数据结构

数据结构是一种用于实现集合的基本编程结构

java中的集合框架图：

-集合接口：6个接口（短虚线表示），表示不一样集合类型，是集合框架的基础。

-抽象类：5个抽象类（长虚线表示），对集合接口的部分实现。可扩展为自定义集合类。

-实现类：8个实现类（实线表示），对接口的具体实现。

2.Java 容器类介绍

① Java容器类均可以自动地调整本身的尺寸。

② Collection 接口是一组容许重复的对象。

③ Set 接口继承 Collection，不容许重复，使用本身内部的一个排列机制。

④ List 接口继承 Collection，容许重复，以元素安插的次序来放置元素，不会从新排列。

⑤ Map接口是一组成对的键－值对象，即所持有的是key-value pairs。Map中不能有重复的key。拥有本身的内部排列机制。

3.Collection 接口

基本操做

-增长元素add(Object obj); addAll(Collection c);

-删除元素 remove(Object obj); removeAll(Collection c);

-求交集 retainAll(Collection c);

Collection是最基本的集合接口，全部实现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建立一个空的Collection，有一个 Collection参数的构造函数用于建立一个新的Collection，这个新的Collection与传入的Collection有相同类型的元素。

import java.util.ArrayList; import java.util.Arrays; import java.util.Collection; import java.util.Collections; import java.util.List; public class AddingGroups {     public static void main(String[] args) {        Collection<Integer> collection = new ArrayList<Integer>(Arrays. asList(               1, 2, 3, 4, 5));        Integer[] moreInts={6,7,8,9,10};        collection.addAll(Arrays. asList(moreInts));        for (Integer i : collection)            System. out.print(i + ",");     } }

结果：

1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,

这里展现了Collection接口的2个用法，首先，Collection构造函数接受另外一个Collection（List）做为参数，使其初始化。接着，调用addAll()方法添加元素，注意，该方法只接受另外一个Collection做为参数。

此外，必须注意，Collection接口不提供随机访问元素的get()方法。由于Collection包括Set，而Set本身维护内部顺序。若是想检查Collection中的元素，那就必须使用迭代器。

4.List 接口

4.1 List 接口

　　List是有序的Collection，使用此接口可以精确的控制每一个元素插入的位置。用户可以使用索引（元素在List中的位置，相似于数组下标）来访问List中的元素，这相似于Java的数组。

和下面要提到的Set不一样，List容许有相同的元素。

除了具备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，容许添加，删除，设定元素， 还能向前或向后遍历。

 

4.2 LinkedList 类

LinkedList实现了List接口，容许null元素。此外LinkedList提供额外的get，remove，insert方法在 LinkedList的首部或尾部。这些操做使LinkedList可被用做堆栈（stack），队列（queue）或双向队列（deque）。此实现不是同步的。

 

4.3 ArrayList 类

ArrayList实现了可变大小的数组。它容许全部元素，包括null。

size，isEmpty，get，set方法运行时间为常数。可是add方法开销为分摊的常数，添加n个元素须要O(n)的时间。其余的方法运行时间为线性。

每一个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长，可是增加算法并无定义。当须要插入大量元素时，在插入前能够调用ensureCapacity方法来增长ArrayList的容量以提升插入效率。此实现不是同步的。

 

5.Set 接口

5.1 Set 接口

Set具备和Collection彻底同样的接口，没有任何额外的功能。它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：必须当心操做可变对象（Mutable Object）。若是一个Set中的可变元素改变了自身状态致使Object.equals(Object)=true将致使一些问题。

 

5.2 HashSet

此类实现Set 接口，由哈希表（其实是一个 HashMap 实例）支持。它不保证 set 的迭代顺序；特别是它不保证该顺序恒久不变。此类容许使用 null 元素。此类为基本操做提供了稳定性能，此实现不是同步的。

 

5.3 LinkedHashSet

具备可预知迭代顺序的Set 接口的哈希表和连接列表实现。此实现与HashSet的不一样之处在于，它维护着一个运行于全部条目的双重连接列表。此连接列表定义了迭代顺序，即按照将元素插入到set中的顺序（插入顺序）进行迭代。注意，插入顺序不受在set中从新插入的元素影响。此实现不是同步的。

 

5.4 TreeSet

基于TreeMap的NavigableSet实现。使用元素的天然顺序对元素进行排序，或者根据建立set时提供的 Comparator 进行排序，具体取决于使用的构造方法。此实现为基本操做（add、remove 和 contains）提供受保证的 log(n) 时间开销。此实现不是同步的。

6.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，每一个key只能映射一个 value。Map接口提供3种集合的视图，Map的内容能够被看成一组key集合，一组value集合，或者一组key-value映射。

 

6.1 WeakHashMap

以弱键实现的基于哈希表的Map。在WeakHashMap中，当某个键再也不正常使用时，将自动移除其条目。更精确地说，对于一个给定的键，其映射的存在并不阻止垃圾回收器对该键的丢弃，这就使该键成为可终止的，被终止，而后被回收。丢弃某个键时，其条目从映射中有效地移除，所以，该类的行为与其余的Map实现有所不一样。此实现不是同步的。

 

6.2 TreeMap

该映射根据其键的天然顺序进行排序，或者根据建立映射时提供的Comparator进行排序，具体取决于使用的构造方法。此实现不是同步的。

 

6.3 HashMap

基于哈希表的Map接口的实现。此实现提供全部可选的映射操做，并容许使用 null 值和 null 键。（除了非同步和容许使用null以外，HashMap 类与 Hashtable 大体相同。）此类不保证映射的顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变。此实现不是同步的。

 

6.4 SortedMap

进一步提供关于键的整体排序的Map。该映射是根据其键的天然顺序进行排序的，或者根据一般在建立有序映射时提供的Comparator进行排序。对有序映射的collection 视图（由 entrySet、keySet 和 values 方法返回）进行迭代时，此顺序就会反映出来。要采用此排序方式，还须要提供一些其余操做（此接口是 SortedSet 的对应映射）。

7. 集合类性能效率总结

注意，这里展现的类都是非线程安全的。若是须要考虑线程安全，应该使用ConcurrentMap,CopyOnWriteArrayList,CopyOnWriteArraySet等。

接口	实现类	保持插入顺序	可重复	排序	使用说明
List	ArrayList	Y	Y	N	长于随机访问元素；但插入、删除元素较慢（数组特性）。
	LinkedList	Y	Y	N	插入、删除元素较快，但随即访问较慢（链表特性）。
Set	HashSet	N	N	N	使用散列，最快的获取元素方法。
	TreeSet	N	N	Y	将元素存储在红-黑树数据结构中。默认为升序。
	LinkedHashSet	Y	N	N	使用散列，同时使用链表来维护元素的插入顺序。
Map	HashMap	N	N	N	使用散列，提供最快的查找技术。
	TreeMap	N	N	Y	默认按照比较结果的升序保存键。
	LinkedHashMap	Y	N	N	按照插入顺序保存键，同时使用散列提升查找速度。

总结

① 若是涉及到堆栈，队列等操做，应该考虑用List。若是要进行大量的随机访问，应使用ArrayList；若是常常进行插入与删除操做，用使用LinkedList。

② HashMap设计用来快速访问；而TreeMap保持“键”始终处于排序状态，因此没有HashMap快。LinkedHashMap保持元素插入的顺序，可是也经过散列提供了快速访问能力。

③ Set不接受重复元素。HashSet提供最快的查询速度，而TreeSet保持元素处于排序状态。LinkedHashSet以插入顺序保存元素。

④ 对哈希表的操做，做为key的对象要正确重写equals和hashCode方法。

⑤ 尽可能返回接口而非实际的类型（针对抽象编程），如返回List而非ArrayList，这样若是之后须要将ArrayList换成LinkedList时，客户端代码不用改变。

⑥ 程序中不该该使用过期的Vector\Hashtable\Stack。

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