List是一种常用的集合类型,它可以存储任意类型的对象,也可以结合泛型来存储具体的类型对象,本质上就是一个容器。
List中主要有ArrayList、LinkedList两个实现类
ArrayList和LinkedList通用方法
方法名 | 说明 |
---|---|
public boolean add(要添加的元素) | 将指定的元素追加到此集合的末尾 |
public boolean remove(要删除的元素) | 删除指定元素,返回值表示是否删除成功 |
public E remove(int index) | 删除指定索引处的元素,返回被删除的元素 |
public E set(int index,E element) | 修改指定索引处的元素,返回被修改的元素 |
public E get(int index) | 返回指定索引处的元素 |
public int size() | 返回集合中的元素的个数 |
boolean contains(Object o) | 如果此列表包含指定的元素,则返回 true |
boolean addAll(int index, Collection extends E> c) | 将指定集合中的所有元素插入到此列表中,从指定的位置开始 |
void clear() | 列表中删除所有元素 |
这里以ArrayList举例
代码测试:
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
// 创建集合
List list = new ArrayList<>();
// 添加元素
list.add("hello");
list.add("world");
list.add("java");
// public boolean remove(Object o):删除指定的元素,返回删除是否成功
System.out.println(list.remove("world"));//true
System.out.println(list.remove("javaee"));//false
// public E remove(int index):删除指定索引处的元素,返回被删除的元素
System.out.println(list.remove(1));//world
// IndexOutOfBoundsException
System.out.println(list.remove(3));
// public E set(int index,E element):修改指定索引处的元素,返回被修改的元素
System.out.println(list.set(1,"javaee"));//world
// IndexOutOfBoundsException
System.out.println(list.set(3,"javaee"));
// public E get(int index):返回指定索引处的元素
System.out.println(list.get(0));//hello
System.out.println(list.get(1));//world
System.out.println(list.get(2));//java
// IndexOutOfBoundsException
System.out.println(list.get(3));
// public int size():返回集合中的元素的个数
System.out.println(list.size());//3
// 输出集合
System.out.println("list:" + list);//list:[hello, world, java]
// boolean contains(Object o) 如果此列表包含指定的元素,则返回 true
System.out.println(list.contains("world"));//true
// boolean addAll(int index, Collection c)
//将指定集合中的所有元素插入到此列表中,从指定的位置开始
List list2 = new ArrayList<>();
//addall前list2
System.out.println(list2);// []
System.out.println(list2.addAll(0, list));// true
//addall后list2
System.out.println(list2);// [hello, world, java]
}
(1)有序性:List中的元素是按照添加顺序进行存放的。因为有序,所以有下标,下标从0开始
(2)可重复性: List中可以存储重复的元素
List list = new ArrayList<>();
//添加元素
list.add("hello");
list.add("world");
list.add("java");
for (Object object : list) {
System.out.println(object);
}
根据下标遍历
//创建集合
List list = new ArrayList<>();
//添加元素
list.add("hello");
list.add("world");
list.add("java");
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
System.out.println(list.get(i));
}
//创建集合
List list = new ArrayList<>();
//添加元素
list.add("hello");
list.add("world");
list.add("java");
Iterator iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next());
}
ArrayList是Java中的一个类,实现了List接口,底层使用数组来存储元素。与数组相比,它具有更灵活的大小和动态的增加和删除元素。
ArrayList的数据结构本质上就是数组。区别在于,数组是一种静态的数据结构,需要在创建数组时就指定它的长度,并且创建后长度无法改变。而ArrayList是一种动态的数据结构,它可以自动进行扩容。
除了具备List有序性、可重复性特点外,ArrayList还具备以下的特点:
当向ArrayList中加入的元素超过了其默认的长度时(由于ArrayList是数组的封装类,在创建ArrayList时不用给定长度,其默认长度为10),它会自动扩容以增加存储容量
随机访问是指可以直接访问元素,而不需要从头部或者尾部遍历整个列表。由于ArrayList底层是用数组实现的,因此可以通过索引来快速访问元素。
相比于链表(如LinkedList),ArrayList在中间插入或删除元素较慢,因为需要移动元素。
由于ArrayList底层采用了数组来存储元素,所以对于ArrayList的遍历操作比较高效。
方法名 | 说明 |
---|---|
trimToSize() | 将内部存储的数组大小调整为列表中元素的实际数量。 |
ensureCapacity(int minCapacity) | 设置内部存储的数组大小,以容纳指定数量的元素。 |
toArray(T[] a) | 将列表中的元素转换为指定类型的数组 |
代码测试:
package com.xqx.list;
import java.lang.reflect.Field;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class demo4 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//创建一个容量为100的集合
ArrayList list = new ArrayList(100);
//新增数据前容量
elementDataLength(list); //当前List集合容量为:100
for (int i = 0; i < 101; i++) {
list.add(i);//增加101个元素
}
//新增数据后容量大小
elementDataLength(list); //当前List集合容量为:150
list.trimToSize();
//调用trimToSize()方法后容量大小,能够避免资源浪费
elementDataLength(list); //当前List集合容量为:101
//创建一个容量为4的集合
ArrayList list2 = new ArrayList(4);
elementDataLength(list2);//当前List集合容量为:4
list2.add(1);
list2.add(2);
list2.add(3);
list2.add(4);
list2.add(5);
//超过4个元素自动扩容 4*1.5=6
elementDataLength(list2);//当前List集合容量为:6
//手动扩容,减少扩容次数,影响性能
list2.ensureCapacity(100);
elementDataLength(list2);//当前List集合容量为:100
Integer[] arr = new Integer[list2.size()];//注意,传入的数组长度应该至少等于ArrayList的元素个数,否则将会抛出空指针异常。
for (Integer integer : arr) {
System.out.println(integer);//null null null null null
}
list2.toArray(arr);
for (Integer integer : arr) {
System.out.println(integer);// 1 2 3 4 5
}
}
/**
* 定义一个名为 "elementDataLength" 的方法,该方法用于使用反射获取 ArrayList 中存储元素的底层数组的长度并输出
*
*/
public static void elementDataLength(List list) throws Exception {
// 使用反射获取 ArrayList 对象的成员变量 elementData
Field ed = list.getClass().getDeclaredField("elementData");
ed.setAccessible(true); // 设置允许访问私有变量
Object[] o = (Object[]) ed.get(list); // 获取 ArrayList 中存储元素的底层数组对象的引用
// 输出 ArrayList 的容量信息,即底层数组的长度
System.out.println("当前List集合容量为:" + o.length);
}
}
我们说ArrayList的底层数据结构是数组,而数组的长度是固定的,但ArrayList长度却是可变的。这里就能产生两个问题:
1、数组和ArrayList的性质都不一样,你怎么能说ArrayList的底层数据结构是数组?
2、即使你已经证明了ArrayList的底层数据结构是数组,那为什么数组的长度是固定的,但ArrayList长度却是可变的?
证明第一个问题其实很简单,我们查看源代码即可:
(2):
(3):
我们一步步往上查看,可以看到有一个名为 elementData 的字段: transient Object[] elementData;
这个字段是用于存储 ArrayList 中所有元素的数组。
通过这些代码实现,我们可以看到 ArrayList 的内部实现确实是基于数组实现的。
证明第二个问题,跟我们ArrayList的一个特点密切相关,没错,聪明的你已经猜出来了,就是自动扩容:
在ArrayList中,每当添加一个元素时,都需要先检查当前数组容量是否足够,如果容量不足,则需要进行扩容操作。而ArrayList的扩容机制是:将原数组的长度乘以一个增长因子,通常是1.5,生成一个新的大数组,然后将原数组中的元素复制到新数组中来,这样就完成了扩容操作。
代码证明:
public static void main(String[] args) throws Exception {
List list = new ArrayList();
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.print(i + "==");
list.add(i);
elementDataLength(list); // 调用 elementDataLength 方法输出当前容量
}
}
/**
* 定义一个名为 "elementDataLength" 的方法,该方法用于使用反射获取 ArrayList 中存储元素的底层数组的长度并输出
*
*/
public static void elementDataLength(List list) throws Exception {
// 使用反射获取 ArrayList 对象的成员变量 elementData
Field ed = list.getClass().getDeclaredField("elementData");
ed.setAccessible(true); // 设置允许访问私有变量
Object[] o = (Object[]) ed.get(list); // 获取 ArrayList 中存储元素的底层数组对象的引用
// 输出 ArrayList 的容量信息,即底层数组的长度
System.out.println("当前List集合容量为:" + o.length);
}
//输出的内容:
0==当前List集合容量为:10
1==当前List集合容量为:10
2==当前List集合容量为:10
3==当前List集合容量为:10
4==当前List集合容量为:10
5==当前List集合容量为:10
6==当前List集合容量为:10
7==当前List集合容量为:10
8==当前List集合容量为:10
9==当前List集合容量为:10
10==当前List集合容量为:15
11==当前List集合容量为:15
12==当前List集合容量为:15
13==当前List集合容量为:15
14==当前List集合容量为:15
15==当前List集合容量为:22
16==当前List集合容量为:22
17==当前List集合容量为:22
18==当前List集合容量为:22
19==当前List集合容量为:22
20==当前List集合容量为:22
21==当前List集合容量为:22
22==当前List集合容量为:33
23==当前List集合容量为:33
24==当前List集合容量为:33
25==当前List集合容量为:33
26==当前List集合容量为:33
27==当前List集合容量为:33
28==当前List集合容量为:33
29==当前List集合容量为:33
30==当前List集合容量为:33
31==当前List集合容量为:33
32==当前List集合容量为:33
33==当前List集合容量为:49
34==当前List集合容量为:49
35==当前List集合容量为:49
36==当前List集合容量为:49
37==当前List集合容量为:49
38==当前List集合容量为:49
39==当前List集合容量为:49
40==当前List集合容量为:49
41==当前List集合容量为:49
42==当前List集合容量为:49
43==当前List集合容量为:49
44==当前List集合容量为:49
45==当前List集合容量为:49
46==当前List集合容量为:49
47==当前List集合容量为:49
48==当前List集合容量为:49
49==当前List集合容量为:73
50==当前List集合容量为:73
51==当前List集合容量为:73
52==当前List集合容量为:73
53==当前List集合容量为:73
54==当前List集合容量为:73
55==当前List集合容量为:73
56==当前List集合容量为:73
57==当前List集合容量为:73
58==当前List集合容量为:73
59==当前List集合容量为:73
60==当前List集合容量为:73
61==当前List集合容量为:73
62==当前List集合容量为:73
63==当前List集合容量为:73
64==当前List集合容量为:73
65==当前List集合容量为:73
66==当前List集合容量为:73
67==当前List集合容量为:73
68==当前List集合容量为:73
69==当前List集合容量为:73
70==当前List集合容量为:73
71==当前List集合容量为:73
72==当前List集合容量为:73
73==当前List集合容量为:109
74==当前List集合容量为:109
75==当前List集合容量为:109
76==当前List集合容量为:109
77==当前List集合容量为:109
78==当前List集合容量为:109
79==当前List集合容量为:109
80==当前List集合容量为:109
81==当前List集合容量为:109
82==当前List集合容量为:109
83==当前List集合容量为:109
84==当前List集合容量为:109
85==当前List集合容量为:109
86==当前List集合容量为:109
87==当前List集合容量为:109
88==当前List集合容量为:109
89==当前List集合容量为:109
90==当前List集合容量为:109
91==当前List集合容量为:109
92==当前List集合容量为:109
93==当前List集合容量为:109
94==当前List集合容量为:109
95==当前List集合容量为:109
96==当前List集合容量为:109
97==当前List集合容量为:109
98==当前List集合容量为:109
99==当前List集合容量为:109
我们可以看到内部容量不足时,ArrayList会将原数组长度乘以1.5进行扩容。
注意,由于 ArrayList 底层使用的是数组,因此一旦创建了 ArrayList,它的大小就是固定的。而当元素添加到 ArrayList 中时,如果底层数组已满,则需要创建一个更大的数组,并将原有元素复制到新数组中,这会带来一定的性能损耗。
因此,在实际开发中,建议在创建 ArrayList 时设置一个合适的初始化容量,避免在运行时频繁进行扩容操作,同时也可避免浪费过多空间资源。
拿以上例子稍作修改,将ArrayList容量改为50:
public static void main(String[] args) throws Exception {
List list = new ArrayList(50);
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.print(i + "==");
list.add(i);
elementDataLength(list); // 调用 elementDataLength 方法输出当前容量
}
}
/**
* 定义一个名为 "elementDataLength" 的方法,该方法用于使用反射获取 ArrayList 中存储元素的底层数组的长度并输出
*
*/
public static void elementDataLength(List list) throws Exception {
// 使用反射获取 ArrayList 对象的成员变量 elementData
Field ed = list.getClass().getDeclaredField("elementData");
ed.setAccessible(true); // 设置允许访问私有变量
Object[] o = (Object[]) ed.get(list); // 获取 ArrayList 中存储元素的底层数组对象的引用
// 输出 ArrayList 的容量信息,即底层数组的长度
System.out.println("当前List集合容量为:" + o.length);
}
//输出的内容:
0==当前List集合容量为:50
1==当前List集合容量为:50
2==当前List集合容量为:50
3==当前List集合容量为:50
4==当前List集合容量为:50
5==当前List集合容量为:50
6==当前List集合容量为:50
7==当前List集合容量为:50
8==当前List集合容量为:50
9==当前List集合容量为:50
10==当前List集合容量为:50
11==当前List集合容量为:50
12==当前List集合容量为:50
13==当前List集合容量为:50
14==当前List集合容量为:50
15==当前List集合容量为:50
16==当前List集合容量为:50
17==当前List集合容量为:50
18==当前List集合容量为:50
19==当前List集合容量为:50
20==当前List集合容量为:50
21==当前List集合容量为:50
22==当前List集合容量为:50
23==当前List集合容量为:50
24==当前List集合容量为:50
25==当前List集合容量为:50
26==当前List集合容量为:50
27==当前List集合容量为:50
28==当前List集合容量为:50
29==当前List集合容量为:50
30==当前List集合容量为:50
31==当前List集合容量为:50
32==当前List集合容量为:50
33==当前List集合容量为:50
34==当前List集合容量为:50
35==当前List集合容量为:50
36==当前List集合容量为:50
37==当前List集合容量为:50
38==当前List集合容量为:50
39==当前List集合容量为:50
40==当前List集合容量为:50
41==当前List集合容量为:50
42==当前List集合容量为:50
43==当前List集合容量为:50
44==当前List集合容量为:50
45==当前List集合容量为:50
46==当前List集合容量为:50
47==当前List集合容量为:50
48==当前List集合容量为:50
49==当前List集合容量为:50
50==当前List集合容量为:75
51==当前List集合容量为:75
52==当前List集合容量为:75
53==当前List集合容量为:75
54==当前List集合容量为:75
55==当前List集合容量为:75
56==当前List集合容量为:75
57==当前List集合容量为:75
58==当前List集合容量为:75
59==当前List集合容量为:75
60==当前List集合容量为:75
61==当前List集合容量为:75
62==当前List集合容量为:75
63==当前List集合容量为:75
64==当前List集合容量为:75
65==当前List集合容量为:75
66==当前List集合容量为:75
67==当前List集合容量为:75
68==当前List集合容量为:75
69==当前List集合容量为:75
70==当前List集合容量为:75
71==当前List集合容量为:75
72==当前List集合容量为:75
73==当前List集合容量为:75
74==当前List集合容量为:75
75==当前List集合容量为:112
76==当前List集合容量为:112
77==当前List集合容量为:112
78==当前List集合容量为:112
79==当前List集合容量为:112
80==当前List集合容量为:112
81==当前List集合容量为:112
82==当前List集合容量为:112
83==当前List集合容量为:112
84==当前List集合容量为:112
85==当前List集合容量为:112
86==当前List集合容量为:112
87==当前List集合容量为:112
88==当前List集合容量为:112
89==当前List集合容量为:112
90==当前List集合容量为:112
91==当前List集合容量为:112
92==当前List集合容量为:112
93==当前List集合容量为:112
94==当前List集合容量为:112
95==当前List集合容量为:112
96==当前List集合容量为:112
97==当前List集合容量为:112
98==当前List集合容量为:112
99==当前List集合容量为:112
我们可以看到这次只扩容了两次,从50-75、从75-112,这大大减少了性能损耗,所以在创建 ArrayList 时设置一个合适的初始化容量是非常重要的。
使用contains方法
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList();
list.add("a");
list.add("b");
list.add("c");
System.out.println("目前集合容器中的元素:"+list);//目前集合容器中的元素:[a, b, c]
if (!list.contains("b")){//如果不包含“b”
list.add("b");//才增加
}
System.out.println("目前集合容器中的元素:"+list);//目前集合容器中的元素:[a, b, c]
}
}
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList();
list.add(new Student("zs",16));
list.add(new Student("ls",17));
list.add(new Student("ww",18));
System.out.println("目前集合容器中的元素:"+list);
//目前集合容器中的元素:[com.xqx.demo.Student@33909752, com.xqx.demo.Student@55f96302, com.xqx.demo.Student@3d4eac69]
if (!list.contains(new Student("ls",17))){//不包含才新增
list.add(new Student("ls",17));
}
System.out.println("目前集合容器中的元素:"+list);
//目前集合容器中的元素:[com.xqx.demo.Student@33909752, com.xqx.demo.Student@55f96302, com.xqx.demo.Student@3d4eac69, com.xqx.demo.Student@42a57993]
if (list.contains(new Student("ls",17))){//包含才移除
list.remove(new Student("ls",17));
}
System.out.println("目前集合容器中的元素:"+list);
//目前集合容器中的元素:[com.xqx.demo.Student@33909752, com.xqx.demo.Student@55f96302, com.xqx.demo.Student@3d4eac69, com.xqx.demo.Student@42a57993]
}
}
class Student{
private String name;
private int age;
public Student(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
由于在 Java 中,比较对象是否相等是基于对象的地址进行的,而不是基于对象的属性值进行的。而实例化后,会新开一个地址。所以即使两个student的属性值相等,但实例化后地址不同,那么这两个对象就也不是相等的。
重写equals方法即可
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList();
list.add(new Student("zs",16));
list.add(new Student("ls",17));
list.add(new Student("ww",18));
System.out.println("目前集合容器中的元素:"+list);
//目前集合容器中的元素:[com.xqx.demo.Student@33909752, com.xqx.demo.Student@55f96302, com.xqx.demo.Student@3d4eac69]
if (!list.contains(new Student("ls",17))){//不包含才新增
list.add(new Student("ls",17));
}
System.out.println("目前集合容器中的元素:"+list);
//目前集合容器中的元素:[com.xqx.demo.Student@33909752, com.xqx.demo.Student@55f96302, com.xqx.demo.Student@3d4eac69]
if (list.contains(new Student("ls",17))){//包含才移除
list.remove(new Student("ls",17));
}
System.out.println("目前集合容器中的元素:"+list);
//目前集合容器中的元素:[com.xqx.demo.Student@33909752, com.xqx.demo.Student@3d4eac69]
}
}
class Student{
private String name;
private int age;
public Student(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
@Override
public boolean equals(Object o) {
System.out.println("调用了equals方法。。。");
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
Student student = (Student) o;
return age == student.age && name.equals(student.name);
}
在重写的equals方法中,我们定义了只有姓名和年龄都相同时,才认为两个学生相等。因此,当通过新建一个Student对象来判断是否存在于ArrayList中时,即使该对象的内存地址不同,只要该对象的姓名和年龄与列表中某个元素的姓名和年龄相等,就会被视为存在于ArrayList中,从而避免了重复添加元素。而在删除元素时,由于通过该对象的equals方法判断该对象是否在ArrayList中存在,因此也可以正常进行删除。
Java中的引用类型在判断相等性时,是根据对象在内存中的地址进行比较的。如果不重写equals方法,那么,由于ArrayList中存储的是对象的引用,所以相当于比较的是每个对象在内存中的地址是否相同,只有两个对象的地址相同时才会被视为相等。而我们通常认为,只有两个对象的属性值相同时才能被视为相等。因此,我们需要根据对象的实际比较规则重写equals方法。
LinkedList也是Java中的一个常用的集合类,实现了List接口,底层使用的是双向链表数据结构。
与ArrayList不同,LinkedList在内部存储元素时,不是使用连续的内存空间,而是使用一个链表来存储元素。
LinkedList底层采用的是双向链表(doubly linked list) 数据结构。链表中的每个节点(结点)都由两个部分组成,一部分是存储数据元素的值域,另一部分是指向前一个节点和后一个节点的指针(引用)。对于双向链表来说,除了一个指向前一个节点的指针外,还有一个指向后一个节点的指针
LinkedList的随机访问性能较差,因为在链表中要从头开始遍历链表,直到找到目标元素。所以如果在代码中需要频繁进行随机访问元素的操作,LinkedList可能不是一个最佳的选择。
由于LinkedList底层使用双向链表,因此它的添加和删除操作非常快,因为只需要更改指针的指向即可,不需要像ArrayList一样重新分配数组空间,而且LinkedList还支持在指定位置插入和删除元素。
链表中每个节点都需要额外存储到前一个和后一个节点的指针,因此比数组等其他数据结构需要更多的内存空间。
LinkedList还可以支持队列和双端队列的功能,如在链表头部或尾部添加或删除元素,实现队列和双端队列的常见操作。
方法名 | 说明 |
---|---|
addFirst(E element) | 将元素添加到列表的开头 |
getFirst(): | 返回列表的第一个元素。 |
getLast(): | 返回列表的最后一个元素。 |
removeFirst(): | 删除并返回列表的第一个元素。 |
removeLast(): | 删除并返回列表的最后一个元素。 |
堆栈(Stack)是一种具有后进先出特性的数据结构。在堆栈结构中,新的元素总是被添加到栈顶(也就是最新元素),而只有在栈顶的元素才可以被移除。
堆栈最典型的例子是计算器的运算操作,先输入的操作数最后被计算,而最后输入的操作数最先被计算。对于堆栈结构,我们可以在程序中使用push(添加)和pop(移除)方法来实现后进先出的存储和读取数据。
队列(Queue)是一种具有先进先出特性的数据结构。在队列结构中,新的元素总是从队列的末尾添加到队列中,然后从队列的开头进行访问或删除。
队列最典型的例子是排队。排队的人总是按先来后到的顺序排队,当前面的人离开队列之后,后面的人才能够进入。对于队列结构,我们可以使用offer()方法将新的元素添加到队尾,使用poll()方法从队列开头移除元素。
package com.xqx.demo;
import java.util.LinkedList;
public class demo3 {
public static void main(String[] args) {
//创建集合
LinkedList ll = new LinkedList();
//添加元素
ll.add("lisi");
ll.add("zs");
ll.add("ww");
//实例化堆栈
DuiZhan DuiZhan = new DuiZhan(ll);
System.out.println(DuiZhan.pop());
System.out.println(DuiZhan.pop());
System.out.println(DuiZhan.pop());
}
}
class DuiZhan{
LinkedList ll = null;
public DuiZhan(LinkedList ll){// 堆栈的构造函数,接受一个 LinkedList 对象作为参数,用于存储堆栈元素
this.ll = ll;
}
//压栈
public void add(String a){
ll.add(a);
}
//弹栈
public String pop(){
return (String) ll.removeLast(); 从链表末尾移除一个元素并返回其值
}
}
考察核心:
好啦,今天的分享就到此为止!希望你看完本篇文章有所收获,祝你变得更强!!!