java集合框架常用的数据结构

在程序中，如果出现了多个数据需要存储，解决方就是数组，但数组也有缺点：

• 长度固定，数组一旦创建长度不可改变
• 数组里的元素的类型太单调，都是统一的
• 数组的遍历方式单一，用下标遍历

所以在需要的情况下，可以使用集合。

所有的集合类都在java.util包下

Java的集合 主要由两个接口类派生出来，分别是Collection和Map

Collection

1. Collection接口，是用来存放对象的数据结构。其中长度可变，而且集合中可以存放不同类型的对象。并提供了一组操作成批对象的方法。
   2. Set是一组不允许重复的对象集合
      • HashSet
      • TreeSet
   3. List允许重复，并维护元素的插入顺序
      • ArrayList
      • LinkedList
        

List

1. 有序的Collection。此接口的用户可以对列表中的每个元素的插入位置进行精准的控制。用户可以根据元素的整数索引（在列表中的位置）访问元素，并搜索列表中的元素。与Set不同，列表通常允许重复的元素。列表本身允许null元素，通常它们允许许多个null元素。
2. 特点：
   - 元素有序
   - 元素有下标
   - 允许重复元素
   - 可以存null元素
3. 常用方法
   - 特有的

		void add(int index, E element) 
          		在列表的指定位置插入指定元素（可选操作）。 
		boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) 
          		将指定 collection 中的所有元素都插入到列表中的指定位置（可选操作）。 
		E get(int index) 
		          返回列表中指定位置的元素。 
		int indexOf(Object o) 
		          返回此列表中第一次出现的指定元素的索引； 
		int lastIndexOf(Object o) 
		          返回此列表中最后出现的指定元素的索引 
		ListIterator<E> listIterator() 
		          返回此列表元素的列表迭代器（按适当顺序）。 
		E remove(int index) 
		          移除列表中指定位置的元素（可选操作）。 
		E set(int index, E element) 
		          用指定元素替换列表中指定位置的元素（可选操作）。 
		List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) 
		          返回列表中指定的 fromIndex（包括 ）和 toIndex（不包括）之间的部分

ArrayList实现类

1. List接口的大小可变数组的实现。每个ArrayList实例都有一个容量。该容量是指用来存储列表元素的数组的大小。
2. 特点：
   - 内部用数组存放数据，封装了数组的操作，元素有下标
   - 元素可重复
   - 元素有序
   - 底层是一个数组，方便查询，增删数据效率会降低
3. 创建对象
   - ArrayList（） 构造一个初始容量为10的空列表，不够会以1.5倍容量增长

基于数组，在数组中搜索和读取数据是很快的。因此ArrayList获取数据的时间复杂度是O(1)；
添加、删除时该元素后面的所有元素都要移动，所以添加和删除的效率不高；
ArrayList有容量大小，每次达到阈值都需要扩容，这个操作较为影响效率；

LinkedList实现类

1. List接口的链接列表实现。双向链表，两端效率高。底层就是数组和链表 实现的。
2. 特点：
   - 双向链表实现
   - 元素是有序的，输出顺序与输入顺序一致
   - 允许元素为null
   - 所有指定位置的操作都是从头开始遍历的
   - 和ArrayList一样，不是同步容器
   - 迭代器遍历要比下标遍历的效率要高

基于双端链表，添加和删除元素只会影响周围的两个节点，开销很低；
只能顺序遍历，无法按照索引获得元素，因此查询效率不高；
没有固定容量，不需要扩容；
需要更多的内存，LinkedList每个节点中需要多存储前后节点的信息，占用空间更多；

参考文章 https://blog.youkuaiyun.com/u011240877/article/details/52876543

Map

java.util 接口 Map<K,V>

1. 将键映射到值的对象。一个映射不能包含重复的键；每个键最多只能映射到一个值。Map接口提供三种collection视图，允许以键集、值集或键-值映射关系集的形式查看某个映射内容。映射顺序 定义为迭代器在映射的collection视图上返回其元素的顺序。某些映射实现可明确保证其顺序，如TreeMap类；另一些映射实现则不保证顺序，如HashMap类。
2. 特点：
   - 存的数据是键值对的格式
   - 其中键不能重复
   - 每个键对应一个值
   - HashMap是无序的，TreeMap是有序的
3. 创建对象
   - 接口无法创建对象，只能创建实现类对象
4. 常用方法

		 void clear() 
          		  从此映射中移除所有映射关系（可选操作）。 
		 boolean containsKey(Object key) 
		          如果此映射包含指定键的映射关系，则返回 true。 
		 boolean containsValue(Object value) 
		          如果此映射将一个或多个键映射到指定值，则返回 true。 
		 Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() 
		          返回此映射中包含的映射关系的 Set 视图。 
		 boolean equals(Object o) 
		          比较指定的对象与此映射是否相等。 
		 V get(Object key) 
		          返回指定键所映射的值；如果此映射不包含该键的映射关系，则返回 null。 
		 int hashCode() 
		          返回此映射的哈希码值。 
		 boolean isEmpty() 
		          如果此映射未包含键-值映射关系，则返回 true。 
		 Set<K> keySet() 
		          返回此映射中包含的键的 Set 视图。 
		 V put(K key, V value) 
		          将指定的值与此映射中的指定键关联（可选操作）。 
		 void putAll(Map<? extends K,? extends V> m) 
		          从指定映射中将所有映射关系复制到此映射中（可选操作）。 
		 V remove(Object key) 
		          如果存在一个键的映射关系，则将其从此映射中移除（可选操作）。 
		 int size() 
		          返回此映射中的键-值映射关系数。 
		 Collection<V> values() 
		          返回此映射中包含的值的 Collection 视图。

HashMap实现类

1. 特点/原理
   - 为了提高查询效率，底层会维护一个数组，把数组存入数组中
   - 底层根据hashCode（）计算得到存储位置/哈希值
   - 如果该位置没有存储过数据，直接放在该位置，也就是放在了数组节点上
   - 如果该位置存过数据（hash冲突/hash碰撞），会形成链表结构
   - 把新的数据作为链表的头节点
   - 如果形成了链表结构，会大大降低查询效率
   - jdk1.8优化了链表中多个节点的查询效率，如果连表上节点数>8，会形成红黑
2. 创建对象
   HashMap（）
   构造一个具有默认初始容量（16）和默认加载因子（0.75）的空HashMap.