Java集合遍历方式

一 数据元素在内存中存放方式

  1. 链式存储
    每一个数据元素,在内存中都不要求处于相邻的位置,每个数据元素包含它下一个元素的内存地址。不可以根据元素的位置直接计算出内存地址,只能按顺序读取元素。读取一个特定位置元素的平均时间复杂度为O(n)。主要以链表为代表。Java中以LinkedList为代表。
  2. 顺序存储
    相邻的数据元素存放于相邻的内存地址中,整块内存地址是连续的。可以根据元素的位置直接计算出内存地址,直接进行读取。读取一个特定位置元素的平均时间复杂度为O(1)。正常来说,只有基于数组实现的集合,才有这种特性。Java中以ArrayList为代表。

二 常用的遍历方法

1.通过for循环

for(int i = 0 ;i<list.size();i++) {  
    int j= list.get(i);
    System.out.println(j);  
}

遍历者自己在集合外部维护一个计数器,然后依次读取每一个位置的元素,当读取到最后一个元素后,停止。主要就是需要按元素的位置来读取元素。

遍历效率

  • 链式存储:读取特定位置元素的平均时间复杂度是O(n),所以遍历整个集合的平均时间复杂度为O(n^2)
  • 顺序存储:读取特定位置元素的平均时间复杂度是O(1),所以遍历整个集合的平均时间复杂度为O(n)

2.通过Iterator迭代器

Iterator it = list.iterator();
while(it.hasNext()) {
  Object obj = it.next();
}

基于顺序存储集合的Iterator可以直接按位置访问数据。而基于链式存储集合的Iterator,都是需要保存当前遍历的位置。然后根据当前位置来向前或者向后移动指针。

遍历效率

  • 链式存储:由于Iterator内部维护了当前遍历元素的位置,遍历下一元素只需向后移动一位指针,遍历整个集合的时间复杂度为O(n);
  • 顺序存储:由于迭代器的额外操作,反而花费了更多时间

3.通过foreach循环

for (Object object : list) { 
    System.out.println(object); 
}

foreach内部也是采用了Iterator的方式实现,只不过Java编译器帮我们生成了这些代码。

三 遍历建议

Java数据集合框架中,提供了一个RandomAccess接口,该接口没有方法,只是一个标记。通常被List接口的实现使用,用来标记该List的实现是否支持Random Access。

  • 一个数据集合实现了该接口,就意味着它支持Random Access,按位置读取元素的平均时间复杂度为O(1),比如ArrayList。建议使用for循环遍历

  • 若没有实现Random Access接口,比如LinkedList,建议使用迭代器遍历。

### Java 集合遍历方法概述 Java 中提供了多种集合遍历方式,每种方式都具有不同的特性和适用场景。以下是几种常见且高效的集合遍历方法及其示例。 #### 使用增强型 `for` 循环 增强型 `for` 循环是一种简单而直观的方式遍历集合中的元素。它适用于任何实现了 `Iterable` 接口的集合类型,如 `List` 和 `Set`。 ```java import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class ForEachExample { public static void main(String[] args) { List<Student> students = new ArrayList<>(); students.add(new Student("Alice", 20)); students.add(new Student("Bob", 22)); for (Student student : students) { System.out.println(student.getName() + ": " + student.getAge()); } } } ``` 这种方式的优点在于语法简洁明了[^1],但在需要动态修改集合时存在局限性。 --- #### 使用 `Iterator` 当需要在遍历时安全地移除元素时,推荐使用 `Iterator`。这是唯一一种可以在迭代过程中安全删除元素而不抛出异常的方法。 ```java import java.util.ArrayList; import java.util.Iterator; import java.util.List; public class IteratorExample { public static void main(String[] args) { List<Student> students = new ArrayList<>(); students.add(new Student("Alice", 20)); students.add(new Student("Bob", 22)); Iterator<Student> iterator = students.iterator(); while (iterator.hasNext()) { Student student = iterator.next(); if ("Bob".equals(student.getName())) { iterator.remove(); // 安全移除当前元素 } } System.out.println(students); } } ``` 此方法特别适合于需要边遍历边修改集合的情况[^2]。 --- #### 使用 `Stream API`(Java 8 及以上) `Stream API` 是 Java 8 引入的强大工具,支持函数式编程风格,并可以轻松实现过滤、映射和聚合操作。 ```java import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.stream.Collectors; public class StreamExample { public static void main(String[] args) { List<Student> students = new ArrayList<>(); students.add(new Student("Alice", 20)); students.add(new Student("Bob", 22)); List<Student> filteredStudents = students.stream() .filter(student -> student.getAge() > 21) .collect(Collectors.toList()); filteredStudents.forEach(student -> System.out.println(student.getName() + ": " + student.getAge()) ); } } ``` 这种方法不仅功能强大,还能够利用多核处理器的优势来执行并行流操作。 --- #### 遍历 `Map` 集合 对于 `Map` 类型的集合,可以通过键集、集或条目集来进行遍历。 ```java import java.util.HashMap; import java.util.Map; public class MapTraversalExample { public static void main(String[] args) { Map<String, Integer> map = new HashMap<>(); map.put("Alice", 20); map.put("Bob", 22); // 方式一:通过 keySet 遍历 for (String key : map.keySet()) { System.out.println(key + ": " + map.get(key)); } // 方式二:通过 entrySet 遍历 for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) { System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue()); } } } ``` 上述两种方式各有优劣,具体选择取决于实际需求[^3]。 --- ### 总结 不同类型的集合有不同的遍历方式,开发者应根据具体的业务逻辑选择最合适的方案。如果仅需读取数据,则可以选择更简单的增强型 `for` 或者 `forEach`;而在需要动态修改集合的情况下,建议优先考虑 `Iterator` 或 `removeIf` 方法。
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