數據結構

數據結構是一種用於實現集合的基本編程結構

java中的集合框架圖：

-集合接口：6個接口（短虛線表示），表示不一樣集合類型，是集合框架的基礎。

-抽象類：5個抽象類（長虛線表示），對集合接口的部分實現。可擴展爲自定義集合類。

-實現類：8個實現類（實線表示），對接口的具體實現。

2.Java 容器類介紹

① Java容器類均可以自動地調整本身的尺寸。

② Collection 接口是一組容許重複的對象。

③ Set 接口繼承 Collection，不容許重複，使用本身內部的一個排列機制。

④ List 接口繼承 Collection，容許重複，以元素安插的次序來放置元素，不會從新排列。

⑤ Map接口是一組成對的鍵－值對象，即所持有的是key-value pairs。Map中不能有重複的key。擁有本身的內部排列機制。

3.Collection 接口

基本操做

-增長元素add(Object obj); addAll(Collection c);

-刪除元素 remove(Object obj); removeAll(Collection c);

-求交集 retainAll(Collection c);

Collection是最基本的集合接口，全部實現Collection接口的類都必須提供兩個標準的構造函數：無參數的構造函數用於建立一個空的Collection，有一個 Collection參數的構造函數用於建立一個新的Collection，這個新的Collection與傳入的Collection有相同類型的元素。

import java.util.ArrayList; import java.util.Arrays; import java.util.Collection; import java.util.Collections; import java.util.List; public class AddingGroups {     public static void main(String[] args) {        Collection<Integer> collection = new ArrayList<Integer>(Arrays. asList(               1, 2, 3, 4, 5));        Integer[] moreInts={6,7,8,9,10};        collection.addAll(Arrays. asList(moreInts));        for (Integer i : collection)            System. out.print(i + ",");     } }

結果：

1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,

這裏展現了Collection接口的2個用法，首先，Collection構造函數接受另外一個Collection（List）做爲參數，使其初始化。接着，調用addAll()方法添加元素，注意，該方法只接受另外一個Collection做爲參數。

此外，必須注意，Collection接口不提供隨機訪問元素的get()方法。由於Collection包括Set，而Set本身維護內部順序。若是想檢查Collection中的元素，那就必須使用迭代器。

4.List 接口

4.1 List 接口

　　List是有序的Collection，使用此接口可以精確的控制每一個元素插入的位置。用戶可以使用索引（元素在List中的位置，相似於數組下標）來訪問List中的元素，這相似於Java的數組。

和下面要提到的Set不一樣，List容許有相同的元素。

除了具備Collection接口必備的iterator()方法外，List還提供一個listIterator()方法，返回一個 ListIterator接口，和標準的Iterator接口相比，ListIterator多了一些add()之類的方法，容許添加，刪除，設定元素， 還能向前或向後遍歷。

 

4.2 LinkedList 類

LinkedList實現了List接口，容許null元素。此外LinkedList提供額外的get，remove，insert方法在 LinkedList的首部或尾部。這些操做使LinkedList可被用做堆棧（stack），隊列（queue）或雙向隊列（deque）。此實現不是同步的。

 

4.3 ArrayList 類

ArrayList實現了可變大小的數組。它容許全部元素，包括null。

size，isEmpty，get，set方法運行時間爲常數。可是add方法開銷爲分攤的常數，添加n個元素須要O(n)的時間。其餘的方法運行時間爲線性。

每一個ArrayList實例都有一個容量（Capacity），即用於存儲元素的數組的大小。這個容量可隨着不斷添加新元素而自動增長，可是增加算法並無定義。當須要插入大量元素時，在插入前能夠調用ensureCapacity方法來增長ArrayList的容量以提升插入效率。此實現不是同步的。

 

5.Set 接口

5.1 Set 接口

Set具備和Collection徹底同樣的接口，沒有任何額外的功能。它是一種不包含重複的元素的Collection，即任意的兩個元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false，Set最多有一個null元素。

很明顯，Set的構造函數有一個約束條件，傳入的Collection參數不能包含重複的元素。

請注意：必須當心操做可變對象（Mutable Object）。若是一個Set中的可變元素改變了自身狀態致使Object.equals(Object)=true將致使一些問題。

 

5.2 HashSet

此類實現Set 接口，由哈希表（其實是一個 HashMap 實例）支持。它不保證 set 的迭代順序；特別是它不保證該順序恆久不變。此類容許使用 null 元素。此類爲基本操做提供了穩定性能，此實現不是同步的。

 

5.3 LinkedHashSet

具備可預知迭代順序的Set 接口的哈希表和連接列表實現。此實現與HashSet的不一樣之處在於，它維護着一個運行於全部條目的雙重連接列表。此連接列表定義了迭代順序，即按照將元素插入到set中的順序（插入順序）進行迭代。注意，插入順序不受在set中從新插入的元素影響。此實現不是同步的。

 

5.4 TreeSet

基於TreeMap的NavigableSet實現。使用元素的天然順序對元素進行排序，或者根據建立set時提供的 Comparator 進行排序，具體取決於使用的構造方法。此實現爲基本操做（add、remove 和 contains）提供受保證的 log(n) 時間開銷。此實現不是同步的。

6.Map 接口

請注意，Map沒有繼承Collection接口，Map提供key到value的映射。一個Map中不能包含相同的key，每一個key只能映射一個 value。Map接口提供3種集合的視圖，Map的內容能夠被看成一組key集合，一組value集合，或者一組key-value映射。

 

6.1 WeakHashMap

以弱鍵實現的基於哈希表的Map。在WeakHashMap中，當某個鍵再也不正常使用時，將自動移除其條目。更精確地說，對於一個給定的鍵，其映射的存在並不阻止垃圾回收器對該鍵的丟棄，這就使該鍵成爲可終止的，被終止，而後被回收。丟棄某個鍵時，其條目從映射中有效地移除，所以，該類的行爲與其餘的Map實現有所不一樣。此實現不是同步的。

 

6.2 TreeMap

該映射根據其鍵的天然順序進行排序，或者根據建立映射時提供的Comparator進行排序，具體取決於使用的構造方法。此實現不是同步的。

 

6.3 HashMap

基於哈希表的Map接口的實現。此實現提供全部可選的映射操做，並容許使用 null 值和 null 鍵。（除了非同步和容許使用null以外，HashMap 類與 Hashtable 大體相同。）此類不保證映射的順序，特別是它不保證該順序恆久不變。此實現不是同步的。

 

6.4 SortedMap

進一步提供關於鍵的整體排序的Map。該映射是根據其鍵的天然順序進行排序的，或者根據一般在建立有序映射時提供的Comparator進行排序。對有序映射的collection 視圖（由 entrySet、keySet 和 values 方法返回）進行迭代時，此順序就會反映出來。要採用此排序方式，還須要提供一些其餘操做（此接口是 SortedSet 的對應映射）。

7. 集合類性能效率總結

注意，這裏展現的類都是非線程安全的。若是須要考慮線程安全，應該使用ConcurrentMap,CopyOnWriteArrayList,CopyOnWriteArraySet等。

接口	實現類	保持插入順序	可重複	排序	使用說明
List	ArrayList	Y	Y	N	長於隨機訪問元素；但插入、刪除元素較慢（數組特性）。
	LinkedList	Y	Y	N	插入、刪除元素較快，但隨即訪問較慢（鏈表特性）。
Set	HashSet	N	N	N	使用散列，最快的獲取元素方法。
	TreeSet	N	N	Y	將元素存儲在紅-黑樹數據結構中。默認爲升序。
	LinkedHashSet	Y	N	N	使用散列，同時使用鏈表來維護元素的插入順序。
Map	HashMap	N	N	N	使用散列，提供最快的查找技術。
	TreeMap	N	N	Y	默認按照比較結果的升序保存鍵。
	LinkedHashMap	Y	N	N	按照插入順序保存鍵，同時使用散列提升查找速度。

總結

① 若是涉及到堆棧，隊列等操做，應該考慮用List。若是要進行大量的隨機訪問，應使用ArrayList；若是常常進行插入與刪除操做，用使用LinkedList。

② HashMap設計用來快速訪問；而TreeMap保持「鍵」始終處於排序狀態，因此沒有HashMap快。LinkedHashMap保持元素插入的順序，可是也經過散列提供了快速訪問能力。

③ Set不接受重複元素。HashSet提供最快的查詢速度，而TreeSet保持元素處於排序狀態。LinkedHashSet以插入順序保存元素。

④ 對哈希表的操做，做爲key的對象要正確重寫equals和hashCode方法。

⑤ 儘可能返回接口而非實際的類型（針對抽象編程），如返回List而非ArrayList，這樣若是之後須要將ArrayList換成LinkedList時，客戶端代碼不用改變。

⑥ 程序中不該該使用過期的Vector\Hashtable\Stack。

以上內容轉載至 http://zhangjunhd.blog.51cto.com/113473/69677