进阶JAVA篇-深入了解 List 系列集合

目录

        1.0 List 类的说明

         1.1 List 类的常用方法

        1.2 List 集合的遍历方式

        2.0 ArrayList 集合的底层原理

       2.1 从 ArrayList 集合的底层原理来了解具有该特性的原因：

         2.2 ArrayList 集合的优缺点

        3.0 LinkedList 集合的底层原理

        3.1 从 LinkedList 集合的底层原理来了解具有该特性的原因：

        3.2 LinkedList 集合的优缺点

        3.3 LinkedList 集合的特有方法

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        1.0 List 类的说明

        在 Java 中，List 类是 Java 集合框架中的一种接口，它是一种有序的、可重复的集合，用于存储多个元素。List 接口是 Collection 接口的子接口，它定义了一系列方法来操作和访问列表中的元素，所以 List 接口继承了 Collection 接口的方法。

有关的 Collection 接口的常用 API 介绍在以下链接：

进阶JAVA篇- Collection 类的常用的API与 Collection 集合的遍历方式-CSDN博客

         1.1 List 类的常用方法

以代码的形式来介绍这些方法：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Text_List {
    public static void main(String[] args) {

        //由于 List 是一个接口，不能直接去创建对象，
        //所以用 List 的实现类来创建一个对象，比如 ArrayList
        List list = new ArrayList<>();//这是一行经典的代码！！！
        list.add("张三");
        list.add("李四");
        list.add("王五");
        System.out.println(list);
        //输出结果为：[张三, 李四, 王五]

        //1. add(index, element)：在指定位置插入一个元素。
        list.add(1,"张麻子");
        System.out.println(list);
        //输出结果为：[张三, 张麻子, 李四, 王五]

        //2. remove(index)：移除并返回指定位置的元素。
        list.remove(1);
        System.out.println(list);
        //输出结果为：[张三, 李四, 王五]

        //3. set(index, element)：将指定位置的元素替换为新的元素。
        list.set(1,"张麻子");
        System.out.println(list);
        //输出结果为：[张三, 张麻子, 王五]

        //4. get(index)：返回指定位置的元素。
        String a = list.get(1);
        System.out.println(a);
        //输出结果为：张麻子
        
    }
}

运行结果为：

        1.2 List 集合的遍历方式

        除了 List 系列集合继承 Collcetion类的三个遍历方式之外，还支持普通的带索引的 for 循环。

 有关的 Collection 类的三个遍历方式的介绍在以下链接：

进阶JAVA篇- Collection 类的常用的API与 Collection 集合的遍历方式-CSDN博客

        由于 List 系列集合支持支持有序的，所以可以使用普通带索引的 for 循环。

代码如下：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Text_List {
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList<>();//这是一行经典的代码！！！！
        list.add("张三");
        list.add("李四");
        list.add("王五");
        System.out.println(list);

        //用普通的 for 循环来遍历以上集合
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            String a = list.get(i);
            System.out.println(a);
        }
    }
}

运行结果如下：

        

        2.0 ArrayList 集合的底层原理

        由于 ArrayList 是 List 的实现类，所以 ArrayList 特性与 List 接口是一致的，有序、可重复、有索引的特性。

       2.1 从 ArrayList 集合的底层原理来了解具有该特性的原因：

        ArrayList 集合是基于数组实现的，简单来说，ArrayList 集合就是一个可变长度的数组。因此可以解释为什么 ArrayList 集合具有有序、可重复、有索引的特性，是因为数组都具备这些特性。

        创建的 ArrayList 集合的对象在底层的过程：

        

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Text_List {
    public static void main(String[] args) {

        //首先，利用无参构造器创建的集合，会在底层创建一个默认长度为0的数组
        List list = new ArrayList<>();//这是一行经典的代码！！！！

        //当添加第一个元素的时候，会创建一个新的默认长度为10的数组
        list.add("a");
    }
}

        需要注意的是：

        1. 假如数组存满的时候会创建一个新的已扩容1.5倍的数组，然后将原来旧的数组里面的数据，迁移到新的已扩容的数组中来。

        2. 如果一次添加多个元素，1.5倍还是放不下，则新创建数组的长度以实际为准。

         2.2 ArrayList 集合的优缺点

        因为 ArrayList 是基于数组实现的，所以可以根据数组的特性来了解该集合的优缺点，由于数组是支持索引查找元素的，所以该集合的优点是很明显，查找元素特别的快。但是对于增添、删除、修改的操作来说是很慢的。

        所以 ArrayList 适合：根据索引查询数据。不适合：频繁对元素进行操作。

        3.0 LinkedList 集合的底层原理

        由于 LinkedList 是 List 的实现类，所以 LinkedList 特性与 List 接口是一致的，有序、可重复、有索引的特性，但是与 ArrayList 在底层的原理是不一样的。

        3.1 从 LinkedList 集合的底层原理来了解具有该特性的原因：

        LinkedList 集合是基于双链表实现的。

简答介绍以下双链表：

        链表中的每一个节点都是独立的对象，也就是说内存不是连续的，每一个节点都包含记录上一个节点的地址还有下一个节点的地址、数值。

        3.2 LinkedList 集合的优缺点

        根据该集合的数据结构为双链表，每查询一个元素是从头或者尾一步一步地去查询的，而不能直接去找到其中的元素，所以查询是很慢的。对于增加、删除、修改元素的速度相对来说是快的。但是有两个节点很特殊，对于头、尾节点无论查询还是增加、删除、修改元素速度都很快的。

        所以 LinkedList 集合适合：频繁对元素操作的。不合适：大量的查找元素。

        3.3 LinkedList 集合的特有方法

以代码的形式来介绍：

import java.util.LinkedList;
public class Text_LinkedList {

    public static void main(String[] args) {
        LinkedList list = new LinkedList<>();
        list.add("张三");
        list.add("李四");
        list.add("王五");
        System.out.println(list);
        //输出结果为：[张三, 李四, 王五]

        //1. addFirst() :在该列表开头插入指定的元素
        list.addFirst("王麻子");
        System.out.println(list);
        //输出结果为：[王麻子, 张三, 李四, 王五]

        //2. addLast() :将指定的元素追加到此列表的末尾
        list.addLast("张麻子");
        System.out.println(list);
        //输出结果为：[王麻子, 张三, 李四, 王五, 张麻子]

        //3. getFirst() :返回此列表中的第一个元素
        String a = list.getFirst();
        System.out.println(a);
        //输出结果为:王麻子

        //4. getLast() :返回此列表中的最后一个元素
        String b = list.getLast();
        System.out.println(b);
        //输出结果为：张麻子

        //5. removeFirst() :从此列表中删除并返回第一个元素
        list.removeFirst();
        System.out.println(list);
        //输出结果为：[张三, 李四, 王五, 张麻子]

        //6. removeLast() :从此列表中删除并返回最后一个元素
        list.removeLast();
        System.out.println(list);
        //输出结果为：[张三, 李四, 王五]
    }
}

运行结果如下：

        根据 LinkedList 集合的数据结构的特性，其应用场景可以是用设计队列（先进先出，后进后出），还可以用来设计栈（先进后出，后进先出）。

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