1、List、Vector、deque与ArrayList、LinkedList
stl提供了三个最基本的容器:vector,list,deque
vector和built-in数组类似,即底层是数组数据结构,线程同步,然而现今被ArrayList代替了,已经很少用了。它拥有一段连续的内存空间,并且起始地址不变,因此它能非常好的支持随即存取,即[]操作符,但由于它的内存空间是连续的,所以在中间进行插入和删除会造成内存块的拷贝,另外,当该数组后的内存空间不够时,需要重新申请一块足够大的内存并进行内存的拷贝。这些都大大影响了vector的效率。对于简单的小对象,vector的效率优于list。vector在每次扩张容量的时候,将容量扩展2倍,这样对于小对象来说,效率是很高的。
List在数据结构中表现为是线性表的方式,List集合中的对象按照一定的顺序排放,里面的内容可以重复,因为该集合体系有索引,List<E>集合继承于Collection<E>,是一个接口,List接口实现的类:ArrayList(实现动态数组), Vector(实现动态数组) ,LinkedList(实现链表), Stack(实现堆栈)。
deque是一个double-ended queue,它的具体实现不太清楚,但知道它具有以下两个特点:
它支持[]操作符,也就是支持随即存取,并且和vector的效率相差无几。
它支持在两端的操作:push_back,push_front,pop_back,pop_front等,并且在两端操作上与list的效率也差不多。
综上所述:
vector适用:对象数量变化少,简单对象,随机访问元素频繁
list适用:对象数量变化大,对象复杂,插入和删除频繁
最大的区别是,list是双向的,而vector是单向的。
因此在实际使用时,如何选择这三个容器中哪一个,应根据你的需要而定,一般应遵循下面的原则:
1、如果你需要高效的随即存取,而不在乎插入和删除的效率,使用vector
2、如果你需要大量的插入和删除,而不关心随即存取,则应使用list
3、如果你需要随即存取,而且关心两端数据的插入和删除,则应使用deque。
ArrayList 底层采用的是数组形式来保存对象的。特点: 查询速度很快,但是增删稍慢,线程不同步。
采用数组这种方式将对象放在连续的位置中,当向集合中添加对象时,数组的大小也随着改变,这样它所带来的有优点是快速的随机访问,即使访问每个元素所带来的性能问题也是很小的,但缺点就是想其中添加或删除对象速度慢,当你创建的数组是不确定其容量,所以当我们改变这个数组时就必须在内存中做很多的处理,如你想要数组中任意两个元素中间添加对象,那么在内存中数组要移动所有后面的对象。
LinkedList底层使用的是链表数据结构。特点: 增删速度很快,查询稍慢。
它是通过节点的连接实现链表的数据结构,向linkedList中插入或删除元素的速度是特别快,而随机访问的速度相对较慢,这个是由于链表本身的性质造成的,在链表中,每个节点都包含了前一个节点的引用,后一个节点的引用和节点存储值,当一个新节点插入式,只需要修改其中相关的前后关系节点引用即可,删除节点也是一样。操作对象只需要改变节点的链接,新节点可以存放在内存的任何位置,但也就是因为如此LinkedList虽然存在get()方法,但是这个方法通过遍历节点来定位所以速度很慢。LinkedList还单独具addFrist(),addLast(),getFrist(),getLast(),removeFirst(),removeLast()方法,这些方法使得LinkedList可以作为堆栈,队列,和双队列来使用。
2、 ArrayList对象 list的两种种遍历方式:
public class ArrayListTraversal {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("A");
list.add("B");
list.add("C");
list.add("D");
System.out.println("........第一种遍历方式:foreach遍历......");
for (Object li : list) {
System.out.println(li);
}
System.out.println("........第二种遍历方式:ListIterator迭代遍历......");
ListIterator<String> it = list.listIterator();
while (it.hasNext()) {
Object obj = it.next();
System.out.println(obj);
}
}
}
效果图:
........第一种遍历方式:foreach遍历......
A
B
C
D
........第二种遍历方式:ListIterator迭代遍历......
A
B
C
D
3、使用LinkedList模拟一个堆栈或者队列数据结构。
即: 堆栈:先进后出 ;队列: 先进先出。
public class linkedListTraversal {
private LinkedList<Object> link;
linkedListTraversal(){
link = new LinkedList<Object>();
}
public void myAdd(Object obj){
link.addFirst(obj);
}
public Object myGet(){
return link.removeFirst();//先进后出---若要改成先进先出,将removeFirst()改成removeLast()
}
public boolean isNull(){
return link.isEmpty();
}
public static void main(String[] args) {
linkedListTraversal dl = new linkedListTraversal();
dl.myAdd("hello1");
dl.myAdd("hello2");
dl.myAdd("hello3");
dl.myAdd("hello4");
while(!dl.isNull()){
System.out.println(dl.myGet());
}
}
}
先进后出效果图:
hello4
hello3
hello2
hello1
4、关于ArrayList
(1)特点:ArrayList(动态数组)是Array的复杂版本、动态的增加和减少元素、实现了ICollection和IList接口、灵活的设置数组的大小。
(2)使用场景:ArrayList最常用的用法
一种情况:
ArrayList List = new ArrayList();
for( int i=0;i<10;i++ ){
List.Add(i); } //给数组增加10个Int元素
List.RemoveAt(3);//将第4个元素移除
for( int i=0;i<3;i++ ){
List.Add(i+30);
} //再增加3个元素
Int32[] values = (Int32[])List.ToArray(typeof(Int32));//返回ArrayList包含的数组,拷贝到一个新的数组当中
//类似于Int32[] values = new Int32[List.Count]; List.CopyTo(values);
另一种情况:
ArrayList List = new ArrayList();
List.Add( “string” );
List.Add( 1 );//往数组中添加不同类型的元素
object[] values = List.ToArray(typeof(object)); //正确
string[] values = (string[])List.ToArray(typeof(string)); //错误
和数组不一样,因为可以转换为Object数组,所以往ArrayList里面添加不同类型的元素是不会出错的,但是当调用ArrayList方法的时候,要么传递所有元素都可以正确转型的类型或者Object类型,否则将会抛出无法转型的异常。
5、ArrayList与Array数组的差别,以及ArrayList的效率问题
(1)ArrayList是Array的复杂版本
ArrayList内部封装了一个Object类型的数组,从一般的意义来说,它和数组没有本质的差别,甚至于ArrayList的许多方法,如Index、IndexOf、Contains、Sort等都是在内部数组的基础上直接调用Array的对应方法。
(2)内部的Object类型的影响
对于一般的引用类型来说,这部分的影响不是很大,但是对于值类型来说,往ArrayList里面添加和修改元素,都会引起装箱和拆箱的操作,频繁的操作可能会影响一部分效率。但是恰恰对于大多数人,多数的应用都是使用值类型的数组。消除这个影响是没有办法的,除非你不用它,否则就要承担一部分的效率损失,不过这部分的损失不会很大。
(3)数组扩容
这是对ArrayList效率影响比较大的一个因素。每当执行Add、AddRange、Insert、InsertRange等添加元素的方法,都会检查内部数组的容量是否不够了,如果是,它就会以当前容量的两倍来重新构建一个数组,将旧元素Copy到新数组中,然后丢弃旧数组,在这个临界点的扩容操作,应该来说是比较影响效率的。
例1:比如,一个可能有200个元素的数据动态添加到一个以默认16个元素大小创建的ArrayList中,将会经过:16*2*2*2*2 = 256四次的扩容才会满足最终的要求,那么如果一开始就以:ArrayList List = new ArrayList( 210 );的方式创建ArrayList,不仅会减少4次数组创建和Copy的操作,还会减少内存使用。
例2:预计有30个元素而创建了一个ArrayList:ArrayList List = new ArrayList(30);
在执行过程中,加入了31个元素,那么数组会扩充到60个元素的大小,而这时候不会有新的元素再增加进来,而且有没有调用TrimSize方法,那么就有1次扩容的操作,并且浪费了29个元素大小的空间。如果这时候,用:ArrayList List = new ArrayList(40);那么一切都解决了。所以说,正确的预估可能的元素,并且在适当的时候调用TrimSize方法是提高ArrayList使用效率的重要途径。
(4)频繁的调用IndexOf、Contains等方法(Sort、BinarySearch等方法经过优化,不在此列)引起的效率损失
首先,我们要明确一点,ArrayList是动态数组,它不包括通过Key或者Value快速访问的算法,所以实际上调用IndexOf、Contains等方法是执行的简单的循环来查找元素,所以频繁的调用此类方法并不比你自己写循环并且稍作优化来的快,如果有这方面的要求,建议使用Hashtable或SortedList等键值对的集合。
ArrayList al=new ArrayList();
al.Add("How");
al.Add("are");
al.Add("you!");
al.Add(100);
al.Add(200);
al.Add(300);
al.Add(1.2);
al.Add(22.8);
.........
//第一种遍历 ArrayList 对象的方法
foreach(object o in al)
{
Console.Write(o.ToString()+" ");
}
//第二种遍历 ArrayList 对象的方法
IEnumerator ie=al.GetEnumerator();
while(ie.MoveNext())
{
Console.Write(ie.Curret.ToString()+" ");
}
//第三种遍历 ArrayList 对象的方法
利用 ArrayList对象的一个属性,它返回一此对象中的元素个数.
然后在利用索引
for(int i=0;i<Count;i++)
{
Console.Write(al[i].ToString()+" ");
}