［Java集合類］集合框架以及背後的數據結構

預備知識

什麼是數據結構？

組織大量的數據－－增刪改查

什麼是集合類？

Java提供的一套現成的類，實現了常用的數據結構

Java集合框架

(Java Collection Framework)：又被稱爲容器container是定義在java.util包下的一組接口interfaces和其實現類 classes 

爲什麼要實現集合框架？

將多個元素 element 置於一個單元中，用於對這些元素進行快速、便捷的存儲 store 、檢索
retrieve 、管理 manipulate ，即平時我們俗稱的增刪查改 CRUD 。

筆試面試題

Java中常用集合類及對應的數據結構

ArrayList:順序表

LinkedList:鏈表

TreeSet/TreeMap：二叉搜索樹

HashSet/HashMap:哈希表

PriorityQueue:堆（二叉樹）

接口interfaces

collection:用來管理和存儲一組對象(Objects)，這些對象一般稱爲元素

 Set : 元素不能重複，背後隱含着查找/搜索的語義

SortedSet : 一組有序的不能重複的元素

List : 線性結構

Queue : 隊列

 Deque : 雙端隊列

Ｍap:鍵值對(key-value-Pair)，根據key來查找value

１Collection接口：

實例化時需要通過一個具體類(例如ArrayList類）來實現此接口

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

1.1Collection常用方法

boolean add(E e)－－將元素e放入集合中

    collection.add("第一個元素");

void clear()－－刪除集合中的所有元素

boolean isEmpty()－－判斷集合是否有空元素

boolean remove(Object e)－－如果元素e出現在集合中，刪除

int size()－－返回集合中元素的個數

Object[] toArray－－返回一個裝有所有集合元素的數組

 //使用toArray()--返回一個裝有集合所有元素的數組
        Object[] array=collection.toArray();
        System.out.println( "裝有集合所有元素的數組:"+Arrays.toString(array));

contains()－－查詢是否包含該元素

//使用contains()方法-----是否包含某元素
        boolean ret=collection.contains("第一個元素");
        System.out.println("集合是否包含該元素？（true包含，false不包含):"+ret);

代碼實現： 

package package1127;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collection;
public class TestCollection {
    public static void main(String[] args) {
        //泛型語法，集合中保存的是String類型的若干個對象
        //本身是ArrayList<String>類型
        Collection<String> collection=new ArrayList<>();//創建Collection實例，Collection接口實現的子類
        //使用isEmpty()－－判斷集合是否爲空
        // 使用size()－－返回集合元素的個數
        System.out.println("集合是否爲空？（true爲空，false不爲空）："+collection.isEmpty());
        System.out.println("集合中元素的個數爲："+collection.size());
        //使用add(＂被添加的元素＂)--添加一個元素進入集合中
        collection.add("第一個元素");
        collection.add("第二個元素");
        collection.add("第三個元素");
        System.out.println("集合是否爲空？（true爲空，false不爲空）："+collection.isEmpty());
        System.out.println("集合中元素的個數爲："+collection.size());
        //使用toArray()--返回一個裝有集合所有元素的數組
        Object[] array=collection.toArray();
        System.out.println( "裝有集合所有元素的數組:"+Arrays.toString(array));
        //foreach遍歷集合類
        System.out.println("foreach遍歷集合類：");
        for(String s:collection){
            System.out.println(s);
        }
        //使用contains()方法-----是否包含某元素
        boolean ret=collection.contains("第一個元素");
        System.out.println("集合是否包含該元素？（true包含，false不包含):"+ret);
        //remove()---刪除方法
        System.out.println("刪除第二個元素：");
        collection.remove("第二個元素");
        for(String s:collection){
            System.out.println(s);
        }
    }
}
//輸出：
/*
集合是否爲空？（true爲空，false不爲空）：true
集合中元素的個數爲：0
集合是否爲空？（true爲空，false不爲空）：false
集合中元素的個數爲：3
裝有集合所有元素的數組:[第一個元素, 第二個元素, 第三個元素]
foreach遍歷集合類：
第一個元素
第二個元素
第三個元素
集合是否包含該元素？（true包含，false不包含):true
刪除第二個元素：
第一個元素
第三個元素
*/

1.2遍歷集合類

foreach語法可以和很多類搭配，只要這個類實現了iterable接口，就可以使用

//foreach遍歷集合類
        System.out.println("foreach遍歷集合類：");
        for(String s:collection){
            System.out.println(s);
        }

2Map接口

存的是鍵值對

Map根據key可以映射到value但是根據value無法映射到key

2.1常用方法：

boolean isEmpty()

int size()

put(key,value)－－插入鍵值對,put方法如果key已經存在，新的value就會覆蓋掉舊的value

  //使用put("key","value")--插入鍵值對
        map.put("小酒窩","林俊杰");

get（key）－－返回value(根據key查找value)，key不存在就返回null，無默認value

getOrdefault(key,defaultValue)－－返回value,如果不存在key時，有默認value值，爲defaultValue

 //使用get（＂key＂）--根據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來實現Map接口，key和value都是String類型
        //使用isEnmty()和size()
        System.out.println("map是否爲空？（true爲空，false不爲空）："+map.isEmpty());
        System.out.println("map中鍵值對的個數爲："+map.size()+"個");
        //使用put("key","value")--插入鍵值對
        map.put("小酒窩","林俊杰");
        map.put("王妃","蕭敬騰");
        map.put("告白氣球","周杰倫");
        System.out.println("map是否爲空？（true爲空，false不爲空）："+map.isEmpty());
        System.out.println("map中鍵值對的個數爲："+map.size()+"個");
        //重點！！
        //使用get（＂key＂）--根據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"));
    }
}
//輸出：
/*
map是否爲空？（true爲空，false不爲空）：true
map中鍵值對的個數爲：0個
map是否爲空？（true爲空，false不爲空）：false
map中鍵值對的個數爲：3個
蕭敬騰
北方男人
*/

2.2遍歷Map:

2.2.1通過map.entrySet()－－－推薦使用，容量大

        //通過Entry操作獲取到鍵值對
        //使用Entry來進行遍歷每個Entry就是一個條目，也就是一個鍵值對
        System.out.println("通過Map.entrySet遍歷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("通過Map.keySet遍歷key和value：");
    for (String key : map.keySet()){
       System.out.println("key= "+ key + "  value= " + map.get(key));
    }

３實現classes

interface 順序表 鏈表 堆 紅黑樹 哈希表
Set       TreeSet HashSet
List 　　ArrayList LinkedList     
Queue   LinkedList PriorityQueue   
Deque   LinkedList     
Map       TreeMap HashMap