li.add(new String(str[j]));
}
Collections.fill(li,"aaa");
for (int i = 0; i < li.size(); i++) {
System.out.println("list[" + i + "]=" + li.get(i)); 

}
//结果:aaa,aaa,aaa,aaa,aaa

5) 拷贝(Copy)

用两个参数,一个目标 List 和一个源 List, 将源的元素拷贝到目标,并覆盖它的内容。目标 List 至少与源一样长。如果它更长,则在目标 List 中的剩余元素不受影响。

Collections.copy(list,li): 后面一个参数是目标列表 ,前一个是源列表

double array[] = {112, 111, 23, 456, 231 };
List list = new ArrayList();
List li = new ArrayList();
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
list.add(new Double(array[i]));
}
double arr[] = {1131,333};
String str[] = {"dd","aa","bb","cc","ee"};
for(int j=0;j<arr.length;j++){
li.add(new Double(arr[j]));
}
Collections.copy(list,li);
for (int i = 0; i <list.size(); i++) {
System.out.println("list[" + i + "]=" + list.get(i));
}
//结果:1131,333,23,456,231 

6) 返回Collections中最小元素(min)

根据指定比较器产生的顺序,返回给定 collection 的最小元素。collection 中的所有元素都必须是通过指定比较器可相互比较的

Collections.min(list)
double array[] = {112, 111, 23, 456, 231 };
List list = new ArrayList();
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
list.add(new Double(array[i]));
}
Collections.min(list);
for (int i = 0; i <list.size(); i++) {
System.out.println("list[" + i + "]=" + list.get(i));
}
//结果:23

7) 返回Collections中最小元素(max)

根据指定比较器产生的顺序,返回给定 collection 的最大元素。collection 中的所有元素都必须是通过指定比较器可相互比较的

Collections.max(list)
double array[] = {112, 111, 23, 456, 231 };
List list = new ArrayList();
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
list.add(new Double(array[i]));
}
Collections.max(list);
for (int i = 0; i <list.size(); i++) {
System.out.println("list[" + i + "]=" + list.get(i));
}
//结果:456

8) lastIndexOfSubList

返回指定源列表中最后一次出现指定目标列表的起始位置

int count = Collections.lastIndexOfSubList(list,li);
double array[] = {112, 111, 23, 456, 231 };
List list = new ArrayList();
List li = new ArrayList();
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
list.add(new Double(array[i]));
}
double arr[] = {111};
String str[] = {"dd","aa","bb","cc","ee"};
for(int j=0;j<arr.length;j++){
li.add(new Double(arr[j]));
}
Int locations = Collections. lastIndexOfSubList (list,li);
System.out.println(“===”+ locations);
//结果 3

9) IndexOfSubList

返回指定源列表中第一次出现指定目标列表的起始位置

int count = Collections.indexOfSubList(list,li);
double array[] = {112, 111, 23, 456, 231 };
List list = new ArrayList();
List li = new ArrayList();
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
list.add(new Double(array[i]));
}
double arr[] = {111};
String str[] = {"dd","aa","bb","cc","ee"};
for(int j=0;j<arr.length;j++){
li.add(new Double(arr[j]));
}
Int locations = Collections.indexOfSubList(list,li);
System.out.println(“===”+ locations);
//结果 1

10) Rotate

根据指定的距离循环移动指定列表中的元素
Collections.rotate(list,-1);
如果是负数,则正向移动,正数则方向移动

double array[] = {112, 111, 23, 456, 231 };
List list = new ArrayList();
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
list.add(new Double(array[i]));
}
Collections.rotate(list,-1);
for (int i = 0; i <list.size(); i++) {
System.out.println("list[" + i + "]=" + list.get(i));
}
//结果:111,23,456,231,112 

以上这篇浅谈Java中常用数据结构的实现类 Collection和Map就是小编分享给大家的全部内容了,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持我们。

(0)

相关推荐

  • Java数据结构及算法实例:选择排序 Selection Sort

    /** * 选择排序的思想: * 每次从待排序列中找到最小的元素, * 然后将其放到待排的序列的最左边,直到所有元素有序 * * 选择排序改进了冒泡排序,将交换次数从O(N^2)减少到O(N) * 不过比较次数还是O(N) */ package al; public class SelectSort { public static void main(String[] args) { SelectSort selectSort = new SelectSort(); int[] elements

  • java数据结构与算法之插入算法实现数值排序示例

    本文实例讲述了java数据结构与算法之插入算法实现数值排序.分享给大家供大家参考,具体如下: 写在这里做个纪念,关键是要理解插入点,在插入点,初始的in和out都在这个插入点,然后通过in自减对数组进行重新排序 public static void insertSort(){ for(int out=1; out<a.length; out++){ int temp = a[out]; int in = out; while(in>0&& a[in-1]>temp){ a

  • 剖析Java中HashMap数据结构的源码及其性能优化

    存储结构 首先,HashMap是基于哈希表存储的.它内部有一个数组,当元素要存储的时候,先计算其key的哈希值,根据哈希值找到元素在数组中对应的下标.如果这个位置没有元素,就直接把当前元素放进去,如果有元素了(这里记为A),就把当前元素链接到元素A的前面,然后把当前元素放入数组中.所以在Hashmap中,数组其实保存的是链表的首节点.下面是百度百科的一张图: 如上图,每个元素是一个Entry对象,在其中保存了元素的key和value,还有一个指针可用于指向下一个对象.所有哈希值相同的key(也就

  • java 数据结构二叉树的实现代码

    1. 二叉树接口 public interface BinaryTreeInterface<T> { public T getRootData(); public int getHeight(); public int getNumberOfRoot(); public void clear(); public void setTree(T rootData); // 用rootData设置树 public void setTree(T rootData,BinaryTreeInterface

  • Java模拟栈和队列数据结构的基本示例讲解

    栈和队列: 一般是作为程序员的工具,用于辅助构思算法,生命周期较短,运行时才被创建: 访问受限,在特定时刻,只有一个数据可被读取或删除: 是一种抽象的结构,内部的实现机制,对用户不可见,比如用数组.链表来实现栈. 模拟栈结构 同时,只允许一个数据被访问,后进先出 对于入栈和出栈的时间复杂度都为O(1),即不依赖栈内数据项的个数,操作比较快 例,使用数组作为栈的存储结构 public class StackS<T> { private int max; private T[] ary; priv

  • java 数据结构 冒泡排序实现代码

    冒泡(Bubble Sort)排序的基本思想是:将待排序的数组看作从上倒下排列,把关键字较小的记录看作较轻的,关键字较大的看作较重的,较小的关键字的值看作是水中的气泡向上浮,较大的关键字如水中的石块向下沉,当气泡都浮到相应的位置的时候排序结束. 算法性能分析 (1)      时间复杂素.总的一定此次数为3/2(n-1)*n (2)      空间复杂度.仅用了一个辅助单元空间复杂度为O(1) (3)      算法的稳定性.冒泡排序是一种稳定的排序算法 /* * Kiss_My_Love *

  • 用Java代码实现栈数据结构的基本方法归纳

    链式实现: 在栈的一段添加和删除元素,在栈中维护一个指向栈顶的结点和一个count变量指示栈的大小: private LinearNode top; //指向栈顶 private int count;//标记栈的大小 每次出栈和压栈在链表的表头:(也可以再表尾,实现方式不一样而已) top--->元素1--->元素2--->元素3......... 实现(附带测试main): LinkedStack package Stack; import Bag.LinearNode; //为了重点

  • java数据结构与算法之双向循环队列的数组实现方法

    本文实例讲述了java数据结构与算法之双向循环队列的数组实现方法.分享给大家供大家参考,具体如下: 需要说明的是此算法我并没有测试过,这里给出的相当于伪代码的算法思想,所以只能用来作为参考! package source; public class Deque { private int maxSize; private int left; private int right; private int nItems; private long[] myDeque; //constructor p

  • Java中二叉树数据结构的实现示例

    来看一个具体的习题实践: 题目 根据二叉树前序遍历序列例如:7,-7,8,#,#,-3,6,#,9,#,#,#,-5,#,#,构建二叉树,并且用前序.中序.后序进行遍历 代码 import java.util.Scanner; public class BinaryTree { public static String[] str; public static int count; /** * 静态内部类,定义二叉树节点 */ static class TreeNode { public Str

  • 浅谈Java中常用数据结构的实现类 Collection和Map

    线性表,链表,哈希表是常用的数据结构,在进行Java开发时,JDK已经为我们提供了一系列相应的类来实现基本的数据结构.这些类均在java.util包中.本文试图通过简单的描述,向读者阐述各个类的作用以及如何正确使用这些类. Collection ├List │├LinkedList │├ArrayList │└Vector │ └Stack └Set Map ├Hashtable ├HashMap └WeakHashMap Collection接口 Collection是最基本的集合接口,一个C

  • 浅谈Java中几个常用集合添加元素的效率

    初始化需要进行比较的集合,统一增加10万个元素,获取整个过程的执行时间. 1.List集合增加元素 private static void testList() { List<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); long startTime = System.currentTimeMillis(); // 获取开始时间 for (int i = 0; i < 100000; i++) { list.add(i); } long

  • 浅谈java中的一维数组、二维数组、三维数组、多维数组

    这个数组可以看做新手学习,从一维数组 到 多维 数组 循环渐进,其实看起也很简单,一看便知,众所周知,一维.二维或许经常用到,用到二维以上应该就很少了. public class test { public static void main(String[] args) { /*一维数组*/ int num[] = {0,1,2}; /*下面输出 3 行数据,0 ~ 2*/ for (int i = 0; i < num.length; i++) { System.out.println("

  • 浅谈java中的路径表示

    1.路径分隔符常用 \\和/两种 2.IO读取文件是可以使用绝对路径和相对路径 使用相对路径是,路径起点为当前项目所文件夹(.) 如需要表示为子路径形式,为 FileReader in=new FileReader(".\\src\\Sample_7_4\\Hello.java"); //建立文件输入流 如使用根路径在不需出现(.) FileWriter out=new FileWriter("Hello.txt",true); 也可出现 FileWriter ou

  • 浅谈Java中的atomic包实现原理及应用

    1.同步问题的提出 假设我们使用一个双核处理器执行A和B两个线程,核1执行A线程,而核2执行B线程,这两个线程现在都要对名为obj的对象的成员变量i进行加1操作,假设i的初始值为0,理论上两个线程运行后i的值应该变成2,但实际上很有可能结果为1. 我们现在来分析原因,这里为了分析的简单,我们不考虑缓存的情况,实际上有缓存会使结果为1的可能性增大.A线程将内存中的变量i读取到核1算数运算单元中,然后进行加1操作,再将这个计算结果写回到内存中,因为上述操作不是原子操作,只要B线程在A线程将i增加1的

  • 浅谈java中BigDecimal类的简单用法

    一.BigDecimal概述 ​ Java在java.math包中提供的API类BigDecimal,用来对超过16位有效位的数进行精确的运算.双精度浮点型变量double可以处理16位有效数,但在实际应用中,可能需要对更大或者更小的数进行运算和处理.一般情况下,对于那些不需要准确计算精度的数字,我们可以直接使用Float和Double处理,但是Double.valueOf(String) 和Float.valueOf(String)会丢失精度.所以开发中,如果我们需要精确计算的结果,则必须使用

  • 浅谈Java 中的单元测试

    单元测试编写 Junit 单元测试框架 对于Java语言而言,其单元测试框架,有Junit和TestNG这两种, 下面是一个典型的JUnit测试类的结构 package com.example.demo; import org.junit.jupiter.api.*; import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*; @DisplayName("售票器类型测试") class DemoTest { // 定义测试的实例 private

  • 浅谈Java中String的常用方法

    String中常用的方法,我以代码的形式,来说明这些常用的方法. @Test public void test1(){ //1.返回字符串的长度 String s1 = "helloworld"; System.out.println(s1.length()); //2.返回某索引处的字符 System.out.println(s1.charAt(1)); //3.判断字符串是否是空字符串 System.out.println(s1.isEmpty()); //4.将String中的所

  • 浅谈Java中IO和NIO的本质和区别

    IO的本质 IO的作用就是从外部系统读取数据到java程序中,或者把java程序中输出的数据写回到外部系统.这里的外部系统可能是磁盘,网络流等等. 因为对所有的外部数据的处理都是由操作系统内核来实现的,对于java应用程序来说,只是调用操作系统中相应的接口方法,从而和外部数据进行交互. 所有IO的本质就是对Buffer的处理,我们把数据放入Buffer供系统写入外部数据,或者从系统Buffer中读取从外部系统中读取的数据.如下图所示: 用户空间也就是我们自己的java程序有一个Buffer,系统

  • 浅谈Java中Properties类的详细使用

    目录 一.Properties 类 二.打印JVM参数 三.打印自定义.properties文件中的值 3.1.list输出到控制台用绝对路径加载 3.2.propertyNames输出getClass()加载 3.3.stringPropertyNames输出getClassLoader加载(推荐) 四.获取值getProperties 五.写入到Properties文件 5.1.普通写入,中文时乱码 5.2.解决乱码写入的问题 六.加载和导出到xml配置文件 6.1.导出到.xml配置文件s

随机推荐