java集合類

轉載：http://www.cnblogs.com/hzmark/archive/2012/12/17/CollectionBase.html  

數組是一種很常見的數據結構，開始接觸編程的時候多數程序都和數組相關。剛開始接觸Java時也是一直使用數組寫一些程序，後來越來越覺得數組這東西沒法滿足需求了，這時一位“前輩”對我說了一句：不會用集合類就等於沒學過Java。然後才知道有集合類。

    想想已經是3、4年前的事了，時間如白駒過隙啊。

    什麼時候數組會顯得力不從心，沒法滿足需求，需要集合類呢？

1. 不知道具體數據長度
2. 需要自動排序
3. 存儲鍵值對

    當然，上面的情況不是絕對的，只是數組比較難滿足。這時集合類（也可稱爲容器類）就顯示了它強大的功能。

    集合類的分類（圖片轉自http://biancheng.dnbcw.info/1000wen/359774.html）

    

    上圖中不包含Queue內容，部分Map的實現類未給出。

    常見使用的有List、Set、Map及他們的實現類。

    List、Set、Map接口及各實現類的特性

接口	特性	實現類	實現類特性	成員要求
List	線性、有序的存儲容器，可通過索引訪問元素	ArrayList	數組實現。非同步。
		Vector	類似ArrayList，同步。
		LinkedList	雙向鏈表。非同步。
Map	保存鍵值對成員	HashMap	基於哈希表的 Map 接口的實現，滿足通用需求	任意Object對象，如果修改了equals方法，需同時修改hashCode方法
		TreeMap	默認根據自然順序進行排序，或者根據創建映射時提供的Comparator進行排序	鍵成員要求實現caparable接口，或者使用Comparator構造TreeMap。鍵成員一般爲同一類型。
		LinkedHashMap	類似於HashMap，但迭代遍歷時取得“鍵值對”的順序是其插入順序或者最近最少使用的次序	與HashMap相同
		IdentityHashMap	使用==取代equals()對“鍵值”進行比較的散列映射	成員通過==判斷是否相等
		WeakHashMap	弱鍵映射，允許釋放映射所指向的對象
		ConcurrentHashMap	線性安全的Map
Set	成員不能重複	HashSet	爲快速查找設計的Set	元素必須定義hashCode()
		TreeSet	保持次序的Set，底層爲樹結構	元素必須實現Comparable接口
		LinkedHashSet	內部使用鏈表維護元素的順序（插入的次序）	元素必須定義hashCode()

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

 

 

 

 

 

    在滿足要求的情況下，Map應儘量使用HashMap，Set應儘量使用HashSet。

    集合類的基本使用

    List

 

List基本操作
 ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<String>();
         arrayList.add("Tom");
         arrayList.add("Jerry");
         arrayList.add("Micky");
         // 使用Iterator遍歷元素
         Iterator<String> it = arrayList.iterator();
         while (it.hasNext()) {
             String str = it.next();
             System.out.println(str);
         }
         // 在指定位置插入元素
         arrayList.add(2, "Kate");
         // 通過索引直接訪問元素
         for (int i = 0; i < arrayList.size(); i++) {
             System.out.println(arrayList.get(i));
         }
         List<String> subList = new ArrayList<String>();
         subList.add("Mike");
         // addAll(Collection<? extends String> c)添加所給集合中的所有元素
         arrayList.addAll(subList);
         // 判斷是否包含某個元素
         if (arrayList.contains("Mike")) {
             System.out.println("Mike is include in the list");
         }

         LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<String>();
         linkedList.addAll(arrayList);
         // 獲取指定元素
         System.out.println(linkedList.get(4));
         // 獲取第一個元素
         System.out.println(linkedList.getFirst());
         // 獲取最後一個元素
         System.out.println(linkedList.getLast());
         // 獲取並刪除第一個元素
         System.out.println(linkedList.pollFirst());
         // 獲取，但不移除第一個元素
         System.out.println(linkedList.peekFirst());

ArrayList和LinkedList的效率比較

 

ArrayList添加元素的效率
 ArrayList<String> arrList = new ArrayList<String>();
         long startTimeMillis, endTimeMillis;
         startTimeMillis = System.currentTimeMillis();
         for (int i = 0; i < 10000; i++) {
             arrList.add(0, "addString");
         }
         endTimeMillis = System.currentTimeMillis();
         System.out.println("ArrayList:" + (endTimeMillis - startTimeMillis)
                 + "ms");

         arrList.clear();

         startTimeMillis = System.currentTimeMillis();
         for (int i = 0; i < 20000; i++) {
             arrList.add(0, "addString");
         }
         endTimeMillis = System.currentTimeMillis();
         System.out.println("ArrayList:" + (endTimeMillis - startTimeMillis)
                 + "ms");

         arrList.clear();

         startTimeMillis = System.currentTimeMillis();
         for (int i = 0; i < 40000; i++) {
             arrList.add(0, "addString");
         }
         endTimeMillis = System.currentTimeMillis();
         System.out.println("ArrayList:" + (endTimeMillis - startTimeMillis)
                 + "ms");

         arrList.clear();

         startTimeMillis = System.currentTimeMillis();
         for (int i = 0; i < 80000; i++) {
             arrList.add(0, "addString");
         }
         endTimeMillis = System.currentTimeMillis();
         System.out.println("ArrayList:" + (endTimeMillis - startTimeMillis)
                 + "ms");

         arrList.clear();

         startTimeMillis = System.currentTimeMillis();
         for (int i = 0; i < 160000; i++) {
             arrList.add(0, "addString");
         }
         endTimeMillis = System.currentTimeMillis();
         System.out.println("ArrayList:" + (endTimeMillis - startTimeMillis)
                 + "ms");

         arrList.clear();

         startTimeMillis = System.currentTimeMillis();
         for (int i = 0; i < 320000; i++) {
             arrList.add(0, "addString");
         }
         endTimeMillis = System.currentTimeMillis();
         System.out.println("ArrayList:" + (endTimeMillis - startTimeMillis)
                 + "ms");

 

執行時

Set基礎操作
            List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
            list.add(3);
            list.add(4);
            HashSet<Integer> hashSet = new HashSet<Integer>();
            hashSet.add(1);
            hashSet.add(3);
            hashSet.add(2);
            hashSet.add(6);
            // 重複元素將不能被添加
            hashSet.add(3);
            // 只要有元素被添加就返回true
            if (hashSet.addAll(list)) {
                System.out.println("Add success");
            }
            // 判斷是否存在某個集合
            if (hashSet.containsAll(list)) {
                System.out.println("The hashSet is contain 3 and 4");
            }
            Iterator<Integer> it = hashSet.iterator();
            while (it.hasNext()) {
                System.out.print(it.next() + " ");
                // 1 2 3 4 6
                // 看結果是被排序了，HashSet按照Hash函數排序，Integer值的HashCode就是其int值
            }
            // 換轉成數組
            Object[] integers = hashSet.toArray();
            for (int i = 0; i < integers.length; i++) {
                System.out.print((Integer) integers[i]);
            }
            //移除元素
            hashSet.remove(3);

            TreeSet<String> treeSet = new TreeSet<String>();
            treeSet.add("C");
            treeSet.add("A");
            treeSet.add("D");
            treeSet.add("B");
            for (Iterator<String> strIt = treeSet.iterator(); strIt.hasNext();) {
                System.out.print(strIt.next());
                // ABCD 按照字母順序
            }
            LinkedHashSet<String> linkedHashSet = new LinkedHashSet<String>();
            linkedHashSet.add("C");
            linkedHashSet.add("A");
            linkedHashSet.add("D");
            linkedHashSet.add("B");
            for (Iterator<String> linkedIt = linkedHashSet.iterator(); linkedIt
                    .hasNext();) {
                System.out.print(linkedIt.next());
                // CADB 按照插入順序
            }

間比較

執行次數（在0號位置插入）	ArrayList所用時間（ms）	LinkedList所用時間（ms）
10000	31	0
20000	141	0
40000	484	16
80000	1985	0
160000	7906	0
320000	31719	16
執行次數（在尾部插入）	ArrayList所用時間（ms）	LinkedList所用時間（ms）
10000	0	0
20000	15	0
40000	0	0
80000	0	0
160000	0	15
320000	0	16
循環輸出次數（get(index)方法）	ArrayList所用時間（ms）	LinkedList所用時間（ms）
10000	93	204
20000	188	797
40000	328	2734
80000	688	13328
160000	1594	62313
320000	2765	太久了……

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    

   

 

 

 

    因爲ArrayList底層由數組實現，在0號位置插入時將移動list的所有元素，在末尾插入元素時不需要移動。LinkedList是雙向鏈表，在任意位置插入元素所需時間均相同。所以在List中有較多插入和刪除操作的情況下應使用LinkedList來提高效率，而有較多索引查詢的時候使用ArrayList（使用增強型的for循環或Iterator遍歷LinkedList效率將提高很多）。

    Map

Map基本操作
 HashMap<String, Integer> map = new HashMap<String, Integer>();
         // 向Map中添加元素
         map.put("Tom", 26);
         map.put("Jack", 18);
         map.put("Micky", 17);
         map.put("Kate", 15);
         // 根據Key獲取Value
         System.out.println("Jack is " + map.get("Jack") + " years old");
         // 移除
         map.remove("Micky");
         // 遍歷Map
         for (Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {
             System.out.println("name:" + entry.getKey() + " age:"
                     + entry.getValue());
         }
         // Key相同的元素將被覆蓋
         map.put("Jack", 19);
         // 根據Key獲取Value
         System.out.println("Jack is " + map.get("Jack") + " years old");
         // 判斷是否包含某個Key
         if (map.containsKey("Tom")) {
             System.out.println(map.get("Tom"));
         }
         // 判斷是否包含某個Value
         if (map.containsValue(26)) {
             System.out.println("The map include the value 26");
         }
         // 判斷map是否爲空
         if (!map.isEmpty()) {
             // 獲取map大小
             System.out.println("The map's size=" + map.size());
         }
         // 獲取Key的集合
         for (String str : map.keySet()) {
             System.out.println(str);
         }

         TreeMap<String, Integer> treeMap = new TreeMap<String, Integer>();
         treeMap.putAll(map);
         // 輸出內容按照key值排序
         for (Entry<String, Integer> entry : treeMap.entrySet()) {
             System.out.println("name:" + entry.getKey() + " age:"
                     + entry.getValue());
             // name:Jack age:19
             // name:Kate age:15
             // name:Tom age:26
         }

         LinkedHashMap<String, Integer> linkedHashMap = new LinkedHashMap<String, Integer>();
         // 向Map中添加元素
         linkedHashMap.put("Tom", 26);
         linkedHashMap.put("Jack", 18);
         linkedHashMap.put("Micky", 17);
         linkedHashMap.put("Kate", 15);
         // 保持了插入的順序
         for (Entry<String, Integer> entry : linkedHashMap.entrySet()) {
             System.out.println("name:" + entry.getKey() + " age:"
                     + entry.getValue());
             // name:Tom age:26
             // name:Jack age:18
             // name:Micky age:17
             // name:Kate age:15
         }

 

Set