0 詳細介紹java中的數據結構
也許你已經熟練使用了java.util包裏面的各種數據結構，但是我還是要說一說java版數據結構與算法，希望對你有幫助。
線性表，鏈表，哈希表是常用的數據結構，在進行Java開發時，JDK已經爲我們提供了一系列相應的類來實現基本的數據結構。這些類均在java.util包中。本文試圖通過簡單的描述，向讀者闡述各個類的作用以及如何正確使用這些類。
Collection
├List
│├LinkedList
│├ArrayList
│└Vector
│ └Stack
└Set
Map
├Hashtable
├HashMap
└WeakHashMap
Collection接口
Collection是最基本的集合接口，一個Collection代表一組Object，即Collection的元素（Elements）。一些Collection允許相同的元素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。Java SDK不提供直接繼承自Collection的類，Java SDK提供的類都是繼承自Collection的“子接口”如List和Set。
所有實現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創建一個空的Collection，有一個Collection參數的構造函數用於創建一個新的Collection，這個新的Collection與傳入的Collection有相同的元素。後一個構造函數允許用戶複製一個Collection。
如何遍歷Collection中的每一個元素？不論Collection的實際類型如何，它都支持一個iterator()的方法，該方法返回一個迭代子，使用該迭代子即可逐一訪問Collection中每一個元素。典型的用法如下：
1 Iterator it = collection.iterator(); // 獲得一個迭代子
2 while(it.hasNext()) {
3 Object obj = it.next(); // 得到下一個元素
4 }
由Collection接口派生的兩個接口是List和Set。
主要方法:
· boolean add(Object o)添加對象到集合
· boolean remove(Object o)刪除指定的對象
· int size()返回當前集合中元素的數量
· boolean contains(Object o)查找集合中是否有指定的對象
· boolean isEmpty()判斷集合是否爲空
· Iterator iterator()返回一個迭代器
· boolean containsAll(Collection c)查找集合中是否有集合c中的元素
· boolean addAll(Collection c)將集合c中所有的元素添加給該集合
· void clear()刪除集合中所有元素
· void removeAll(Collection c)從集合中刪除c集合中也有的元素
· void retainAll(Collection c)從集合中刪除集合c中不包含的元素
List接口
List是有序的Collection，使用此接口能夠精確的控制每個元素插入的位置。用戶能夠使用索引（元素在List中的位置，類似於數組下標）來訪問List中的元素，這類似於Java的數組。
和下面要提到的Set不同，List允許有相同的元素。
除了具有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，允許添加，刪除，設定元素，還能向前或向後遍歷。
實現List接口的常用類有LinkedList，ArrayList，Vector和Stack。
主要方法:
· void add(int index,Object element)在指定位置上添加一個對象
· boolean addAll(int index,Collection c)將集合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)返回第一個出現元素o的位置.
· Object removeint(int index)刪除指定位置的元素
· 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類
LinkedList實現了List接口，允許null元素。此外LinkedList提供額外的get，remove，insert方法在LinkedList的首部或尾部。這些操作使LinkedList可被用作堆棧（stack），隊列（queue）或雙向隊列（deque）。
注意LinkedList沒有同步方法。如果多個線程同時訪問一個List，則必須自己實現訪問同步。一種解決方法是在創建List時構造一個同步的List：
5 List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));
ArrayList類
ArrayList實現了可變大小的數組。它允許所有元素，包括null。ArrayList沒有同步。
size，isEmpty，get，set方法運行時間爲常數。但是add方法開銷爲分攤的常數，添加n個元素需要O(n)的時間。其他的方法運行時間爲線性。
每個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加，但是增長算法並沒有定義。當需要插入大量元素時，在插入前可以調用ensureCapacity方法來增加ArrayList的容量以提高插入效率。
和LinkedList一樣，ArrayList也是非同步的（unsynchronized）。
主要方法:
· Boolean add(Object o)將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)將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()刪除列表中所有元素
· Boolean clone()返回該列表實例的一個拷貝
· Boolean contains(Object o)判斷列表中是否包含元素
· Boolean ensureCapacity(int m)增加列表的容量,如果必須,該列表能夠容納m個元素
· 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標
· Int size()返回當前列表的元素個數
Vector類
Vector非常類似ArrayList，但是Vector是同步的。由Vector創建的Iterator，雖然和ArrayList創建的Iterator是同一接口，但是，因爲Vector是同步的，當一個Iterator被創建而且正在被使用，另一個線程改變了Vector的狀態（例如，添加或刪除了一些元素），這時調用Iterator的方法時將拋出ConcurrentModificationException，因此必須捕獲該異常。
Stack 類
Stack繼承自Vector，實現一個後進先出的堆棧。Stack提供5個額外的方法使得Vector得以被當作堆棧使用。基本的push和pop方法，還有peek方法得到棧頂的元素，empty方法測試堆棧是否爲空，search方法檢測一個元素在堆棧中的位置。Stack剛創建後是空棧。
Set接口
Set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：必須小心操作可變對象（Mutable Object）。如果一個Set中的可變元素改變了自身狀態導致Object.equals(Object)=true將導致一些問題。
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的內容可以被當作一組key集合，一組value集合，或者一組key-value映射。
主要方法:
· boolean equals(Object o)比較對象
· boolean remove(Object o)刪除一個對象
· put(Object key,Object value)添加key和value
Hashtable類
Hashtable繼承Map接口，實現一個key-value映射的哈希表。任何非空（non-null）的對象都可作爲key或者value。
添加數據使用put(key, value)，取出數據使用get(key)，這兩個基本操作的時間開銷爲常數。
Hashtable通過initial capacity和load factor兩個參數調整性能。通常缺省的load factor 0.75較好地實現了時間和空間的均衡。增大load factor可以節省空間但相應的查找時間將增大，這會影響像get和put這樣的操作。
使用Hashtable的簡單示例如下，將1，2，3放到Hashtable中，他們的key分別是”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));
要取出一個數，比如2，用相應的key：
10 Integer n = (Integer)numbers.get(“two”);
11 System.out.println(“two = ” + n);
由於作爲key的對象將通過計算其散列函數來確定與之對應的value的位置，因此任何作爲key的對象都必須實現hashCode和equals方法。hashCode和equals方法繼承自根類Object，如果你用自定義的類當作key的話，要相當小心，按照散列函數的定義，如果兩個對象相同，即obj1.equals(obj2)=true，則它們的hashCode必須相同，但如果兩個對象不同，則它們的hashCode不一定不同，如果兩個不同對象的hashCode相同，這種現象稱爲衝突，衝突會導致操作哈希表的時間開銷增大，所以儘量定義好的hashCode()方法，能加快哈希表的操作。
如果相同的對象有不同的hashCode，對哈希表的操作會出現意想不到的結果（期待的get方法返回null），要避免這種問題，只需要牢記一條：要同時複寫equals方法和hashCode方法，而不要只寫其中一個。
Hashtable是同步的。
HashMap類
HashMap和Hashtable類似，不同之處在於HashMap是非同步的，並且允許null，即null value和null key。，但是將HashMap視爲Collection時（values()方法可返回Collection），其迭代子操作時間開銷和HashMap的容量成比例。因此，如果迭代操作的性能相當重要的話，不要將HashMap的初始化容量設得過高，或者load factor過低。
WeakHashMap類
WeakHashMap是一種改進的HashMap，它對key實行“弱引用”，如果一個key不再被外部所引用，那麼該key可以被GC回收。
總結
如果涉及到堆棧，隊列等操作，應該考慮用List，對於需要快速插入，刪除元素，應該使用LinkedList，如果需要快速隨機訪問元素，應該使用ArrayList。
如果程序在單線程環境中，或者訪問僅僅在一個線程中進行，考慮非同步的類，其效率較高，如果多個線程可能同時操作一個類，應該使用同步的類。
要特別注意對哈希表的操作，作爲key的對象要正確複寫equals和hashCode方法。
儘量返回接口而非實際的類型，如返回List而非ArrayList，這樣如果以後需要將ArrayList換成LinkedList時，客戶端代碼不用改變。這就是針對抽象編程。
希望對你有幫助。
1 List
分爲順序存儲和鏈式存儲。順序存儲便於查詢，直接通過地址計算就可以獲取。鏈式存儲便於對象操作，只需要改變連接，新的節點可以在內存中的任何地方不能隨即訪問。
1.1 ArrayList
本質是動態數組，順序存儲的表
缺點：
（1）使用ArrayList比使用數組效率更低；
（2）ArrayList只能存儲對象，不能存儲基本類型的值。
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(10);
對象的複製不可以直接使用賦值語句，否則只是多了一個引用。應該使用clone函數
使用trimToSize節省內存：當程序需要ArrayList對象擁有更大容量時，該對象自動加倍其容量。但是新的容量或許比你的程序需要的容量要更大。在這種情況下容量不會自動收縮。使用trimToSize()可以使其沒有未用空間。
遍歷的方法
推薦使用for-each語句訪問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
本質是鏈式存儲的表，使用與ArrayList十分相似。但只有在需要的時候分配內存以存儲新的數據項，並在數據項刪除時釋放內存。
2 Set
無重複元素集合類
2.1 HashSet與TreeSet的區別
1. HashSet是通過HashMap實現的,TreeSet是通過TreeMap實現的,只不過Set用的只是Map的key
2. Map的key和Set都有一個共同的特性就是集合的唯一性.TreeMap更是多了一個排序的功能.
3. hashCode和equal()是HashMap用的, 因爲無需排序所以只需要關注定位和唯一性即可.
a. hashCode是用來計算hash值的,hash值是用來確定hash表索引的.
b. hash表中的一個索引處存放的是一張鏈表, 所以還要通過equal方法循環比較鏈上的每一個對象
纔可以真正定位到鍵值對應的Entry.
c. put時,如果hash表中沒定位到,就在鏈表前加一個Entry,如果定位到了,則更換Entry中的value,並返回舊value
4. 由於TreeMap需要排序,所以需要一個Comparator爲鍵值進行大小比較.當然也是用Comparator定位的.
a. Comparator可以在創建TreeMap時指定
b. 如果創建時沒有確定,那麼就會使用key.compareTo()方法,這就要求key必須實現Comparable接口.
c. TreeMap是使用Tree數據結構實現的,所以使用compare接口就可以完成定位了.
HashSet無序
TreeSet有序
二者裏邊不能有重複的對象
======他們的用法=========
HashSet的使用
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
public class WpsklHashSet
{
//java 中Set的使用(不允許有重複的對象):
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)?"此對象不存在":"已經存在";
System.out.println("測試是否可以添加對象 "+cz);
System.out.println(hashSet.isEmpty());
//測試其中是否已經包含某個對象
System.out.println(hashSet.contains("A"));
Iterator ir=hashSet.iterator();
while(ir.hasNext())
{
System.out.println(ir.next());
}
//測試某個對象是否可以刪除
System.out.println(hashSet.remove("a"));
System.out.println(hashSet.remove("A"));
//經過測試,如果你想再次使用ir變量,必須重新更新以下
ir=hashSet.iterator();
while(ir.hasNext())
{
System.out.println(ir.next());
}
}
}
/**
* 通過這個程序，還可以測試樹集的添加元素的無序性與輸出的有序性
*/
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
允許重複元素存在的集合。
Map接口的常用實現類有HashMap和TreeMap，HashMap通過哈希碼對其內部的映射關係進行快速查找，而TreeMap中的映射關係存在一定的順序，如果希望在遍歷集合時是有序的，則應該使用由TreeMap類實現的Map集合，否則建議使用由HashMap類實現的Map集合，因爲由HashMap類實現的Map集合對於添加和刪除映射關係更高效。
特色：使用鍵值對操作，鍵和值又分別可以對應爲一個Set集合。
4 迭代器
Iterator接口包含3種方法
public interface Iterator<E> {
boolean hasNext();//如果迭代器中有另一個要返回的元素，則返回true
E next();//返回迭代中的下一個元素
void remove();//從集合中刪除由最近調用next()返回的元素
}
5 泛型
Java支持包含數據類型作爲參數的類定義。這些參數被稱爲泛型。
當泛型支持你使用這樣的類或方法參數化數據類型時，程序員在類型參數位置插入任何類類型來生成特定實例所用的特定類型或方法。
a.java準備調用泛型 b.java用作泛型 main.java綜合應用
a.java
package generic;
import java.lang.*;
import java.util.*;
//將指定類型的工作進行了推遲，在聲明和實例化的同時指定類型
public class a{//有使用必先聲明
void test(E e){
e.toString();
}
}
b.java
package generic;
//泛型中的泛型數據只能調用Object中的方法，一般重寫toString方法。
public class b{//聲明
public String toString(){
System.out.println("我是b的");
return null;
}
}
main.java
package generic;
//將指定類型的工作進行了推遲，在聲明和實例化的同時指定類型
//泛型需要聲明和使用，泛型可以使任何接口或對象，不可以是基本數據類型
//泛型中的泛型數據只能調用Object中的方法，例如重寫toString()方法然後被泛型調用。
public class main{//聲明
public static void main(String[] args){
a c=new a();
b btest =new b();
c.test(btest);
}
}