Java集合大綱

Java 集合位於java.util包下。嚴格的來說是位於rt.jar下的java.util包。 這個集合用到了很多常用的數據結構比如數組、鏈表、棧、隊列、樹、堆、集合、哈希表。這裏數據結構大概可以分爲四類1.集合(元素之間除了“同屬一個集合” 的相互關係外，別無其他關係) 2.線性結構(元素之間存在一對一的相互關係) 3.樹形結構(元素之間存在一對多的相互關係) 4.圖形結構(元素之間存在多對多的相互關係)

我們主要從五方面來分析java集合 1.List列表、2.Set集合、3.Map映射、4.迭代器（Iterator、Enumeration）、5.工具類（Arrays、Collections）

回顧數據結構

線性結構

1. 數組 是在內存中開闢一段連續的空間，並在此空間存放元素。(元素類型是固定的、長度是固定的、通過角標查詢，查詢快，增刪慢)
2. 鏈表 是物理存儲單元上非連續 邏輯上通過指針來實現鏈接次序就是連續(不需要確定長度大小，也不需要連續的內存空間,由於不連續內存空間導致 查找慢 增刪還可以 而且每個元素都要存儲其他元素的指針增大了內存的開銷)鏈表分爲 單向 雙向 有序(以hash值爲標準的排序) 循環(一個圈 各自拿着對應的指針)
3. 棧 是限定僅在表尾進行插入和刪除操作的線性表。棧又稱爲後進先出（Last in first out）的線性表，簡稱LIFO結構。 棧存儲結構分爲兩種順序存儲結構鏈式存儲結構 （底層就是 數組和鏈表）優缺點也是數組跟鏈表的優缺點。
4. 隊列 是隻允許在一端進行插入操作，而在另一端進行刪除操作的線性表。隊列是一種先進先出(first in first out)的線性表，簡稱FIFO。隊列存儲結構分爲兩種 順序存儲結構 、鏈式存儲結構 （底層就是 數組和鏈表）
   隊列爲了避免數組插入和刪除時需要移動數據，於是就引入了循環隊列，使得隊頭和隊尾可以在數組中循環變化。解決了移動數據的時間損耗。實質底層用的是循環鏈表

樹形結構

1. 樹 是包含n個結點的有窮集 根節點下帶有n個子節點 然後這些子節點又作爲根節點帶着n個子節點。
   
   • 如果G是樹，那麼邊數=頂點數-1
   • 樹中任意兩點存在唯一路徑
   • 樹是連通的而且任何邊均爲橋
   • 在樹中不同兩點加上一個邊會得到唯一一個圈
2. 二叉樹 是每個節點最多有兩個子樹的樹結構。通常子樹被稱作“左子樹”和“右子樹”。
   
   • 一棵深度爲k，且有2^k-1個節點稱之爲滿二叉樹，一棵二叉樹第i層最多有2^(i-1)個節點；
   • 深度爲k，有n個節點的二叉樹，當且僅當其每一個節點都與深度爲k的滿二叉樹中，序號爲1至n的節點對應時，稱之爲完全二叉樹
3. 堆 也被稱爲優先隊列（priority queue）。隊列中允許的操作是先進先出（FIFO），在隊尾插入元素，在隊頭取出元素。而堆也是一樣，在堆底插入元素，在堆頂取出元素，但是堆中元素的排列不是按照到來的先後順序，而是按照一定的優先順序排列的。這個優先順序可以是元素的大小或者其他規則。
   
   • 堆優先順序就是大的元素排在前面，小的元素排在後面，這樣得到的堆稱爲最大堆
   • 堆優先順序就是小的元素排在前面，大的元素排在後面，這樣得到的堆稱爲最小堆
   • 最大堆:每個節點的值都大於等於它的孩子節點。
   • 最小堆:每個節點的值都小於等於它的孩子節點。
   • 可以理解爲二叉樹的一種，是節點間有序關係的完全二叉樹，所以可以用數組來表示。
   • 對於下標爲i的節點，它的子樹的左節點的下標爲2i,右節點爲2i+1，父親的節點下標爲i/2（向下取整）。注意是下標這是按完全二叉樹的下標
     

哈希表結構

1. 哈希表支持一種最有效的檢索方法：散列。哈希表包含一個數組，通過特殊的索引值（鍵）來訪問數組中的元素。2.
2. 哈希表的主要思想是通過一個哈希函數，在所有可能的鍵與槽位之間建立一張映射表。哈希函數每次接受一個鍵將返 回與鍵相對應的哈希編碼或哈希值。鍵的數據類型可能多種多樣，但哈希值的類型只能是整型。
3. 鏈式哈希表從根本上說是由一組鏈表構成。每個鏈表都可以看做是一個“桶”，我們將所有的元素通過散列的方式放到具體的不同的桶中。
4. 當哈希函數能夠保證不同的鍵生成的哈希值互不相同時，就說哈希表能直接尋址想要的結果。但這只是理想狀態，在實際運用過程中，能夠直接尋址結果的情況非常少。解決方法 具體參考這個篇博客 http://www.cnblogs.com/idreamo/p/8031120.html

java集合分析

1. Collection 依賴(作爲它的成員屬性存在) Iterator 因爲其繼承了 Iterable是List、Set等集合高度抽象出來的接口，它包含了這些集合的基本操作，它主要又分爲兩大部分：List和Set。
2. List （存儲一組不唯一且按插入順序排序的對象，可以操作索引）常用實現類爲ArrayList和LinkedList，另外還有不常用的Vector。另外，LinkedList還是實現了Queue接口，因此也可以作爲隊列使用。 注意 他的存儲結構 分爲順序存儲 和鏈式存儲 底層就是數組和鏈表 其實棧的底層也是數組和鏈表 隊列也是的。Vector是線程安全的，ArrayList、LinkedList都是線程不安全的*Vector是jdk1.0的產物被ArrayList替代了。長度需要增長時，Vector默認增長1倍，ArrayList增長1.5倍*
3. Set （存儲一組唯一且無序的對象）通過hashcode和equals函數保證唯一性，常用實現類有HashSet和TreeSet，HashSet是通過Map中的HashMap實現的 它是無序的，而TreeSet是通過Map中的TreeMap實現的。另外，TreeSet還實現了SortedSet接口，因此是有序的集合（集合中的元素要實現Comparable接口，並覆寫Compartor函數才行）。它的存儲結構底層是 哈希表和二叉樹 HashSet是 哈希表所以無序 TreeSet是二叉樹是唯一的 並用比較接口來確定的排序方式。 LinkedHashSet是哈希表加鏈表 哈希表來確定的唯一性 鏈表來確定的有序。他們都是線程不安全的
4. Map（以鍵值對的形式存儲元素，鍵是唯一的，也就是key）TreeMap、HashMap、WeakHashMap等實現類都通過繼承AbstractMap來實現，另外，不常用的HashTable直接實現了Map接口，它和Vector都是JDK1.0就引入的集合類。HashTable是將鍵映射到hash表中相應的值 HashMap底層也是hash表 使用了HashTable。LinkedHashMap由哈希表實現元素的存儲，由鏈表實現元素的順序。 TreeMap由二叉樹實現 確定了唯一 實現 Comparable接口，重寫compareTo方法，提供對象排序的方式。底層還是hash表 二叉樹 鏈表，只要底層是hash表的 必須重寫hashcode 和equals方法（相當於hash函數的算法就是確定唯一性） 是二叉樹的就要重寫conmprator 排序的方法 還要注意Hashtable是早期的JDK提供的接口，HashMap是新版的JDK提供的接口，Hashtable是線程安全，HashMap線程非安全Hashtable不允許null鍵和值,HashMap允許null值
5. Iterator是遍歷集合的迭代器（不能遍歷Map，只用來遍歷Collection），Collection的實現類都實現了iterator()函數，它返回一個Iterator對象，用來遍歷集合，ListIterator則專門用來遍歷List。而Enumeration則是JDK1.0時引入的，作用與Iterator相同，但它的功能比Iterator要少，它只能再Hashtable、Vector和Stack中使用。ListIterator,解決併發修改集合的問題 不允許在操作集合的時候再去修改集合元素
6. Arrays和Collections是用來操作數組、集合的兩個工具類，例如在ArrayList和Vector中大量調用了Arrays.Copyof()方法，而Collections中有很多靜態方法可以返回各集合類的synchronized版本，即線程安全的版本，當然了，如果要用線程安全的結合類，首選Concurrent併發包下的對應的集合類。CopyOnWriteArrayList ConcurrentHashMap

下面有兩張圖 摘自網上：