集合顶层接口Collection和Map以及相关数据结构

Collection和Map以及相关数据结构

工欲善其事，必先利其器。本片内容讲述java中的Collection和Map所用到的数据结构以及相关结构。

数据结构

• 顺序存储结构（用一段地址连续的存储单元一次存储线性表的数据元素）
     数组：相同数据类型的元素按一定顺序排列的集合。
         特点：
             1.数组的内存是连续的，想要访问那个元素直接从数组的首地址向后偏移就可以访问到
             2.数组插入和删除数据效率低，如果在头部删除，插入，时间复杂度是O（n）：相应的数据需向前或向后整体搬移。
             3.数组的空间大小是固定的.，不能动态扩容。

• 链式存储结构（地址可以连续也可以不连续的存储单元存储数据元素）
     链表
     单链表
     节点：当前节点数据和下一个节点的地址
     插入（三种方式：头插入、尾插入、中间插入）
     双向链表
     每一个节点既指向前驱又指向后继。
     循环链表
     循环链表，你可以想象成y一个闭环的链表。也就是最后一个元素又指向了第一个元素。
  优点：不需要初始化容量，可任意加减元素；添加和删除操作只需改变前后两个节点的指针域指向地址即刻，所以添加，删除很快；
缺点：含有大量的指针域，占用空间较大，查找元素需遍历链表，非常耗时。

• 哈希表（Hash table，也叫散列表）
     定义：根据键（key）而直接访问在内存存储位置的数据结构，也就是说，它通过计算一个关于键值的函数，将所需查询的数据映射到表中一个位置来访问记录，这加快了查找速度，这个映射函数交做散列函数，存放记录的数组叫做散列表。
     关键字：
      key：输入待查证的值
     value：获取的内容
     hash值：key通过hash函数算出的值（对数组长度取模，便可得到数组下标）
     hash函数（散列函数）:存在一中函数F,根据这个函数和查找关键字key，可以直接确定查找值所在位置，而不需要一个个遍历比较。
         直接定制法
         数字分析法
         平方取中法
         折叠法
         除留余数法
             H（key）=key MOD p （p<=m m为表长，p为质数
     设计考虑因素？
         计算散列地址所需要的时间（即hash函数本身不要太复杂）、
         关键字的长度
         表长
         关键字分布是否均匀，是否有规律可续
         设计的哈希函数在满足以上条件的情况下尽量减少冲突

什么是hash冲突？
   对不同关键字可能得到同一散列地址，即k1≠k2，而f(k1)=f(k2)，或f(k1) MOD 容量 =f(k2) MOD 容量，这种现象称为碰撞，亦称冲突。



  本片文章所介绍数据结构时比较典型了以及常用的，类似队列、二叉树、栈等数据结构自行百度。

关系图

Collection接口相关

 *集合是什么？
 1.集合只能存放对象（基本类型自动转为引用类型）。
 2.集合存的是多个对象的引用，对象本身还是在堆内存中。
 3.集合可以存放不同类型，不限定数量的数据类型。
 *集合和数组的区别？
 1.数组是静态的，数组一旦创建就无法改变其容量；集合是可以动态扩展容量。
 2.数组存放的类型只能是一种（基本类型/引用类型），集合存放的类型可以不同的(不加泛型时添加的是Object类型，基本类型自动转为引用类型）
 3.数组是java语言中内置的数据类型，是线性排列的，执行效率或类型检查，都是最快的。
 4.数组创建时就声明了类型，而集合不用。
 *Collection集合接口与Map接口有什么关系？
 * 没有关系
 *
 *为什么要使用集合？
 *  集合底层依赖于数据实现的，数组一旦初始化后，其长度不可改变，无法改变其容量。
 *  集合是动态的，可以根据需要改变集合的大小，并且解决了数据存放单一类型的缺点。

• Collection接口继承关系

     *package java.util;
     *public interface Collection<E> extends Iterable<E> {}

• Collection API详解

       @return返回集合中元素的数量，如果改数量大于Integer.MAX_VALUE则返回Integer.MAX_VALUE值
     *  int size();
     *
     * @return用于判断集合中是否存在的元素，不存在则返回true
     *boolean isEmpty();
     *
     * @return用于判断集合中是否存在指定的元素，存在返回true
     *boolean contains(Object o);
     *
     * @return返回在此集合中的元素的迭代器
     *Iterator<E> iterator();
     *
     * @return将集合转变成数组（慎用）
     *Object[] toArray();
     *
     * @return将指定的集合转变成对应的数组
     *<T> T[] toArray(T[] a);
     *
     * @return向集合中添加元素
     * boolean add(E e);
     *
     * @return删除集合中指定的元素
     * boolean remove（object o）
     *
     * @return判断集合中是否包含集合C
     *boolean containsAll(Collection<?> c)
     *
     * @return将集合C添加到集合中
     * boolean addAll(Collection<? extends E> c);
     *
     * @return删除集合中符合条件的元素 jdk1.8
     *          boolean removeAll(Collection<?> c);
     *          default boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) {
                Objects.requireNonNull(filter);
                boolean removed = false;
                final Iterator<E> each = iterator();
                while (each.hasNext()) {
                     if (filter.test(each.next())) {
                     each.remove();
                     removed = true;
                    }
                 }
                 return removed;
            }
     *
     *@return保留集合中集合C中的元素
     * boolean retainAll(Collection<?> c);
     *
     * @return清空集合中的所有元素
     * void clear();
     *
     *@return 比较o与集合中的元素
     * boolean equals(Object o);
     *
     *@return返回此集合的哈希码值
     * int hashCode();
     *
     *@return a {@code Spliterator} over the elements in this collection jdk1.8
     *
    default Spliterator<E> spliterator() {
       return Spliterators.spliterator(this, 0);
    }
    @return返回一个连续Stream与此集合作为其源。jdk1.8
    default Stream<E> stream() {
    return StreamSupport.stream(spliterator(), false);
    }
     *@reuturn返回一个可能的并行Stream与此集合作为其源。 这是允许的这个方法返回一个连续的数据流。jdk1.8
    default Stream<E> parallelStream() {
    return StreamSupport.stream(spliterator(), true);
    }

Map接口相关

 * map介绍
 * 映射（map）是一个存储键、键值对的对象，给定一个键，可以查询得到它的值，键和值都可以是对象
 * 键必须是唯一的，值可以重复（Map接口映射唯一的键到值）
 * 键(Key)是以后用于检索值的对象，给定一个键和一个值，可以存储这个值到一个Map对象中，以后可以
 使用对应的键来检索它

• Map接口继承关系

package java.util;
public interface Map<K,V> {}

• Map API详解

     *    @return存储键值对的个数
     *    int size();
     *    @return判断容器是否为空
     *    boolean isEmpty();
     *    @return判断容器中是否包含对应的键
     *    boolean containsKey(Object key);
     *    @return判断容器中是否包含对应的值
     *    boolean containsValue(Object value);
     *    @return获取键对应的值
     *    V get(Object key);
     *    @return把键值对添加到容器中
     *    V put(K key, V value);
     *    @return删除Map容器中对应key的值
     *    V remove(Object key);
     *    @return
     *    void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m);
     *    @return
     *    void clear();
     *    @return
     *    Set<K> keySet();
     *    @return获取Map中所有的值
     *    Collection<V> values();
     *    @return返回包含映射关系的set视图
     *    Set<Map.Entry<K, V>> entrySet();
     *
     *    @return Map.Entry接口代表映射项（键值对）类型，是Map的嵌套类型
     *     interface Entry<K,V> {
     *         @return
     *         K getKey();
     *         @return
     *         V getValue();
     *         @return
     *         V setValue(V value);
     *         //此处省略equals和hashCode以及jdk1.8新增方法
     *     }
     *
     *    @return
     *   boolean equals(Object o);
     *    @return
     *   int hashCode();
     *   //此处省略jdk1.8新增方法
     */

持续更新集合和Map中实现类的源码…