Java常用类库之集合概念_java常用类库概念

集合Collection

1. 类集设置的目的

对象数组有那些问题？普通的对象数组的最大问题在于数组中的元素个数是固定的，不能动态的扩充大小，所以最早的时候可以通过链表实现一个动态对象数组。但是这样做毕竟太复杂了，所以在 Java 中为了方便用户操作各个数据结构，所以引入了类集的概念，有时候就可以把类集称为 java 对数据结构的实现。

在整个类集中的， 这个概念是从 JDK 1.2（Java 2） 之后才正式引入的， 最早也提供了很多的操作类， 但是并没有完整的提出类集的完整概念。

类集中最大的几个操作接口：Collection、 Map、 Iterator，这三个接口为以后要使用的最重点的接口。所有的类集操作的接口或类都在 java.util 包中。

2. 常见的数据结构

2.1 栈（stack）

栈：又称堆栈，栈是限定仅在表尾进行插入和删除操作的线性表。我们把允许插入和删除的一端称为栈顶，另一端称为栈底，不含任何数据元素的栈称为空栈。栈又称为先进后出的线性表

采用栈结构的集合，对元素的存取有如下的特点：

• 先进后出（即，存进去的元素，要在后它后面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，子弹压进弹夹，先压进去的子弹在下面，后压进去的子弹在上面，当开枪时，先弹出上面的子弹，然后才能弹出下面的子弹。
• 栈的入口、出口的都是栈的顶端位置。

这里两个名词需要注意：

• 压栈：存元素。
• 弹栈：取元素。

2.2 队列（queue）

队列：队，队列是一种特殊的线性表，是运算受到限制的一种线性表，只允许在表的一端进行插入，而在另一端进行删除元素的线性表。队尾(rear)是允许插入的一端。队头(front)是允许删除的一端。空队列是不含元素的空表。

采用队列结构的集合，对元素的存取有如下的特点：

• 先进先出（即，存进去的元素，要在后它前面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，小火车过山洞，车头先进去，车尾后进去；车头先出来，车尾后出来。
• 队列的入口、出口各占一侧。

2.3 链表

链表 [Linked List]：链表是由一组不必相连（内存不必相连：可以连续也可以不连续） 的内存结构（节点） ，按特定的顺序链接在一起的抽象数据类型。

2.3.1 链表节点

class Node{
    Object data;
    Node next;
}
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2.3.2 数组和链表的区别和优缺点：

数组是一种连续存储线性结构，元素类型相同，大小相等

• 数组的优点：
  • 存取速度快
• 数组的缺点：
  • 事先必须知道数组的长度
  • 插入删除元素很慢
  • 空间通常是有限制的
  • 需要大块连续的内存块
  • 插入删除元素的效率很低

链表是离散存储线性结构
n 个节点离散分配，彼此通过指针相连，每个节点只有一个前驱节点，每个节点只有一个后续节点，首节点没有前驱节点，尾节点没有后续节点。

• 链表优点：
  • 空间没有限制
  • 插入删除元素很快
• 链表缺点：
  • 查找元素很慢
  • 存取速度很慢

链表常用的有 3 类： 单链表、双向链表、循环链表。

2.3 二叉树（binary tree）

简单的理解，就是一种类似于我们生活中树的结构，只不过每个结点上都最多只能有两个子结点。二叉树是每个节点最多有两个子树的树结构。顶上的叫根结点，两边被称作“左子树”和“右子树”。

class Node{
    Object data;
    Node left;
    Node right;
}
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3. Collection接口

Collection接口是在整个 Java 类集中保存单值的最大操作父接口，里面每次操作的时候都只能保存一个对象的数据。此接口定义在 java.util 包中。

public interface Collection<E> extends Iterable<E>
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但是，在开发中不会直接使用 Collection 接口。而使用其操作的子接口：List、Set。

3.1 List接口

• ArrayList 采用数组结构存储,增加删除慢,查找快
• Vector 与ArrayList类相似,但是是同步的
• LinkedList 使用的是双向链表，增加删除更快，查找慢，与ArrayList相反

3.2 Set接口

• HashSet Set接口下的常用类，散列存放(HashMap)
• TreeSet 采用有序的二叉树存储，内部也是基于TreeMap，方法与HashSet类似
• LinkedHashset

4. Map接口

• HashMap 线程不安全，效率高
• Hashtable 线程安全，效率低
• ConcurrentHashMap 采取分段锁机制，保证线程安全，效率比较高
• TreeMap 使用二叉树自动排序存储，HashMap不保证存储顺序
• LinkedHashMap 既在哈希表中，又在双向链表中