Java 集合類入門篇

沉默王二發表於2019-11-08

開門見山地說吧,Java 提供了一套完整的集合類(也可以叫做容器類)來管理一組長度可變的物件(也就是集合的元素),其中常見的型別包括 List、Set、Queue 和 Map。從我個人的程式設計經驗來看,List 的實現類 ArrayList 和 Map 的實現類 HashMap 使用頻率最高,其它實現類只能望其項背了。

Java 集合類入門篇

List、Set 和 Queue 都是 Collection 的子介面,但各有各的好。List 按照插入的順序儲存元素,Set 不會有重複的元素,Queue 通常(但並非一定)以 FIFO(先進先出)的方式排序各個元素。

Map 與 Collection 最大的不同就在於,它是一組“鍵值對”,可以快速地通過鍵來查詢值;Collection 是沒有鍵的,因此需要按照某種規則來查詢值(這裡說的值就是元素)。

怎麼使用集合類呢?示例如下:

public class Wanger {
	public static void main(String[] args) {
		List<String> list = new ArrayList<String>();
		list.add("李孝利");
		System.out.println(list.get(0));

		Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
		map.put("lixiaoli", "李孝利");
		System.out.println(map.get("lixiaoli"));
	}
}
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01、ArrayList 和 LinkedList

通常情況下,ArrayList 是我們在選擇 List 的時候的首選。別問我為什麼,就好像你問我為什麼 1+1 = 2 ?我回答不上來啊。

有人會問,如果我的應用操作偏向於插入和刪除,而不是隨機訪問,我還要選用 ArrayList 嗎?我知道 LinkedList 在處理插入和刪除的時候更高效,而 ArrayList 更適合隨機訪問。

那麼我的回答是,你已經知道了答案,就做出自己的選擇吧。

List 的應用經常會涉及到一些經典的排序演算法,我們不妨來重溫一下氣泡排序,氣泡排序的規則是:假如有 N 個數,是無序的;從第一個數開始和後面 N-1 的數比較,發現有比自己小的就交換位置;從第二個數開始和後面 N-2 的數比較,同樣發現有比自己小的就交換位置;直到 N-1 結束。

來看程式清單1-1:

public class BubbleSort {
	public static void main(String[] args) {
		List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
		Collections.addAll(list, 2, 1, 5, 4, 9, 8, 6, 7, 10, 3, 3);

		// 從第1個數開始比較,直到N-1
		for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
			// 從第i+1開始,和i位置的數進行比較
			for (int j = i + 1; j < list.size(); j++) {
				// 記錄原來的數
				int temp = list.get(j);

				// 如果i位置的數大,就和j位置的數進行交換
				if (list.get(i) > temp) {
					list.set(j, list.get(i));
					list.set(i, temp);
				}
			}
		}
		
		System.out.println(list);
	}
}
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Collections 類是操作 Collection 的一個工具集,提供了很多可以操作和返回 Collection 的靜態方法,非常好用。Collections.addAll() 方法可以將所有指定元素新增到指定 Collection 中,可以分別指定要新增的元素,就像 Collections.addAll(list, 2, 1, 5); 這樣;或者將要新增的元素指定為一個陣列;此方法的行為與 list.addAll(Arrays.asList(elements)) 的行為是相同的,但在大多數實現下,此方法執行起來可能要快得多。

list.set(int index, E element) 用於指定元素替代此列表中指定位置上的元素,非常便捷。

02、HashMap

HashMap 是最常見的 Map 實現,應用非常的廣泛;支援 null 鍵和 null 值,是絕大部分利用鍵值對存取場景的首選;比如,查詢資料庫的時候經常使用 HashMap 來進行靈活的(可選擇一個表的部分列,而不是所有列)列名和列值的繫結。

HashMap 的值中還可以存放新的鍵值對,就像下面的這張示意圖。

Java 集合類入門篇

03、PriorityQueue

考慮這樣一種場景,王二現在是一個寫作大咖了,不再只是一個會寫程式碼的程式設計師了。有一天,他和幾個熱情的讀者相遇在廁所的門口,為了表示對王二的尊重,讀者們覺得禮讓王二先去解決問題是必要的。

PriorityQueue 是一種優先順序佇列(Priority 即為優先的意思),可以應用於這種場景。程式碼示例如下:

public class WriterAndReader implements Comparable<WriterAndReader> {
	static PriorityQueue<WriterAndReader> queue = new PriorityQueue<WriterAndReader>();

	private String name;

	public WriterAndReader(String name) {
		this.name = name;
	}

	@Override
	public int compareTo(WriterAndReader o) {
		// o為之前的
		if (this.getName().equals("王二")) {
			return -1;
		}
		return this.getName().compareTo(o.getName());
	}

	public String getName() {
		return name;
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
	
	@Override
	public String toString() {
		return this.getName();
	}

	public static void main(String[] args) {
		
		// 第一次,沒有發生比較,因為只有一個
		queue.add(new WriterAndReader("讀者2"));
		// 第二次,與第一次放入的比較,發現讀者1比讀者2小
		queue.add(new WriterAndReader("讀者1"));
		// 第三次,與讀者1進行比較,發現王二小;
		queue.add(new WriterAndReader("王二"));
		
		while (!queue.isEmpty()) {
			System.out.println(queue.poll());
		}
	}
}
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PriorityQueue 既然要排出優先順序,那麼就要有一定的規則,排列的物件就要實現 Comparable 介面。

建議在學習的時候 debug 一下,你會發現 queue 的變化非常的有意思;每次 add 新增或者 poll 取出時就會執行對應的 compareTo。

PriorityQueue 常用的功能函式如下:

方法名 功能描述
add(E e) 新增元素
clear() 清空
contains(Object o) 檢查是否包含當前引數元素
offer(E e) 新增元素
peek() 讀取元素,(不刪除)
poll() 取出元素,(刪除)
remove(Object o) 刪除指定元素
size() 返回長度

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