［Java集合类］集合框架以及背后的数据结构

左手的ㄟ右手 2023-06-17 04:59 29阅读 0赞

预备知识

**什么是数据结构？**

组织大量的数据－－增删改查

**什么是集合类？**

Java提供的一套现成的类，实现了常用的数据结构

# **Java集合框架** #

(Java Collection Framework)：又被称为容器container是定义在java.util包下的一组接口interfaces和其实现类 classes

**为什么要实现集合框架？**

将多个元素 element 置于一个单元中，用于对这些元素进行**快速、便捷的存储 store 、检索  
retrieve 、管理 manipulate** ，即平时我们俗称的增删查改 CRUD 。

笔试面试题

**Java中常用集合类及对应的数据结构**

ArrayList:顺序表

LinkedList:链表

TreeSet/TreeMap：二叉搜索树

HashSet/HashMap:哈希表

PriorityQueue:堆（二叉树）

## 接口interfaces ##

**collection:用来管理和存储一组对象(Objects)，这些对象一般称为元素**

Set : 元素不能重复，背后隐含着查找/搜索的语义

SortedSet : 一组有序的不能重复的元素

List : 线性结构

Queue : 队列

Deque : 双端队列

**Ｍap:键值对(key-value-Pair)，根据key来查找value**

## １Collection接口： ##

实例化时需要通过一个具体类(例如ArrayList类）来实现此接口

Collection<String> coolection=new ArrayList<>();

### 1.1Collection常用方法 ###

boolean add(E e)－－将元素e放入集合中

collection.add("第一个元素");

void clear()－－删除集合中的所有元素

boolean isEmpty()－－判断集合是否有空元素

boolean remove(Object e)－－如果元素e出现在集合中，删除

int size()－－返回集合中元素的个数

Object\[\] toArray－－返回一个装有所有集合元素的数组

//使用toArray()--返回一个装有集合所有元素的数组
            Object[] array=collection.toArray();
            System.out.println( "装有集合所有元素的数组:"+Arrays.toString(array));

contains()－－查询是否包含该元素

//使用contains()方法-----是否包含某元素
            boolean ret=collection.contains("第一个元素");
            System.out.println("集合是否包含该元素？（true包含，false不包含):"+ret);

代码实现：

package package1127;
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.Arrays;
    import java.util.Collection;
    public class TestCollection {
        public static void main(String[] args) {
            //泛型语法，集合中保存的是String类型的若干个对象
            //本身是ArrayList<String>类型
            Collection<String> collection=new ArrayList<>();//创建Collection实例，Collection接口实现的子类
            //使用isEmpty()－－判断集合是否为空
            // 使用size()－－返回集合元素的个数
            System.out.println("集合是否为空？（true为空，false不为空）："+collection.isEmpty());
            System.out.println("集合中元素的个数为："+collection.size());
            //使用add(＂被添加的元素＂)--添加一个元素进入集合中
            collection.add("第一个元素");
            collection.add("第二个元素");
            collection.add("第三个元素");
            System.out.println("集合是否为空？（true为空，false不为空）："+collection.isEmpty());
            System.out.println("集合中元素的个数为："+collection.size());
            //使用toArray()--返回一个装有集合所有元素的数组
            Object[] array=collection.toArray();
            System.out.println( "装有集合所有元素的数组:"+Arrays.toString(array));
            //foreach遍历集合类
            System.out.println("foreach遍历集合类：");
            for(String s:collection){
                System.out.println(s);
            }
            //使用contains()方法-----是否包含某元素
            boolean ret=collection.contains("第一个元素");
            System.out.println("集合是否包含该元素？（true包含，false不包含):"+ret);
            //remove()---删除方法
            System.out.println("删除第二个元素：");
            collection.remove("第二个元素");
            for(String s:collection){
                System.out.println(s);
            }
        }
    }
    //输出：
    /*
    集合是否为空？（true为空，false不为空）：true
    集合中元素的个数为：0
    集合是否为空？（true为空，false不为空）：false
    集合中元素的个数为：3
    装有集合所有元素的数组:[第一个元素, 第二个元素, 第三个元素]
    foreach遍历集合类：
    第一个元素
    第二个元素
    第三个元素
    集合是否包含该元素？（true包含，false不包含):true
    删除第二个元素：
    第一个元素
    第三个元素
    */

1.2遍历集合类

**foreach**语法可以和很多类搭配，只要这个类实现了**iterable接口**，就可以使用

//foreach遍历集合类
            System.out.println("foreach遍历集合类：");
            for(String s:collection){
                System.out.println(s);
            }

# 2Map接口 #

存的是键值对

Map根据key可以映射到value但是根据value无法映射到key

## 2.1常用方法： ##

boolean isEmpty()

int size()

put(key,value)－－插入键值对,**put方法如果key已经存在，新的value就会覆盖掉旧的value**

//使用put("key","value")--插入键值对
            map.put("小酒窝","林俊杰");

get（key）－－返回value(根据key查找value)，**key不存在就返回null**，无默认value

getOrdefault(key,defaultValue)－－返回value,如果不存在key时，有**默认value值，为defaultValue**

//使用get（＂key＂）--根据key查找value
            System.out.println(map.get("王妃"));
            //key不存在返回defaultValue，key存在返回value
            System.out.println(map.getOrDefault("小星星","北方男人"));

package package1127;
    import java.util.HashMap;
    import java.util.Map;
    public class TestMap {
        public static void main(String[] args) {
            //Map的基本用法
            Map<String,String> map=new HashMap<>();//HashMap来实现Map接口，key和value都是String类型
            //使用isEnmty()和size()
            System.out.println("map是否为空？（true为空，false不为空）："+map.isEmpty());
            System.out.println("map中键值对的个数为："+map.size()+"个");
            //使用put("key","value")--插入键值对
            map.put("小酒窝","林俊杰");
            map.put("王妃","萧敬腾");
            map.put("告白气球","周杰伦");
            System.out.println("map是否为空？（true为空，false不为空）："+map.isEmpty());
            System.out.println("map中键值对的个数为："+map.size()+"个");
            //重点！！
            //使用get（＂key＂）--根据key查找value
            System.out.println(map.get("王妃"));
            //key不存在返回defaultValue，key存在返回value
            System.out.println(map.getOrDefault("小星星","北方男人"));
        }
    }
    //输出：
    /*
    map是否为空？（true为空，false不为空）：true
    map中键值对的个数为：0个
    map是否为空？（true为空，false不为空）：false
    map中键值对的个数为：3个
    萧敬腾
    北方男人
    */

### 2.2遍历Map: ###

2.2.1通过map.entrySet()－－－推荐使用，容量大

//通过Entry操作获取到键值对
            //使用Entry来进行遍历每个Entry就是一个条目，也就是一个键值对
            System.out.println("通过Map.entrySet遍历key和value");
            for (Map.Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {
                System.out.println("key=" + entry.getKey() + " value=" + entry.getValue());
            }

2.2.2Map.keySet（）－－普遍使用，二次取值

System.out.println("通过Map.keySet遍历key和value：");
        for (String key : map.keySet()){
           System.out.println("key= "+ key + "  value= " + map.get(key));
        }

### ３实现classes ###

interface 顺序表 链表 堆 红黑树 哈希表  
Set TreeSet HashSet  
List 　　ArrayList LinkedList  
Queue LinkedList PriorityQueue  
Deque LinkedList  
Map TreeMap HashMap