【鸿蒙开发】第十六章 ArkTS基础类库-容器（数据结构）_鸿蒙arkts语言操作sqlserver数据库

1 容器简述

容器类库：用于存储各种数据类型的元素，并具备一系列处理数据元素的方法，作为纯数据结构容器来使用具有一定的优势。

容器类采用了类似静态语言的方式来实现，并通过对存储位置以及属性的限制，让每种类型的数据都能在完成自身功能的基础上去除冗余逻辑，保证了数据的高效访问，提升了应用的性能。

当前提供了线性和非线性两类容器，共14种。每种容器都有自身的特性及使用场景，详情请参见线性容器和非线性容器。

2 线性容器

线性容器实现能按顺序访问的数据结构，其底层主要通过数组实现，包括ArrayList、Vector、List、LinkedList、Deque、Queue、Stack七种。

线性容器，充分考虑了数据访问的速度，运行时（Runtime）通过一条字节码指令就可以完成增、删、改、查等操作。

2.1 ArrayList

ArrayList即动态数组，可用来构造全局的数组对象。 当需要频繁读取集合中的元素时，推荐使用ArrayList。

ArrayList依据泛型定义，要求存储位置是一片连续的内存空间，初始容量大小为10，并支持动态扩容，每次扩容大小为原始容量的1.5倍。

ArrayList进行增、删、改、查操作的常用API如下：

2.2 Vector

Vector是指连续存储结构，可用来构造全局的数组对象。Vector依据泛型定义，要求存储位置是一片连续的内存空间，初始容量大小为10，并支持动态扩容，每次扩容大小为原始容量的2倍。

Vector和ArrayList相似，都是基于数组实现，但Vector提供了更多操作数组的接口。Vector在支持操作符访问的基础上，还增加了get/set接口，提供更为完善的校验及容错机制，满足用户不同场景下的需求。

API version 9开始，该接口不再维护，推荐使用ArrayList。

Vector进行增、删、改、查操作的常用API如下：

2.3 List

List可用来构造一个单向链表对象，即只能通过头结点开始访问到尾节点。List依据泛型定义，在内存中的存储位置可以是不连续的。

List和LinkedList相比，LinkedList是双向链表，可以快速地在头尾进行增删，而List是单向链表，无法双向操作。

当需要频繁的插入删除时，推荐使用List高效操作。

可以通过get/set等接口对存储的元素进行修改，List进行增、删、改、查操作的常用API如下：

2.4 LinkedList

LinkedList可用来构造一个双向链表对象，可以在某一节点向前或者向后遍历List。LinkedList依据泛型定义，在内存中的存储位置可以是不连续的。

LinkedList和List相比，LinkedList是双向链表，可以快速地在头尾进行增删，而List是单向链表，无法双向操作。

LinkedList和ArrayList相比，插入数据效率LinkedList优于ArrayList，而查询效率ArrayList优于LinkedList。

当需要频繁的插入删除时，推荐使用LinkedList高效操作。

可以通过get/set等接口对存储的元素进行修改，LinkedList进行增、删、改、查操作的常用API如下：

2.5 Deque

Deque可用来构造双端队列对象，存储元素遵循先进先出以及先进后出的规则，双端队列可以分别从队头或者队尾进行访问。

Deque依据泛型定义，要求存储位置是一片连续的内存空间，其初始容量大小为8，并支持动态扩容，每次扩容大小为原始容量的2倍。Deque底层采用循环队列实现，入队及出队操作效率都比较高。

Deque和Queue相比，Queue的特点是先进先出，只能在头部删除元素，尾部增加元素。

Deque和Vector相比，它们都支持在两端增删元素，但Deque不能进行中间插入的操作。对头部元素的插入删除效率高于Vector，而Vector访问元素的效率高于Deque。

需要频繁在集合两端进行增删元素的操作时，推荐使用Deque。

Deque进行增、删、改、查操作的常用API如下：

2.6 Queue

Queue可用来构造队列对象，存储元素遵循先进先出的规则。

Queue依据泛型定义，要求存储位置是一片连续的内存空间，初始容量大小为8，并支持动态扩容，每次扩容大小为原始容量的2倍。

Queue底层采用循环队列实现，入队及出队操作效率都比较高。

Queue和Deque相比，Queue只能在一端删除一端增加，Deque可以两端增删。

一般符合先进先出的场景可以使用Queue。

Queue进行增、删、改、查操作的常用API如下：

2.7 Stack

Stack可用来构造栈对象，存储元素遵循先进后出的规则。

Stack依据泛型定义，要求存储位置是一片连续的内存空间，初始容量大小为8，并支持动态扩容，每次扩容大小为原始容量的1.5倍。Stack底层基于数组实现，入栈出栈均从数组的一端操作。

Stack和Queue相比，Queue基于循环队列实现，只能在一端删除，另一端插入，而Stack都在一端操作。

一般符合先进后出的场景可以使用Stack。

Stack进行增、删、改、查操作的常用API如下：

2.8 线性容器的使用

线性容器ArrayList、Vector、Deque、Stack、List的使用例代码如下所示：

// ArrayList
import ArrayList from '@ohos.util.ArrayList'; // 导入ArrayList模块

let arrayList1: ArrayList<string> = new ArrayList();
arrayList1.add('a');
let arrayList2: ArrayList<number> = new ArrayList();
arrayList2.add(1); // 增加元素
console.info(`result: ${arrayList2[0]}`); // 访问元素
arrayList1[0] = 'one'; // 修改元素
console.info(`result: ${arrayList1[0]}`);

// Vector
import Vector from '@ohos.util.Vector'; // 导入Vector模块

let vector1: Vector<string> = new Vector();
vector1.add('a');
let vector2: Vector<Array<number>> = new Vector();
let b1 = [1, 2, 3];
vector2.add(b1);
let vector3: Vector<boolean> = new Vector();
vector3.add(false); // 增加元素
console.info(`result: ${vector1[0]}`); // 访问元素
console.info(`result: ${vector2.getFirstElement()}`); // 访问元素

// Deque
import Deque from '@ohos.util.Deque'; // 导入Deque模块

let deque1: Deque<string> = new Deque();
deque1.insertFront('a');
let deque2: Deque<number> = new Deque();
deque2.insertFront(1); // 增加元素
console.info(`result: ${deque1[0]}`); // 访问元素
deque1[0] = 'one'; // 修改元素
console.info(`result: ${deque2[0]}`);

// Stack
import Stack from '@ohos.util.Stack'; // 导入Stack模块

let stack1: Stack<string> = new Stack();
stack1.push('a');
let stack2: Stack<number> = new Stack();
stack2.push(1); // 增加元素
console.info(`result: ${stack1[0]}`); // 访问元素
stack2.pop(); // 删除栈顶元素并返回该删除元素
console.info(`result: ${stack2.length}`);

// List
import List from '@ohos.util.List'; // 导入List模块

let list1: List<string> = new List();
list1.add('a');
let list2: List<number> = new List();
list2.add(1);
let list3: List<Array<number>> = new List();
let b2 = [1, 2, 3];
list3.add(b2); // 增加元素
console.info(`result: ${list1[0]}`); // 访问元素
console.info(`result: ${list3.get(0)}`); // 访问元素
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3 非线性容器

非线性容器实现能快速查找的数据结构，其底层通过hash或者红黑树实现，包括HashMap、HashSet、TreeMap、TreeSet、LightWeightMap、LightWeightSet、PlainArray七种。非线性容器中的key及value的类型均满足ECMA标准。

3.1 HashMap

HashMap可用来存储具有关联关系的key-value键值对集合，存储元素中key是唯一的，每个key会对应一个value值。

HashMap依据泛型定义，集合中通过key的hash值确定其存储位置，从而快速找到键值对。HashMap的初始容量大小为16，并支持动态扩容，每次扩容大小为原始容量的2倍。HashMap底层基于HashTable实现，冲突策略采用链地址法。

HashMap和TreeMap相比，HashMap依据键的hashCode存取数据，访问速度较快。而TreeMap是有序存取，效率较低。

HashSet基于HashMap实现。HashMap的输入参数由key、value两个值组成。在HashSet中，只对value对象进行处理。

需要快速存取、删除以及插入键值对数据时，推荐使用HashMap。

HashMap进行增、删、改、查操作的常用API如下：

3.2 HashSet

HashSet可用来存储一系列值的集合，存储元素中value是唯一的。

HashSet依据泛型定义，集合中通过value的hash值确定其存储位置，从而快速找到该值。HashSet初始容量大小为16，支持动态扩容，每次扩容大小为原始容量的2倍。value的类型满足ECMA标准中要求的类型。HashSet底层数据结构基于HashTable实现，冲突策略采用链地址法。

HashSet基于HashMap实现。在HashSet中，只对value对象进行处理。

HashSet和TreeSet相比，HashSet中的数据无序存放，即存放元素的顺序和取出的顺序不一致，而TreeSet是有序存放。它们集合中的元素都不允许重复，但HashSet允许放入null值，TreeSet不建议存放null值，可能会对排序结果产生影响。

可以利用HashSet不重复的特性，当需要不重复的集合或需要去重某个集合的时候使用。

HashSet进行增、删、改、查操作的常用API如下：

3.3 TreeMap

TreeMap可用来存储具有关联关系的key-value键值对集合，存储元素中key是唯一的，每个key会对应一个value值。

TreeMap依据泛型定义，集合中的key值是有序的，TreeMap的底层是一棵二叉树，可以通过树的二叉查找快速的找到键值对。key的类型满足ECMA标准中要求的类型。TreeMap中的键值是有序存储的。TreeMap底层基于红黑树实现，可以进行快速的插入和删除。

TreeMap和HashMap相比，HashMap依据键的hashCode存取数据，访问速度较快。而TreeMap是有序存取，效率较低。

一般需要存储有序键值对的场景，可以使用TreeMap。

TreeMap进行增、删、改、查操作的常用API如下：

3.4 TreeSet

TreeSet可用来存储一系列值的集合，存储元素中value是唯一的。

TreeSet依据泛型定义，集合中的value值是有序的，TreeSet的底层是一棵二叉树，可以通过树的二叉查找快速的找到该value值，value的类型满足ECMA标准中要求的类型。TreeSet中的值是有序存储的。TreeSet底层基于红黑树实现，可以进行快速的插入和删除。

TreeSet基于TreeMap实现，在TreeSet中，只对value对象进行处理。TreeSet可用于存储一系列值的集合，元素中value唯一且有序。

TreeSet和HashSet相比，HashSet中的数据无序存放，而TreeSet是有序存放。它们集合中的元素都不允许重复，但HashSet允许放入null值，TreeSet不建议存放null值，可能会对排序结果产生影响。

一般需要存储有序集合的场景，可以使用TreeSet。

TreeSet进行增、删、改、查操作的常用API如下：

3.5 LightWeightMap

LightWeightMap可用来存储具有关联关系的key-value键值对集合，存储元素中key是唯一的，每个key会对应一个value值。LightWeightMap依据泛型定义，采用更加轻量级的结构，底层标识唯一key通过hash实现，其冲突策略为线性探测法。集合中的key值的查找依赖于hash值以及二分查找算法，通过一个数组存储hash值，然后映射到其他数组中的key值以及value值，key的类型满足ECMA标准中要求的类型。

初始默认容量大小为8，每次扩容大小为原始容量的2倍。

LightWeightMap和HashMap都是用来存储键值对的集合，LightWeightMap占用内存更小。

当需要存取key-value键值对时，推荐使用占用内存更小的LightWeightMap。

LightWeightMap进行增、删、改、查操作的常用API如下：

3.6 LightWeightSet

LightWeightSet可用来存储一系列值的集合，存储元素中value是唯一的。

LightWeightSet依据泛型定义，采用更加轻量级的结构，初始默认容量大小为8，每次扩容大小为原始容量的2倍。集合中的value值的查找依赖于hash以及二分查找算法，通过一个数组存储hash值，然后映射到其他数组中的value值，value的类型满足ECMA标准中要求的类型。

LightWeightSet底层标识唯一value基于hash实现，其冲突策略为线性探测法，查找策略基于二分查找法。

LightWeightSet和HashSet都是用来存储键值的集合，LightWeightSet的占用内存更小。

当需要存取某个集合或是对某个集合去重时，推荐使用占用内存更小的LightWeightSet。

LightWeightSet进行增、删、改、查操作的常用API如下：

3.7 PlainArray

PlainArray可用来存储具有关联关系的键值对集合，存储元素中key是唯一的，并且对于PlainArray来说，其key的类型为number类型。每个key会对应一个value值，类型依据泛型的定义，PlainArray采用更加轻量级的结构，集合中的key值的查找依赖于二分查找算法，然后映射到其他数组中的value值。

初始默认容量大小为16，每次扩容大小为原始容量的2倍。

PlainArray和LightWeightMap都是用来存储键值对，且均采用轻量级结构，但PlainArray的key值类型只能为number类型。

当需要存储key值为number类型的键值对时，可以使用PlainArray。

PlainArray进行增、删、改、查操作的常用API如下：

3.8 非线性容器的使用

常用的非线性容器HashMap、TreeMap、LightWeightMap、PlainArray的使用示例代码如下所示：

// HashMap
import HashMap from '@ohos.util.HashMap'; // 导入HashMap模块

let hashMap1: HashMap<string, number> = new HashMap();
hashMap1.set('a', 123);
let hashMap2: HashMap<number, number> = new HashMap();
hashMap2.set(4, 123); // 增加元素
console.info(`result: ${hashMap2.hasKey(4)}`); // 判断是否含有某元素
console.info(`result: ${hashMap1.get('a')}`); // 访问元素

// TreeMap
import TreeMap from '@ohos.util.TreeMap'; // 导入TreeMap模块

let treeMap: TreeMap<string, number> = new TreeMap();
treeMap.set('a', 123);
treeMap.set('6', 356); // 增加元素
console.info(`result: ${treeMap.get('a')}`); // 访问元素
console.info(`result: ${treeMap.getFirstKey()}`); // 访问首元素
console.info(`result: ${treeMap.getLastKey()}`); // 访问尾元素

// LightWeightMap
import LightWeightMap from '@ohos.util.LightWeightMap'; // 导入LightWeightMap模块

let lightWeightMap: LightWeightMap<string, number> = new LightWeightMap();
lightWeightMap.set('x', 123);
lightWeightMap.set('8', 356); // 增加元素
console.info(`result: ${lightWeightMap.get('a')}`); // 访问元素
console.info(`result: ${lightWeightMap.get('x')}`); // 访问元素
console.info(`result: ${lightWeightMap.getIndexOfKey('8')}`); // 访问元素

// PlainArray
import PlainArray from '@ohos.util.PlainArray' // 导入PlainArray模块

let plainArray: PlainArray<string> = new PlainArray();
plainArray.add(1, 'sdd');
plainArray.add(2, 'sff'); // 增加元素
console.info(`result: ${plainArray.get(1)}`); // 访问元素
console.info(`result: ${plainArray.getKeyAt(1)}`); // 访问元素

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参考文献：
[1]OpenHarmoney应用开发文档