第四章 Java核心类库 第三节 集合框架

1. 集合框架概述与结构

首先,我们来简单了解一下Java集合框架的概述和结构。

  • 集合框架的定义:Java集合框架是一组用来存储和操作数据集合的接口和类。它提供了一种统一的标准方法来操作不同的数据集合,极大简化了编程任务。

  • 集合框架的结构:集合框架包括三大主要接口:

    • List接口:用于存储有序且可以重复的元素。

    • Set接口:用于存储无序且不重复的元素。

    • Map接口:用于存储键值对,键不能重复但值可以重复。

    这些接口下有多个实现类,比如ArrayListHashSetHashMap等。

    通过了解集合框架的结构,我们可以根据不同的需求选择合适的集合类型。


2. List接口与ArrayList、LinkedList实现类

接下来,我们来深入了解一下List接口及其常用实现类ArrayListLinkedList

  • List接口简介List接口代表一个有序的集合,允许重复的元素。它提供了按索引访问元素、搜索元素、获取子列表等方法。

  • ArrayList

    • ArrayList简介ArrayListList接口的一个常用实现类,基于动态数组实现,具有快速的随机访问能力。

    • 使用示例

      List arrayList = new ArrayList<>();
      arrayList.add("Java");
      arrayList.add("Python");
      arrayList.add("C++");
      ​
      System.out.println("ArrayList: " + arrayList);
  • LinkedList

    • LinkedList简介LinkedList也是List接口的一个实现类,基于双向链表实现,适合频繁插入和删除操作。

    • 使用示例

      List linkedList = new LinkedList<>();
      linkedList.add("Spring");
      linkedList.add("Hibernate");
      linkedList.add("Struts");
      ​
      System.out.println("LinkedList: " + linkedList);

    通过选择合适的List实现类,可以在性能和使用场景之间进行权衡。


3. Set接口与HashSet、TreeSet实现类

然后,我们来看一下Set接口及其常用实现类HashSetTreeSet

  • Set接口简介Set接口用于存储无序且不重复的元素,常用于需要确保集合中没有重复项的场景。

  • HashSet

    • HashSet简介HashSetSet接口的一个常用实现类,基于哈希表实现,具有快速的查找、添加和删除操作。

    • 使用示例

      Set hashSet = new HashSet<>();
      hashSet.add("Apple");
      hashSet.add("Banana");
      hashSet.add("Orange");
      ​
      System.out.println("HashSet: " + hashSet);
  • TreeSet

    • TreeSet简介TreeSetSet接口的另一个实现类,基于红黑树实现,支持自动排序。

    • 使用示例

      Set treeSet = new TreeSet<>();
      treeSet.add("Apple");
      treeSet.add("Banana");
      treeSet.add("Orange");
      ​
      System.out.println("TreeSet: " + treeSet);

    选择Set的实现类时,可以根据是否需要排序来决定使用HashSet还是TreeSet


4. Map接口与HashMap、TreeMap实现类

接下来我们来看看Map接口及其常用实现类HashMapTreeMap

  • Map接口简介Map接口用于存储键值对,其中每个键只能对应一个值。Map接口与ListSet的最大区别在于它的键值对结构。

  • HashMap

    • HashMap简介HashMapMap接口的一个常用实现类,基于哈希表实现,具有高效的键值对存取操作。

    • 使用示例

      Map hashMap = new HashMap<>();
      hashMap.put("Apple", 10);
      hashMap.put("Banana", 20);
      hashMap.put("Orange", 30);
      ​
      System.out.println("HashMap: " + hashMap);
  • TreeMap

    • TreeMap简介TreeMapMap接口的另一个实现类,基于红黑树实现,支持自动排序。

    • 使用示例

      Map treeMap = new TreeMap<>();
      treeMap.put("Apple", 10);
      treeMap.put("Banana", 20);
      treeMap.put("Orange", 30);
      ​
      System.out.println("TreeMap: " + treeMap);

    HashMapTreeMap在存储键值对时各有优势,选择时可以根据是否需要排序来进行取舍。


5. 集合类的常用操作(添加、删除、遍历)

最后,我们来学习集合类的一些常用操作,包括添加、删除和遍历元素。

  • 添加操作add()方法用于向ListSet中添加元素,put()方法用于向Map中添加键值对。

    list.add("New Element");
    set.add("New Element");
    map.put("New Key", "New Value");
  • 删除操作remove()方法用于从集合中删除元素或键值对。

    list.remove("Element");
    set.remove("Element");
    map.remove("Key");
  • 遍历操作:使用增强的for循环或Iterator可以方便地遍历集合中的元素。

    for (String item : list) {
        System.out.println(item);
    }
    ​
    for (Map.Entry entry : map.entrySet()) {
        System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());
    }

    这些操作是我们在处理集合时最常用的基本操作,掌握它们将帮助你更有效地操作集合数据。

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