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java的动态数据结构和泛型

时间:2015-03-11 23:26:18      阅读:322      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:java   动态数据结构   泛型   

动态数据结构和泛型

0 详细介绍java中的数据结构 1

1 List 5

1.1 ArrayList 5

2 Set 6

2.1 HashSetTreeSet的区别 6

3 Map 8

迭代器 9

5 泛型 9

0 详细介绍java中的数据结构

也许你已经熟练使用了java.util包里面的各种数据结构,但是我还是要说一说java版数据结构与算法,希望对你有帮助。

线性表,链表,哈希表是常用的数据结构,在进行Java开发时,JDK已经为我们提供了一系列相应的类来实现基本的数据结构。这些类均在java.util包中。本文试图通过简单的描述,向读者阐述各个类的作用以及如何正确使用这些类。

Collection

├List

│├LinkedList

│├ArrayList

│└Vector

 └Stack

└Set

Map

├Hashtable

├HashMap

└WeakHashMap

Collection接口

Collection是最基本的集合接口,一个Collection代表一组Object,即Collection的元素(Elements)。一些Collection允许相同的元素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。Java SDK不提供直接继承自Collection的类,Java SDK提供的类都是继承自Collection子接口ListSet

所有实现Collection接口的类都必须提供两个标准的构造函数:无参数的构造函数用于创建一个空的Collection,有一个Collection参数的构造函数用于创建一个新的Collection,这个新的Collection与传入的Collection有相同的元素。后一个构造函数允许用户复制一个Collection

如何遍历Collection中的每一个元素?不论Collection的实际类型如何,它都支持一个iterator()的方法,该方法返回一个迭代子,使用该迭代子即可逐一访问Collection中每一个元素。典型的用法如下:

1 Iterator it = collection.iterator(); // 获得一个迭代子  

2 while(it.hasNext()) {  

3 Object obj = it.next(); // 得到下一个元素  

4 } 

 

 

Collection接口派生的两个接口是ListSet

主要方法:

· boolean add(Object o)添加对象到集合

· boolean remove(Object o)删除指定的对象

· int size()返回当前集合中元素的数量

· boolean contains(Object o)查找集合中是否有指定的对象

· boolean isEmpty()判断集合是否为空

· Iterator iterator()返回一个迭代器

· boolean containsAll(Collection c)查找集合中是否有集合c中的元素

· boolean addAll(Collection c)将集合c中所有的元素添加给该集合

· void clear()删除集合中所有元素

· void removeAll(Collection c)从集合中删除c集合中也有的元素

· void retainAll(Collection c)从集合中删除集合c中不包含的元素

List接口

List是有序的Collection,使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置。用户能够使用索引(元素在List中的位置,类似于数组下标)来访问List中的元素,这类似于Java的数组。

和下面要提到的Set不同,List允许有相同的元素。

除了具有Collection接口必备的iterator()方法外,List还提供一个listIterator()方法,返回一个ListIterator接口,和标准的Iterator接口相比,ListIterator多了一些add()之类的方法,允许添加,删除,设定元素,还能向前或向后遍历。

实现List接口的常用类有LinkedListArrayListVectorStack

主要方法:

· void add(int index,Object element)在指定位置上添加一个对象

· boolean addAll(int index,Collection c)将集合c的元素添加到指定的位置

· Object get(int index)返回List中指定位置的元素

· int indexOf(Object o)返回第一个出现元素o的位置.

· Object removeint(int index)删除指定位置的元素

· Object set(int index,Object element)用元素element取代位置index上的元素,返回被取代的元素

LinkedList

LinkedList实现了List接口,允许null元素。此外LinkedList提供额外的getremoveinsert方法在LinkedList的首部或尾部。这些操作使LinkedList可被用作堆栈(stack),队列(queue)或双向队列(deque)。

注意LinkedList没有同步方法。如果多个线程同时访问一个List,则必须自己实现访问同步。一种解决方法是在创建List时构造一个同步的List

5 List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...)); 

 

 

ArrayList

ArrayList实现了可变大小的数组。它允许所有元素,包括nullArrayList没有同步。

sizeisEmptygetset方法运行时间为常数。但是add方法开销为分摊的常数,添加n个元素需要O(n)的时间。其他的方法运行时间为线性。

每个ArrayList实例都有一个容量(Capacity),即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加,但是增长算法并没有定义。当需要插入大量元素时,在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。

LinkedList一样,ArrayList也是非同步的(unsynchronized)。

主要方法:

· Boolean add(Object o)将指定元素添加到列表的末尾

· Boolean add(int index,Object element)在列表中指定位置加入指定元素

· Boolean addAll(Collection c)将指定集合添加到列表末尾

· Boolean addAll(int index,Collection c)在列表中指定位置加入指定集合

· Boolean clear()删除列表中所有元素

· Boolean clone()返回该列表实例的一个拷贝

· Boolean contains(Object o)判断列表中是否包含元素

· Boolean ensureCapacity(int m)增加列表的容量,如果必须,该列表能够容纳m个元素

· Object get(int index)返回列表中指定位置的元素

· Int indexOf(Object elem)在列表中查找指定元素的下标

· Int size()返回当前列表的元素个数

Vector

Vector非常类似ArrayList,但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator,虽然和ArrayList创建的Iterator是同一接口,但是,因为Vector是同步的,当一个Iterator被创建而且正在被使用,另一个线程改变了Vector的状态(例如,添加或删除了一些元素),这时调用Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException,因此必须捕获该异常。

Stack 

Stack继承自Vector,实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。基本的pushpop方法,还有peek方法得到栈顶的元素,empty方法测试堆栈是否为空,search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。

Set接口

Set是一种不包含重复的元素的Collection,即任意的两个元素e1e2都有e1.equals(e2)=falseSet最多有一个null元素。

很明显,Set的构造函数有一个约束条件,传入的Collection参数不能包含重复的元素。

请注意:必须小心操作可变对象(Mutable Object)。如果一个Set中的可变元素改变了自身状态导致Object.equals(Object)=true将导致一些问题。

Map接口

请注意,Map没有继承Collection接口,Map提供keyvalue的映射。一个Map中不能包含相同的key,每个key只能映射一个valueMap接口提供3种集合的视图,Map的内容可以被当作一组key集合,一组value集合,或者一组key-value映射。

主要方法:

· boolean equals(Object o)比较对象

· boolean remove(Object o)删除一个对象

· put(Object key,Object value)添加keyvalue

Hashtable

Hashtable继承Map接口,实现一个key-value映射的哈希表。任何非空(non-null)的对象都可作为key或者value

添加数据使用put(key, value),取出数据使用get(key),这两个基本操作的时间开销为常数。

Hashtable通过initial capacityload factor两个参数调整性能。通常缺省的load factor 0.75较好地实现了时间和空间的均衡。增大load factor可以节省空间但相应的查找时间将增大,这会影响像getput这样的操作。

使用Hashtable的简单示例如下,将123放到Hashtable中,他们的key分别是”one””two””three”

6 Hashtable numbers = new Hashtable();  

7 numbers.put(“one”, new Integer(1));  

8 numbers.put(“two”, new Integer(2));  

9 numbers.put(“three”, new Integer(3)); 

 

 

要取出一个数,比如2,用相应的key

10 Integer n = (Integer)numbers.get(“two”);  

11 System.out.println(“two = ” + n); 

 

 

由于作为key的对象将通过计算其散列函数来确定与之对应的value的位置,因此任何作为key的对象都必须实现hashCodeequals方法。hashCodeequals方法继承自根类Object,如果你用自定义的类当作key的话,要相当小心,按照散列函数的定义,如果两个对象相同,即obj1.equals(obj2)=true,则它们的hashCode必须相同,但如果两个对象不同,则它们的hashCode不一定不同,如果两个不同对象的hashCode相同,这种现象称为冲突,冲突会导致操作哈希表的时间开销增大,所以尽量定义好的hashCode()方法,能加快哈希表的操作。

如果相同的对象有不同的hashCode,对哈希表的操作会出现意想不到的结果(期待的get方法返回null),要避免这种问题,只需要牢记一条:要同时复写equals方法和hashCode方法,而不要只写其中一个。

Hashtable是同步的。

HashMap

HashMapHashtable类似,不同之处在于HashMap是非同步的,并且允许null,即null valuenull key。,但是将HashMap视为Collection时(values()方法可返回Collection),其迭代子操作时间开销和HashMap的容量成比例。因此,如果迭代操作的性能相当重要的话,不要将HashMap的初始化容量设得过高,或者load factor过低。

WeakHashMap

WeakHashMap是一种改进的HashMap,它对key实行弱引用,如果一个key不再被外部所引用,那么该key可以被GC回收。

总结

如果涉及到堆栈,队列等操作,应该考虑用List,对于需要快速插入,删除元素,应该使用LinkedList,如果需要快速随机访问元素,应该使用ArrayList

如果程序在单线程环境中,或者访问仅仅在一个线程中进行,考虑非同步的类,其效率较高,如果多个线程可能同时操作一个类,应该使用同步的类。

要特别注意对哈希表的操作,作为key的对象要正确复写equalshashCode方法。

尽量返回接口而非实际的类型,如返回List而非ArrayList,这样如果以后需要将ArrayList换成LinkedList时,客户端代码不用改变。这就是针对抽象编程。

希望对你有帮助。

 

1 List

分为顺序存储和链式存储。顺序存储便于查询,直接通过地址计算就可以获取。链式存储便于对象操作,只需要改变连接,新的节点可以在内存中的任何地方不能随即访问。

1.1 ArrayList

本质是动态数组,顺序存储的表

缺点:

1使用ArrayList比使用数组效率更低;

2ArrayList只能存储对象,不能存储基本类型的值。

ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(10);

对象的复制不可以直接使用赋值语句,否则只是多了一个引用。应该使用clone函数

使用trimToSize节省内存:当程序需要ArrayList对象拥有更大容量时,该对象自动加倍其容量。但是新的容量或许比你的程序需要的容量要更大。在这种情况下容量不会自动收缩。使用trimToSize()可以使其没有未用空间。

遍历的方法

推荐使用for-each语句访问ArrayList所有元素。

也可以使用迭代的方法:

for(Iterator it2 = list.iterator(); it2.hasNext(); ){

  System.out.println(it2.next());

}

1.2 LinkedList

本质是链式存储的表,使用与ArrayList十分相似。但只有在需要的时候分配内存以存储新的数据项,并在数据项删除时释放内存。

2 Set

无重复元素集合类

2.1 HashSetTreeSet的区别

1. HashSet是通过HashMap实现的,TreeSet是通过TreeMap实现的,只不过Set用的只是Mapkey
2. MapkeySet都有一个共同的特性就是集合的唯一性.TreeMap更是多了一个排序的功能.
3. hashCodeequal()HashMap用的因为无需排序所以只需要关注定位和唯一性即可.
   a. hashCode是用来计算hash值的,hash值是用来确定hash表索引的.
   b. hash表中的一个索引处存放的是一张链表所以还要通过equal方法循环比较链上的每一个对象
       才可以真正定位到键值对应的Entry.
   c. put,如果hash表中没定位到,就在链表前加一个Entry,如果定位到了,则更换Entry中的value,并返回旧value
4. 由于TreeMap需要排序,所以需要一个Comparator为键值进行大小比较.当然也是用Comparator定位的.
   a. Comparator可以在创建TreeMap时指定
   b. 如果创建时没有确定,那么就会使用key.compareTo()方法,这就要求key必须实现Comparable接口.
   c. TreeMap是使用Tree数据结构实现的,所以使用compare接口就可以完成定位了.

HashSet无序
TreeSet有序
二者里边不能有重复的对象 


======他们的用法=========

HashSet的使用 
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
public class WpsklHashSet
{
//java Set的使用(不允许有重复的对象):
public static void main(String[] args)
{
  HashSet hashSet=new HashSet();
  String a=new String("A");
  String b=new String("B");
  String c=new String("B");
  hashSet.add(a);
  hashSet.add(b);
  System.out.println(hashSet.size());
  String cz=hashSet.add(c)?"此对象不存在":"已经存在";
  System.out.println("测试是否可以添加对象    "+cz);
  System.out.println(hashSet.isEmpty());
  //测试其中是否已经包含某个对象
  System.out.println(hashSet.contains("A"));
  Iterator ir=hashSet.iterator();
  while(ir.hasNext())
  {
   System.out.println(ir.next());
  }
  //测试某个对象是否可以删除
  System.out.println(hashSet.remove("a"));
  System.out.println(hashSet.remove("A"));
  //经过测试,如果你想再次使用ir变量,必须重新更新以下
  ir=hashSet.iterator();
  while(ir.hasNext())
  {
   System.out.println(ir.next());
  }

}
}
/**
 * 通过这个程序,还可以测试树集的添加元素的无序性与输出的有序性
 */
 
import java.util.TreeSet;
import java.util.Iterator;

public class TreeSetTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        TreeSet tree = new TreeSet();
        tree.add("China");
        tree.add("America");
        tree.add("Japan");
        tree.add("Chinese");
        
        Iterator iter = tree.iterator();
        while(iter.hasNext())
        {
            System.out.println(iter.next());
        }
    }
}

3 Map

允许重复元素存在的集合。

Map接口的常用实现类有HashMapTreeMapHashMap通过哈希码对其内部的映射关系进行快速查找,而TreeMap中的映射关系存在一定的顺序,如果希望在遍历集合时是有序的,则应该使用由TreeMap类实现的Map集合,否则建议使用由HashMap类实现的Map集合,因为由HashMap类实现的Map集合对于添加和删除映射关系更高效。 

特色:使用键值对操作,键和值又分别可以对应为一个Set集合。

 

迭代器

Iterator接口包含3种方法

public interface Iterator<E> {

boolean hasNext();//如果迭代器中有另一个要返回的元素,则返回true

E next();//返回迭代中的下一个元素

void remove();//从集合中删除由最近调用next()返回的元素

}

5 泛型

Java支持包含数据类型作为参数的类定义。这些参数被称为泛型。

当泛型支持你使用这样的类或方法参数化数据类型时,程序员在类型参数位置插入任何类类型来生成特定实例所用的特定类型或方法。

a.java准备调用泛型   b.java用作泛型  main.java综合应用

a.java

package generic; 
import java.lang.*; 
import java.util.*; 
//将指定类型的工作进行了推迟,在声明和实例化的同时指定类型 
public class a{//有使用必先声明 
  void test(E e){ 
    e.toString(); 
  } 
}

 

b.java

package generic;
//泛型中的泛型数据只能调用Object中的方法,一般重写toString方法。
public class b{//声明
 public String toString(){
  System.out.println("我是b");
  return null;
 }
}

 

main.java

package generic;
//将指定类型的工作进行了推迟,在声明和实例化的同时指定类型
//泛型需要声明和使用,泛型可以使任何接口或对象,不可以是基本数据类型
//泛型中的泛型数据只能调用Object中的方法,例如重写toString()方法然后被泛型调用。
public class main{//声明
 public static void main(String[] args){
  a  c=new a();
  b  btest =new b();
  c.test(btest);
 }
}

 

java的动态数据结构和泛型

标签:java   动态数据结构   泛型   

原文地址:http://blog.csdn.net/hepfei90/article/details/44208179

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