Java集合框架-List

集合和数组比较

• 相似点： 都可以存储多个对象，对外作为一个整体存在
• 数组缺点：
  • 长度必须在初始化时指定，且固定不变
  • 数组采用连续存储空间，删除和添加效率低下
  • 数组无法直接保存映射关系
  • 数组缺乏封装，操作繁琐

集合架构

下面的“唯一”可理解为“不重复”，“不唯一”即为“可重复”

• Collection：接口存储一组不唯一，无序的对象
• List：接口存储一组不唯一，有序（索引顺序）的对象【即可以有重复元素，有序】
• Set：接口存储一组唯一，无序的对象【即没有重复元素，无序，类似于数学中的集合】
• Map接口存储一组键值对象，提供key到value的映射：
  • key：唯一、无序
  • value：不唯一，无序

List集合

• List集合的主要实现类有ArrayList和LinkedList，分别是数据结构中顺序表和链表的实现。另外还包括栈和队列的实现类：Deque和Queue
• ArrayList：
  • 在内存中分配连续的空间，实现了长度可变的数组
  • 优点：（顺序表的优点）遍历元素和随机访问元素的效率比较高
  • 缺点：添加和删除需大量移动元素效率低，按照内容查询效率低
• LinkedList：
  • 采用双向链表存储方式
  • 缺点：遍历和随机访问元素效率低下
  • 优点：（链表的优点）插入、删除元素效率比较高（但是前提也是必须先低效率查询才可，如果插入删除发生在头尾可以减少查询次数）

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ArrayList

• ArrayList底层是一个长度可以动态增长的Object数组，每次默认增长50%（即每次变为原来的1.5倍）

• ArrayList中提供了一个内部类Itr（可直接访问外部类中的元素），实现了Iterator接口，实现对集合元素的遍历

• 使用案例1：

package com.bjsxt.list;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;

/**
 * 数组中既可以放基本数据类型，也可以放引用数据类型，比如int[] arr, Computer[] arr2
 * 集合中只能放引用数据类型，不能放基本数据类型（基本数据类型需要使用包装类来包装，然后再放入集合）
 */
public class TestArrayList01 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个集合对象
        ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<>();
        // 添加元素
        arrayList.add(80);  // 自动装箱 int--->Integer
        arrayList.add(90);
        arrayList.add(80);  // 向末尾添加元素
        arrayList.add(1, 100);  // 向指定索引添加元素
        // 添加元素底层发生了大量数据后移操作，并且可能发生数组的扩容

        // 元素的数量
        System.out.println("------元素的数量------");
        System.out.println(arrayList.size());
        System.out.println("--------------------");

        // 获取指定索引的元素
        int elem = arrayList.get(1);
        System.out.println("------索引为1的元素为------" + elem);

        // 遍历元素
        System.out.println(arrayList);
        System.out.println("遍历方法一：for循环");
        for (int i = 0; i < arrayList.size(); i++) {
            System.out.println(arrayList.get(i));
        }
        System.out.println("遍历方法二：for-each循环");
        for (Integer element : arrayList) {
            System.out.println(element);
        }
        System.out.println("遍历方法三：Iterator");
        Iterator<Integer> it = arrayList.iterator();
        while (it.hasNext()) {   // 是否还有元素
            System.out.println(it.next());
        }
        System.out.println("遍历方式四：Lambda表达式+流式编程");
        arrayList.forEach(System.out::println);
    }
}

运行结果

• 使用案例2：

package com.bjsxt.list;

import java.util.ArrayList;

public class TestArrayList02 {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Integer> arrayList1 = new ArrayList<>();
        arrayList1.add(10);
        arrayList1.add(20);
        arrayList1.add(30);

        ArrayList<Integer> arrayList2 = new ArrayList<>();
        arrayList2.add(30);
        arrayList2.add(40);
        arrayList2.add(50);
        arrayList2.add(60);
        System.out.println(arrayList1);
        System.out.println(arrayList2);
        System.out.println("------两个集合addAll------");
        // 将两个集合中的元素添加到一个集合中
        arrayList1.addAll(arrayList2);
        System.out.println(arrayList1);
        System.out.println("------两个集合removeAll------");
        System.out.println(arrayList1);
        System.out.println(arrayList2);
        System.out.println(arrayList1.removeAll(arrayList2));
        // 删除两个集合共有的元素
        System.out.println(arrayList1);
        System.out.println("------两个集合retainAll------");
        arrayList1.add(30);
        System.out.println(arrayList1);
        System.out.println(arrayList2);
        // 保留两个集合中相同的元素
        System.out.println(arrayList1.retainAll(arrayList2));
        System.out.println(arrayList1);
        System.out.println(arrayList2);
        // 判断集合中是否包含某元素
        System.out.println("------contains------");
        System.out.println(arrayList2.contains(50));
        // 获取某元素对应的索引
        System.out.println("------indexOf------");
        System.out.println(arrayList2.indexOf(60));
        System.out.println("------isEmpty() & clear()------");
        // 判断集合是否为空
        System.out.println(arrayList1.isEmpty());
        // 移除集合中所有元素
        arrayList1.clear();
        System.out.println(arrayList1.isEmpty());
    }
}

运行结果

LinkedList

• 代码示例

package com.bjsxt.list2;

import java.util.LinkedList;

/**
 * 将ArrayList替换为LinkedList之后，执行结果没有变，底层的数据结构发生了变化：数组--->双向链表
 * 具体的操作方式变化了 list.remove(2);
 * <p>
 * LinkedList提供了更多的方法，可以作为线性表、栈、队列来使用
 * <p>
 * 使用场景：
 * ArrayList: 按照索引随机访问，遍历集合
 * LinkedList: 添加、删除操作多
 */
public class TestLinkedList01 {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<Integer> list = new LinkedList<>();
        list.add(80);
        list.add(70);
        list.add(90);
        list.add(0, 100);
        System.out.println(list.size());
        System.out.println(list.isEmpty());
        System.out.println(list.indexOf(70));
        System.out.println(list.indexOf(70));
        System.out.println(list.contains(80));
        int elem = list.get(2);
        System.out.println(elem);
    }
}