集合框架1

目录

一、认识集合

二、Collection接口

三、Iterable接口

四、Queue接口

4.1Queue接口概述

4.2 Deque接口

五、List接口

5.1 使用ArrayList类动态存储数据

5.1.1 ArrayList定义类有两个私有属性

5.1.2 构造方法 

5.1.3 操作数据

 5.2 使用LinkedList类动态存储数据

5.2.1 LinkedList中定义的属性

5.2.2 Node类定义

5.2.3 构造方法

 5.2.4 操作数据

5.3 Vector

5.4 Stack

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一、认识集合

java 中针对数组的缺陷，提供了一种比数组灵活、使用方便的接口和类，它们位于 java.

util 包，称为集合框架。

Java 中集合体系：

java 中的集合框架主要从三个方面入手： 

 

二、Collection接口

Collection接口是Java标准库中的一个接口，用于表示一组对象的集合。

public interface Collection
extends Iterable

从类的声明我们可以看到， Collection 接口继承了 Iterable 接口。也就意味着，实现了

Collection 接口的类也间接实现了 Iterable 接口，也就是说它们都能作为 for - each - loo

p 的循环对象。

Collection 是集合层次结构中的根接口。集合表示一组对象，对象称为集合的元

素。有些集合允许重复元素，有些则不允许。 有些是有序的，有些是无序的（不保证

顺序）

抽象方法：

add(E e)	boolean	添加元素
addAll(Collectionc)	boolean	将集合 c 中的所有元素添加此集合中
clear()	void	清除所有元素
contains(Object o)	boolean	集合中是否包含此元素
containsAll(Collectionc)	boolean	集合中是否包含 c 集合中的所有元素
iterator()	Iterator	继承自 Iterable 接口，返回集合的迭代器
retainAll(Collectionc)	boolean	保留集合 c 中的元素
stream()	Stream	返回以此集合作为其源的Stream序列
toArray()	Object[]	返回一个包含此集合中所有元素的数组

 子接口很多，主要研究 List 、 Set 、 Queue 。

Collection接口的实现类包括常见的ArrayList、LinkedList、HashSet、TreeSet、LinkedHashSet。

三、Iterable接口

java.lang.Iterable接口是Java标准库中的一个接口，用于表示可迭代的集合类。实现了Iterable接口的类可以使用Java中的for-each循环语句来遍历其元素，使其具有可迭代的特性。

void	foreach(Consumeraction)	对Iterable对象的每个元素执行给定的操作，直到处理完所有元素或操作引发异常。
Iterator	iterator()	返回type T 元素的迭代器。

实现了Iterable接口的类可以通过实现iterator()方法来返回一个迭代器对象，使其可以使用for-each循环语法来遍历集合中的元素。例如，ArrayList、LinkedList、HashSet、TreeSet等集合类都实现了Iterable接口，因此可以直接用for-each循环来遍历他们的元素。

实现了Iterable接口的类应该保证其迭代器的行为是一致的，即多次调用iterator()方法返回的迭代器应该具有相同的遍历顺序和结果。同时，如果集合在迭代过程中发生了结构性变化（如添加、删除元素），应该抛出ConcurrentModificationException异常来通知迭代器和调用者。

四、Queue接口

4.1Queue接口概述

public interface Queue
extends Collection

设计用于在处理之前保留元素的集合。 除了基本的 Collection 操作之外，队列还提供额

外的插入，提取和检查操作。

java中的Queue接口是继承自Collection接口的子接口，用于表示一种队列(FIFO，先进先出)的数据结构。Queue接口定义了一组用于操作队列的方法，例如添加元素到队尾、移除队头元素、获取队头元素、判断队列是否为空等。

主要抽象方法 ：

 特殊值（或者 null 或 false ，取决于操作）。

add(E element)	boolean	如果可以在不违反容量限制的情况下立即将指定元素插入此队列，则在成功时返回 true . 当前没有可用空间抛出一个IllegalStateException
offer(E e)	boolean	如果可以在不违反容量限制的情况下立即插入，则将指定元素插入此队列
element ()	E	检索但不删除此队列的头部 , 此方法的不同之处 peek 仅在于如果此队列为空，它会引发异常
peek()	E	检索不删除此队列的头，如果此队列为空，则返回 null ，如果不为空返回队列的头
poll()	E	检索并删除此队列的头，如果此队列为空，则返回 null
remove()	E	检索并删除此队列的头。 此方法与 poll 不同之处在于，如果此队列为空，它将抛出异常。

Queue接口的实现类有很多，例如常用的LinkedList、ArrayDeque，Queue接口不允许插入null元素，也不允许包含重复的元素。

4.2 Deque接口

public interface Deque
extends Queue

继承了 Queue ,支持两端(首尾)元素插入和移除的线性集合。

 java.util.Deque接口（双端队列）是Java标准库中的一种集合接口，代表了一种具有队列和栈特性的数据结构，支持在队列的两端进行插入和删除操作。Deque接口继承自Queue接口。

Deque接口的主要特点：

（1）双向操作：Deque接口允许在队列的两端进行插入、 删除、检索操作。

（2）队列特性：Deque接口支持队列的特性，支持FIFI（先进先出）的队列行为。

（3）栈特性：Deque接口支持栈的特性，支持LIFO（后进先出）的队列行为。

（4）实现类：包括ArrayDeque和LinkedList。

常用抽象方法：

addFirst(E e)	void	插入此双端队列的前面
addLast(E e)	void	双端队列的末尾插入元素
getFirst()	E	检索，但不删除，第一个元素
getLast()	E	检索，但不删除，最后一个元素
pop()	E	删除并返回此 deque 的第一个元素
push(E e)	E	相当于 addFirst(E)
removeFirstOccurr ence(Object o)	boolean	从此双端队列中删除第一次出现的指定元素。如果双端队列不包含该元素，则它保持不变
removeLastOccurre nce(Object o)	boolean	从此双端队列中删除最后一次出现的指定元素。如果双端队列不包含该元素，则它保持不变。

 

五、List接口

有序集合（也称为序列 ）。 该集合用户可以精确控制列表中每个元素的插入位置。 用户

可以通过整数索引（列表中的位置）访问元素，并搜索列表中的元素。

List 通常允许重复的元素、允许 null 元素。

List接口的实现类：ArrayList、LinkedList、Stack和Vector类。

5.1 使用ArrayList类动态存储数据

ArrayList集合类对数组进行了封装，实现了长度可变的数组，而且和数组采取相同的存储方式，在内存中分配连续的空间，称ArrayList为动态数组。但不等同于数组，ArrayList集合中可以添加任何类型的数据，添加的数据都将转换成Object类型，在数组中只能添加同一类型的数据。

实现了List接口，底层使用数组保存所有的元素。每个ArrayList都有一个容量，该容量是指用来存储列表元素的数组的大小。

5.1.1 ArrayList定义类有两个私有属性

private transient Object[] elementData;
private int size;

transient关键字：Javaz中的serialization提供了一种持久化对象实例的机制。当持久化对象时，可能有一个特殊的对象数据成员，我们不想用serialization机制来为了在一个特定对象的一个域上关闭serialization，就在这个与前加上关键字transient。

5.1.2 构造方法 

ArrayList提供三种方式的构造器，可以构造一个默认初始容量为10的空列表、构造一个指定初始容量的空列表以及构造一个指定collection的元素的列表。

private static final int DEFAULT_CAPACITY=10;
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA={};
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA={};

    public ArrayList(int initialCapacity){
        if (initialCapacity>0){
            this.elementData=new Object()[initialCapacity];
        }else if (initialCapacity==0){
            this.elementData=EMPTY_ELEMENTDATA;
        }else {
            throw new IllegalStateException("Illegal Capacity:"+initialCapacity);
        }
    }

    public ArrayList(){
        this.elementData=DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }
    public ArrayList(Collection c){
        Object[] a=c.toArray();
        if ((size==a.length)!=0){
            if (c.getClass()==ArrayList.class){
                elementData=a;
            }else {
                elementData= Arrays.copyOf(a,size,Object[].class);
            }
        }else {
            elementData=EMPTY_ELEMENTDATA;
        }
    }

5.1.3 操作数据

add(int index, E element)	void	将指定的元素插入此列表中的指定位置
add(E e)	boolean	将指定的元素添加到此列表的末尾
addAll(int index,Collection c)	boolean	将指定集合中的所有元素插入到此列表中的指定位置
addAll(Collection c)	boolean	将指定集合中的所有元素追加到此列表的末尾，按照他们由指定集合的迭代器返回的顺序
removeRange(int fromIndex,int toIndex)	protected void	从此列表中删除索引介于fromIndex和toIndex之间的所有元素
trimToSize()	void	将此实例的容量修剪为列表的大小
default sort(Comparator c)	void	按照 c 比较器进行自然排序 JDK 8
static copyOf(Collection coll)	List	按照迭代顺序返回一个不可修改的 List . JDK 10
static of()	List	返回包含任意数量元素的不可修改列表 JDK9

 5.2 使用LinkedList类动态存储数据

能将LinkedList当作双端队列使用，优点在于插入、删除元素时效率比较高，但是LinkedList类的查找效率低。

5.2.1 LinkedList中定义的属性

transient int size=0;
transient LinkedList.Node first;
transient LinkedList.Node last;

（1）size：双向列表的节点个数

（2）first：双向链表指向头节点的指针

（3）last：双向链表指向尾节点的指针

5.2.2 Node类定义

private static class Node{
    E item;
    LinkedList.Node next;
    LinkedList.Node prev;

    Node(E element, LinkedList.Node next, LinkedList.Node prev) {
        this.item = element;
        this.next = next;
        this.prev = prev;
    }
}

5.2.3 构造方法

public LinkedList(){
       
   }
   public LinkedList(Collection c){
       this();
       addAll(c);
   }

 5.2.4 操作数据

offer(E e)

boolean

添加指定元素作为此列表的尾部

5.3 Vector

Vector 类实现了可扩展的对象数组。 像数组一样，它包含可以使用整数索引访问的组件。 但是， Vector 的大小可以变化。

Vector 是同步的，是线程安全的。

Vector 继承了 AbstractList 类，实现了 List 接口。

内部是使用数组存储数据，也就是说在内存中开辟一个连续的空间。

默认大小是 10 ，当容量不足时，默认扩容方式是按倍增长（ capacity * 2 ）。

可以自定义默认容量以及每次扩展多少容量。

可以包含重复元素。

可以插入null值。

addElement(E obj)	void	将指定的组件添加到末尾，将其大小增加1
copyInto(Object[] anArray)	void	复制到指定的数组中
elementAt(int index)	E	返回指定索引处的组件

5.4 Stack

Stack 类代表后进先出（LIFO）堆栈的对象， Stack 继承自 Vector 所以它有所有 Vector 中的方法。

public class Stack extends Vector

search(Object o)

int

返回对象在此堆栈上的从 1 开始的位置

package collection;

import java.util.Stack;

public class ArrayListExample {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个Stack对象
        Stack stack=new Stack();

        //添加元素
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        stack.push(3);

        //弹出并删除元素
        int pop = stack.pop();
        System.out.println(pop);
        System.out.println(stack);

        //弹出但是不删除
        Integer peek = stack.peek();
        System.out.println(peek);//2

        //判断是否为空
        boolean empty = stack.isEmpty();
        System.out.println(empty);//false

        //获取元素个数
        System.out.println(stack.size());//2

        //搜索元素在栈中的位置
        int search = stack.search(1);
        System.out.println(search);

    }
}