java中经常使用的数据结构--Collection接口及其子类

        

　　java中有几种经常使用的数据结构，主要分为Collection和map两个主要接口（接口只提供方法，并不提供实现），而程序中最终使用的数据结构是继承自这些接口的数据结构类。　

1、集合和数组的区别

   

 

 2、Collection集合和Map集合

   

3、Collection接口

 一、定义

public interface Collection<E> extends Iterable<E> {}

它是一个接口，是高度抽象出来的集合，它包含了集合的基本操做：添加、删除、清空、遍历(读取)、是否为空、获取大小、是否保护某元素等等。

Collection接口的全部子类(直接子类和间接子类)都必须实现2种构造函数：不带参数的构造函数 和 参数为Collection的构造函数。带参数的构造函数，能够用来转换Collection的类型。

二、Collection集合的API

4、List

一、定义：

　　List是一个继承于Collection的接口，即List是集合中的一种。List是有序的队列，List中的每个元素都有一个索引；第一个元素的索引值是0，日后的元素的索引值依次+1。和Set不一样，List中容许有重复的元素。

public interface List<E> extends Collection<E> {}

二、List接口的实现类

（1）ArrayList：底层数据结构是数组，查询快，增删慢，线程不安全，效率高，能够存储重复元素
（2）LinkedList 底层数据结构是链表，查询慢，增删快，线程不安全，效率高，能够存储重复元素
（3）Vector:底层数据结构是数组，查询快，增删慢，线程安全，效率低，能够存储重复元素

三、List接口的方法：既然List是继承于Collection接口，它天然就包含了Collection中的所有函数接口；因为List是有序队列，它也额外的有本身的API接口。

    

Arraylist：
　　优势：ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构,由于地址连续，一旦数据存储好了，查询操做效率会比较高（在内存里是连着放的）。
　　缺点：由于地址连续， ArrayList要移动数据,因此插入和删除操做效率比较低。

LinkedList：
　　优势：LinkedList基于链表的数据结构,地址是任意的，因此在开辟内存空间的时候不须要等一个连续的地址，对于新增和删除操做add和remove，LinedList比较占优点。LinkedList 适用于要头尾操做或插入指定位置的场景
　　缺点：由于LinkedList要移动指针,因此查询操做性能比较低。
适用场景分析：
　　当须要对数据进行对此访问的状况下选用ArrayList，当须要对数据进行屡次增长删除修改时采用LinkedList。

5、Set集合

一、定义：Set是一个继承于Collection的接口，即Set也是集合中的一种。Set是没有重复元素的集合。

public interface Set<E> extends Collection<E> {}

二、Set的API和Collection彻底同样。

// Set的API
abstract boolean         add(E object)
abstract boolean         addAll(Collection<? extends E> collection)
abstract void             clear()
abstract boolean         contains(Object object)
abstract boolean         containsAll(Collection<?> collection)
abstract boolean         equals(Object object)
abstract int             hashCode()
abstract boolean         isEmpty()
abstract Iterator<E>     iterator()
abstract boolean         remove(Object object)
abstract boolean         removeAll(Collection<?> collection)
abstract boolean         retainAll(Collection<?> collection)
abstract int             size()
abstract <T> T[]         toArray(T[] array)
abstract Object[]         toArray()

三、实现子类

（1）HashSet : 底层数据结构采用哈希表实现，元素无序且惟一，线程不安全，效率高，能够存储null元素，元素的惟一性是靠所存储元素类型是否重写hashCode()和equals()方法来保证的，若是没有重写这两个方法，则没法保证元素的惟一性。 

a、实现惟一性：

　　存储元素首先会使用hash()算法函数生成一个int类型hashCode散列值，而后已经的所存储的元素的hashCode值比较，若是hashCode不相等，则所存储的两个对象必定不相等，此时存储当前的新的hashCode值处的元素对象；若是hashCode相等，存储元素的对象仍是不必定相等，此时会调用equals()方法判断两个对象的内容是否相等，若是内容相等，那么就是同一个对象，无需存储；若是比较的内容不相等，那么就是不一样的对象，就该存储了，此时就要采用哈希的解决地址冲突算法，在当前hashCode值处相似一个新的链表， 在同一个hashCode值的后面存储存储不一样的对象，这样就保证了元素的惟一性。

b、实现不重复

　　HashSet也同样他是使用了一种标识来肯定元素的不重复，HashSet用一种算法来保证HashSet中的元素是不重复的， HashSet采用哈希算法，底层用数组存储数据。默认初始化容量16，加载因子0.75。 

　　Object类中的hashCode()的方法是全部子类都会继承这个方法，这个方法会用Hash算法算出一个Hash（哈希）码值返回，HashSet会用Hash码值去和数组长度取模， 模（这个模就是对象要存放在数组中的位置）相同时才会判断数组中的元素和要加入的对象的内容是否相同，若是不一样才会添加进去。 

　　　　

　　覆盖hashCode()方法的原则：
　　一、必定要让那些咱们认为相同的对象返回相同的hashCode值
　　二、尽可能让那些咱们认为不一样的对象返回不一样的hashCode值，不然，就会增长冲突的几率。
　　三、尽可能的让hashCode值散列开（两值用异或运算可以使结果的范围更广）
c、HashSet的实现

　  HashSet 的实现比较简单，相关HashSet的操做，基本上都是直接调用底层HashMap的相关方法来完成，咱们应该为保存到HashSet中的对象覆盖hashCode()和equals()，由于再将对象加入到HashSet中时：

　　首先调用hashCode方法计算出对象的hash值，接着根据此hash值调用HashMap中的hash方法，获得的值& (length-1)获得该对象在hashMap的transient Entry[] table中的保存位置的索引，接着找到数组中该索引位置保存的对象，并调用equals方法比较这两个对象是否相等，若是相等则不添加；

　　注意：因此要存入HashSet的集合对象中的自定义类必须覆盖hashCode(),equals()两个方法，才能保证集合中元素不重复。在覆盖equals()和hashCode()方法时， 要使相同对象的hashCode()方法返回相同值，覆盖equals()方法再判断其内容。为了保证效率，因此在覆盖hashCode()方法时，也要尽可能使不一样对象尽可能返回不一样的Hash码值。

（2）、LinkedHashSet底层数据结构采用链表和哈希表共同实现，链表保证了元素的顺序与存储顺序一致，哈希表保证了元素的惟一性。线程不安全，效率高。

（3）、TreeSet底层数据结构采用二叉树来实现，元素惟一且已经排好序；惟一性一样须要重写hashCode和equals()方法，二叉树结构保证了元素的有序性。根据构造方法不一样，分为天然排序（无参构造）和比较器排序（有参构造）。

　　天然排序要求元素必须实现Compareable接口，并重写里面的compareTo()方法，元素经过比较返回的int值来判断排序序列，返回0说明两个对象相同，不须要存储；

　　比较器排须要在TreeSet初始化是时候传入一个实现Comparator接口的比较器对象，或者采用匿名内部类的方式new一个Comparator对象，重写里面的compare()方法；

比较：

　　一、TreeSet 是二叉树（红黑树的树据结构）实现的,Treeset中的数据是自动排好序的，不容许放入null值； 
　　二、HashSet 是哈希表实现的,HashSet中的数据是无序的，能够放入null，但只能放入一个null，二者中的值都不能重复，就如数据库中惟一约束 ；
　　三、HashSet要求放入的对象必须实现HashCode()方法，放入的对象，是以hashcode码做为标识的，而具备相同内容的String对象，hashcode是同样，因此放入的内容不能重复。可是同一个类的对象能够放入不一样的实例；

　　适用场景分析:HashSet是基于Hash算法实现的，其性能一般都优于TreeSet。为快速查找而设计的Set，咱们一般都应该使用HashSet，在咱们须要排序的功能时，咱们才使用TreeSet。

6、List和Set的比较

（1）、List,Set都是继承自Collection接口；

（2）、List特色：元素有放入顺序，元素可重复 ；Set特色：元素无放入顺序，元素不可重复，重复元素会覆盖掉；

（3）、Set：检索元素效率低下，删除和插入效率高，插入和删除不会引发元素位置改变。 
　　　  List：和数组相似，List能够动态增加，查找元素效率高，插入删除元素效率低，由于会引发其余元素位置改变。 

 

原文：https://blog.csdn.net/feiyanaffection/article/details/81394745
http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3308513.html