Java 高階-集合框架
類似 C++ 中的 STL 標準模板庫，Java 也在 java.util 包中封裝了一套常用資料結構及其演算法，稱為集合框架。所有的集合框架都包含如下內容：
- 介面：代表集合的抽象資料型別 ADT，如 Collection、List、Set、Map 等
- 實現（類）：集合介面的具體實現，是可重複使用的資料結構，例如：ArrayList、LinkedList、HashSet、HashMap。
- 演算法：實現集合介面的物件裡的方法，可以執行一些有用的計算，例如：搜尋和排序。這些演算法具有多型性，相同方法在相似的介面上有著不同的實現。
除了集合，Java 的集合框架也定義了幾個 Map 介面和類。Map 裡儲存的是鍵/值對。儘管 Map 不是集合，但是它們完全整合在集合中。
集合框架概述
Java 集合框架分為兩大類：
- Map 鍵值對的集合，包括SortedMap
- Collection 元素的集合，包括Set（包括 SortedSet）、List、Queue
主要介面及常用的實現類
具體實現類，常用的有 ArrayList、LinkedList、HashSet、LinkedHashSet、HashMap、LinkedHashMap 等等。
Collection 介面
常用方法
查詢方法
| 方法名 | 描述 |
|---|---|
| int size() | 返回集合中元素個數 |
| boolean isEmpty() | 如果集合中沒有元素則返回 true |
| boolean contains(Object obj) | 判斷物件是否在集合中 |
| boolean containsAll(Collection c) | 判斷方法的接收者物件是否包含集合中的所有元素 |
修改方法
| 方法名 | 描述 |
|---|---|
| boolean add(Object obj) | 向集合中增加物件 |
| boolean addAll(Collection<?> c) | 將引數集合中的所有元素增加到接收者集合中 |
| boolean remove(Object obj) | 刪除物件 |
| boolean removeAll(Collection c) | 將引數集合中的所有元素從接收者集合中刪除 |
| boolean retainAll(Collection c) | 與 removeAll 方法相反，只保留引數集合中的所有元素 |
List 介面
有序列表，元素可重複。
實現類
- Vector
- ArrayList：儲存方式類似陣列，訪問速度快
- LinkedList：儲存方式類似連結串列，增刪速度快
Set 介面
無序集合，元素不可重複。
實現類
- HashSet
- TreeSet 樹集合
SortedSet 介面
特殊的有序 Set，元素升序排列，還增加了次序的相關操作。
Queue介面
FIFO 先進先出佇列。
實現類
- LinkedList：同時實現了 List 介面，先進先出
- PriorityList：按元素值排序的佇列
Map 介面
儲存鍵值對。需要同時指定鍵和值的型別 Map<k, v>。
實現類
- HashMap
- TreeMap
SortedMap
特殊 Map，關鍵字升序排列。通常用於字典。
相關演算法
大多演算法用於 List，min 和max 可以用於所有集合物件。
排序演算法 sort
使 List 中的元素按照某種次序關係升序排列。
- 將元素按照自然次序排列，或者集合實現了 Comparable 介面
- 附加 Comparator 物件做引數，規定比較規則，可實現反序或特殊規則
亂序演算法 shuffle
可用於洗牌，每個次序出現的概率都是一樣的。
反序 reverse
二分查詢演算法 binarySearch
Arrays 類
需要引入 java.util.Arrays。
常用方法：
| 方法 | 描述 |
|---|---|
| sort(type[] a) | 排序 |
| binarySearch() | 二分查詢 |
| equals(type[] a, type[] b) | 陣列比較 |
| fill(type[] a, type val) | 陣列填充同一個值 |
| asList(T… a) | 將陣列轉為 ArrayList |
基於動態陣列的型別
Vector （集合框架的遺留類，不建議使用，執行緒安全）和 ArrayList（非同步，效率高，建議用） ：
- 實現了 Collection 介面
- 不能儲存基本資料型別，需要包在包裝類中
- 可以儲存同類型的物件
- 容量可以自動擴充
Java 提供了執行緒安全集合 java.util.concurrent 包，有序集、佇列，任何集合類通過使用同步包裝器可以變成執行緒安全的：
List<E> synchArrayList = Collections.synchronisedList(new ArrayList<E>());
遍歷實現了 Collection 介面的集合
- 通過 Enumeration （舊介面，不推薦使用）或 Iterator 介面（新介面，推薦）遍歷集合
- 通過增強的 for 迴圈遍歷集合
- 通過聚集操作遍歷集合，可以在篩選的同時過濾
Enumeration/Iterator
Java 中的許多方法（例如 elements()）返回 Enumeration 型別的物件，而不是返回集合類物件。
Enumeration 介面不能用於 ArrayList 物件，Iterator 介面可用於 ArrayList 物件和 Vector 物件。
Iterator 介面遍歷物件的同時，可以刪除物件。常用方法有：
- hasNext()：集合中是否還有下一個元素
- next()：取集合的下一個元素
- remove()：刪除集合中最後呼叫 next() 返回的元素，注意不是從 Iterator 類中刪除
示例：
import java.util.*;
class test {
public static void main(String[] args) {
String[] s = {"hello", "world", "haha"};
ArrayList al = new ArrayList<String> (java.util.Arrays.asList(s));
System.out.println("before: " + al);
Iterator it = al.iterator();
while(it.hasNext()) {
String tmp = (String)it.next();
System.out.println(tmp);
if (tmp.length() > 4) {
it.remove();
}
}
System.out.println("after: " + al);
}
}
輸出：
before: [hello, world, haha]
hello
world
haha
after: [haha]
Map 介面
Map 中儲存鍵值對，主要實現類是 HashMap。
常用的修改方法和查詢方法有：
示例：
import java.io.*;
import java.util.*;
class test {
public static void main(String[] args) {
String[] arr = {"hello", "world"};
Map m = new HashMap();
System.out.println(m.isEmpty() ? "empty map" : "not empty map");
m.put("one", "this is a string");
m.put("two", arr);
System.out.println(m.containsKey("one"));
System.out.println(m);
Iterator iter = m.entrySet().iterator();
while(iter.hasNext()) {
Map.Entry entry = (Map.Entry)iter.next();
System.out.println("next : "+ entry.getKey() +" - "+entry.getValue());
}
}
}
輸出：
empty map
true
{one=this is a string, two=[Ljava.lang.String;@659e0bfd}
next : one - this is a string
next : two - [Ljava.lang.String;@659e0bfd