Java數據結構

Java工具包提供了強大的數據結構。在Java中的數據結構主要包括以下幾種接口和類：

1，枚舉（Enumeration）

2，位集合（BitSet）

3,向量（Vector）

4，棧（Stack）

5，字典（Dictionary）

6，哈希表（Hashtable）

7，屬性（Properties）

以上這些類是傳統遺留的，在Java2中引入了一種新的框架-集合框架(Collection)，我們後面再討論。

枚舉（Enumeration）
枚舉（Enumeration）接口雖然它本身不屬於數據結構,但它在其他數據結構的範疇裏應用很廣。 枚舉（The Enumeration）接口定義了一種從數據結構中取回連續元素的方式。
例如，枚舉定義了一個叫nextElement 的方法，該方法用來得到一個包含多元素的數據結構的下一個元素。
Enumeration接口中定義了一些方法，通過這些方法可以枚舉（一次獲得一個）對象集合中的元素。
這種傳統接口已被迭代器取代，雖然Enumeration 還未被遺棄，但在現代代碼中已經被很少使用了。儘管如此，它還是使用在諸如Vector和Properties這些傳統類所定義的方法中，除此之外，還用在一些API類，並且在應用程序中也廣泛被使用。 下表總結了一些Enumeration聲明的方法：
1，boolean hasMoreElements( )
測試此枚舉是否包含更多的元素。
2，Object nextElement( )
如果此枚舉對象至少還有一個可提供的元素，則返回此枚舉的下一個元素。

import java.util.Vector;
import java.util.Enumeration;

public class EnumerationTester {

   public static void main(String args[]) {
      Enumeration days;
      Vector dayNames = new Vector();
      dayNames.add("Sunday");
      dayNames.add("Monday");
      dayNames.add("Tuesday");
      dayNames.add("Wednesday");
      dayNames.add("Thursday");
      dayNames.add("Friday");
      dayNames.add("Saturday");
      days = dayNames.elements();
      while (days.hasMoreElements()){
         System.out.println(days.nextElement()); 
      }
   }
}

編譯以後

Sunday
Monday
Tuesday
Wednesday
Thursday
Friday
Saturday

位集合（BitSet）
位集合類實現了一組可以單獨設置和清除的位或標誌。
該類在處理一組布爾值的時候非常有用，你只需要給每個值賦值一”位”，然後對位進行適當的設置或清除，就可以對布爾值進行操作了。
一個Bitset類創建一種特殊類型的數組來保存位值。BitSet中數組大小會隨需要增加。這和位向量（vector of bits）比較類似。
這是一個傳統的類，但它在Java 2中被完全重新設計。
BitSet定義了兩個構造方法。
第一個構造方法創建一個默認的對象：

BitSet()

第二個方法允許用戶指定初始大小。所有位初始化爲0。

BitSet(int size)

BitSet中實現了Cloneable接口中定義的方法如下表所列：
1 void and(BitSet bitSet)
對此目標位 set 和參數位 set 執行邏輯與操作。
2 void andNot(BitSet bitSet)
清除此 BitSet 中所有的位，其相應的位在指定的 BitSet 中已設置。
3 int cardinality( )
返回此 BitSet 中設置爲 true 的位數。
4 void clear( )
將此 BitSet 中的所有位設置爲 false。
5 void clear(int index)
將索引指定處的位設置爲 false。
6 void clear(int startIndex, int endIndex)
將指定的 fromIndex（包括）到指定的 toIndex（不包括）範圍內的位設置爲 false。
7 Object clone( )
複製此 BitSet，生成一個與之相等的新 BitSet。
8 boolean equals(Object bitSet)
將此對象與指定的對象進行比較。
9 void flip(int index)
將指定索引處的位設置爲其當前值的補碼。
10 void flip(int startIndex, int endIndex)
將指定的 fromIndex（包括）到指定的 toIndex（不包括）範圍內的每個位設置爲其當前值的補碼。
11 boolean get(int index)
返回指定索引處的位值。
12 BitSet get(int startIndex, int endIndex)
返回一個新的 BitSet，它由此 BitSet 中從 fromIndex（包括）到 toIndex（不包括）範圍內的位組成。
13 int hashCode( )
返回此位 set 的哈希碼值。
14 boolean intersects(BitSet bitSet)
如果指定的 BitSet 中有設置爲 true 的位，並且在此 BitSet 中也將其設置爲 true，則返回 ture。
15 boolean isEmpty( )
如果此 BitSet 中沒有包含任何設置爲 true 的位，則返回 ture。
16 int length( )
返回此 BitSet 的”邏輯大小”：BitSet 中最高設置位的索引加 1。
17 int nextClearBit(int startIndex)
返回第一個設置爲 false 的位的索引，這發生在指定的起始索引或之後的索引上。
18 int nextSetBit(int startIndex)
返回第一個設置爲 true 的位的索引，這發生在指定的起始索引或之後的索引上。
19 void or(BitSet bitSet)
對此位 set 和位 set 參數執行邏輯或操作。
20 void set(int index)
將指定索引處的位設置爲 true。
21 void set(int index, boolean v)
將指定索引處的位設置爲指定的值。
22 void set(int startIndex, int endIndex)
將指定的 fromIndex（包括）到指定的 toIndex（不包括）範圍內的位設置爲 true。
23 void set(int startIndex, int endIndex, boolean v)
將指定的 fromIndex（包括）到指定的 toIndex（不包括）範圍內的位設置爲指定的值。
24 int size( )
返回此 BitSet 表示位值時實際使用空間的位數。
25 String toString( )
返回此位 set 的字符串表示形式。
26 void xor(BitSet bitSet)
對此位 set 和位 set 參數執行邏輯異或操作。
看下面的實例：

import java.util.BitSet;

public class BitSetDemo {

  public static void main(String args[]) {
     BitSet bits1 = new BitSet(16);
     BitSet bits2 = new BitSet(16);

     // set some bits
     for(int i=0; i<16; i++) {
        if((i%2) == 0) bits1.set(i);
        if((i%5) != 0) bits2.set(i);
     }
     System.out.println("Initial pattern in bits1: ");
     System.out.println(bits1);
     System.out.println("\nInitial pattern in bits2: ");
     System.out.println(bits2);

     // AND bits
     bits2.and(bits1);
     System.out.println("\nbits2 AND bits1: ");
     System.out.println(bits2);

     // OR bits
     bits2.or(bits1);
     System.out.println("\nbits2 OR bits1: ");
     System.out.println(bits2);

     // XOR bits
     bits2.xor(bits1);
     System.out.println("\nbits2 XOR bits1: ");
     System.out.println(bits2);
  }
}

以上編譯的結果就是

Initial pattern in bits1:
{0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14}

Initial pattern in bits2:
{1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14}

bits2 AND bits1:
{2, 4, 6, 8, 12, 14}

bits2 OR bits1:
{0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14}

bits2 XOR bits1:
{}

向量（Vector）
向量（Vector）類和傳統數組非常相似，但是Vector的大小能根據需要動態的變化。和數組一樣，Vector對象的元素也能通過索引訪問。
使用Vector類最主要的好處就是在創建對象的時候不必給對象指定大小，它的大小會根據需要動態的變化。
Vector類實現了一個動態數組。和ArrayList和相似，但是兩者是不同的：
Vector是同步訪問的。
Vector包含了許多傳統的方法，這些方法不屬於集合框架。
Vector主要用在事先不知道數組的大小，或者只是需要一個可以改變大小的數組的情況。
Vector類支持4種構造方法。
第一種構造方法創建一個默認的向量，默認大小爲10：

Vector()

第二種構造方法創建指定大小的向量。

Vector(int size)

第三種構造方法創建指定大小的向量，並且增量用incr指定. 增量表示向量每次增加的元素數目。

Vector(int size,int incr)

第四中構造方法創建一個包含集合c元素的向量：

Vector(Collection c)

除了從父類繼承的方法外Vector還定義了以下方法：
1 void add(int index, Object element)
在此向量的指定位置插入指定的元素。
2 boolean add(Object o)
將指定元素添加到此向量的末尾。
3 boolean addAll(Collection c)
將指定 Collection 中的所有元素添加到此向量的末尾，按照指定 collection 的迭代器所返回的順序添加這些元素。
4 boolean addAll(int index, Collection c)
在指定位置將指定 Collection 中的所有元素插入到此向量中。
5 void addElement(Object obj)
將指定的組件添加到此向量的末尾，將其大小增加 1。
6 int capacity()
返回此向量的當前容量。
7 void clear()
從此向量中移除所有元素。
8 Object clone()
返回向量的一個副本。
9 boolean contains(Object elem)
如果此向量包含指定的元素，則返回 true。
10 boolean containsAll(Collection c)
如果此向量包含指定 Collection 中的所有元素，則返回 true。
11 void copyInto(Object[] anArray)
將此向量的組件複製到指定的數組中。
12 Object elementAt(int index)
返回指定索引處的組件。
13 Enumeration elements()
返回此向量的組件的枚舉。
14 void ensureCapacity(int minCapacity)
增加此向量的容量（如有必要），以確保其至少能夠保存最小容量參數指定的組件數。
15 boolean equals(Object o)
比較指定對象與此向量的相等性。
16 Object firstElement()
返回此向量的第一個組件（位於索引 0) 處的項）。
17 Object get(int index)
返回向量中指定位置的元素。
18 int hashCode()
返回此向量的哈希碼值。
19 int indexOf(Object elem)
返回此向量中第一次出現的指定元素的索引，如果此向量不包含該元素，則返回 -1。
20 int indexOf(Object elem, int index)
返回此向量中第一次出現的指定元素的索引，從 index 處正向搜索，如果未找到該元素，則返回 -1。
21 void insertElementAt(Object obj, int index)
將指定對象作爲此向量中的組件插入到指定的 index 處。
22 boolean isEmpty()
測試此向量是否不包含組件。
23 Object lastElement()
返回此向量的最後一個組件。
24 int lastIndexOf(Object elem)
返回此向量中最後一次出現的指定元素的索引；如果此向量不包含該元素，則返回 -1。
25 int lastIndexOf(Object elem, int index)
返回此向量中最後一次出現的指定元素的索引，從 index 處逆向搜索，如果未找到該元素，則返回 -1。
26 Object remove(int index)
移除此向量中指定位置的元素。
27 boolean remove(Object o)
移除此向量中指定元素的第一個匹配項，如果向量不包含該元素，則元素保持不變。
28 boolean removeAll(Collection c)
從此向量中移除包含在指定 Collection 中的所有元素。
29 void removeAllElements()
從此向量中移除全部組件，並將其大小設置爲零。
30 boolean removeElement(Object obj)
從此向量中移除變量的第一個（索引最小的）匹配項。
31 void removeElementAt(int index)
刪除指定索引處的組件。
32 protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex)
從此 List 中移除其索引位於 fromIndex（包括）與 toIndex（不包括）之間的所有元素。
33 boolean retainAll(Collection c)
在此向量中僅保留包含在指定 Collection 中的元素。
34 Object set(int index, Object element)
用指定的元素替換此向量中指定位置處的元素。
35 void setElementAt(Object obj, int index)
將此向量指定 index 處的組件設置爲指定的對象。
36 void setSize(int newSize)
設置此向量的大小。
37 int size()
返回此向量中的組件數。
38 List subList(int fromIndex, int toIndex)
返回此 List 的部分視圖，元素範圍爲從 fromIndex（包括）到 toIndex（不包括）。
39 Object[] toArray()
返回一個數組，包含此向量中以恰當順序存放的所有元素。
40 Object[] toArray(Object[] a)
返回一個數組，包含此向量中以恰當順序存放的所有元素；返回數組的運行時類型爲指定數組的類型。
41 String toString()
返回此向量的字符串表示形式，其中包含每個元素的 String 表示形式。
42 void trimToSize()
對此向量的容量進行微調，使其等於向量的當前大小。

實例
下面的程序說明這個集合所支持的幾種方法：

import java.util.*;

public class VectorDemo {

   public static void main(String args[]) {
      // initial size is 3, increment is 2
      Vector v = new Vector(3, 2);
      System.out.println("Initial size: " + v.size());
      System.out.println("Initial capacity: " +
      v.capacity());
      v.addElement(new Integer(1));
      v.addElement(new Integer(2));
      v.addElement(new Integer(3));
      v.addElement(new Integer(4));
      System.out.println("Capacity after four additions: " +
          v.capacity());

      v.addElement(new Double(5.45));
      System.out.println("Current capacity: " +
      v.capacity());
      v.addElement(new Double(6.08));
      v.addElement(new Integer(7));
      System.out.println("Current capacity: " +
      v.capacity());
      v.addElement(new Float(9.4));
      v.addElement(new Integer(10));
      System.out.println("Current capacity: " +
      v.capacity());
      v.addElement(new Integer(11));
      v.addElement(new Integer(12));
      System.out.println("First element: " +
         (Integer)v.firstElement());
      System.out.println("Last element: " +
         (Integer)v.lastElement());
      if(v.contains(new Integer(3)))
         System.out.println("Vector contains 3.");
      // enumerate the elements in the vector.
      Enumeration vEnum = v.elements();
      System.out.println("\nElements in vector:");
      while(vEnum.hasMoreElements())
         System.out.print(vEnum.nextElement() + " ");
      System.out.println();
   }
}

以上實例編譯運行結果如下：

Initial size: 0
Initial capacity: 3
Capacity after four additions: 5
Current capacity: 5
Current capacity: 7
Current capacity: 9
First element: 1
Last element: 12
Vector contains 3.

Elements in vector:
1 2 3 4 5.45 6.08 7 9.4 10 11 12

棧（Stack）
棧（Stack）實現了一個後進先出（LIFO）的數據結構。
你可以把棧理解爲對象的垂直分佈的棧，當你添加一個新元素時，就將新元素放在其他元素的頂部。
當你從棧中取元素的時候，就從棧頂取一個元素。換句話說，最後進棧的元素最先被取出。
棧是Vector的一個子類，它實現了一個標準的後進先出的棧。
堆棧只定義了默認構造函數，用來創建一個空棧。 堆棧除了包括由Vector定義的所有方法，也定義了自己的一些方法。

Stack()

除了由Vector定義的所有方法，自己也定義了一些方法：
1 boolean empty()
測試堆棧是否爲空。
2 Object peek( )
查看堆棧頂部的對象，但不從堆棧中移除它。
3 Object pop( )
移除堆棧頂部的對象，並作爲此函數的值返回該對象。
4 Object push(Object element)
把項壓入堆棧頂部。
5 int search(Object element)
返回對象在堆棧中的位置，以 1 爲基數。

實例
下面的程序說明這個集合所支持的幾種方法：

import java.util.*;

public class StackDemo {

   static void showpush(Stack st, int a) {
      st.push(new Integer(a));
      System.out.println("push(" + a + ")");
      System.out.println("stack: " + st);
   }

   static void showpop(Stack st) {
      System.out.print("pop -> ");
      Integer a = (Integer) st.pop();
      System.out.println(a);
      System.out.println("stack: " + st);
   }

   public static void main(String args[]) {
      Stack st = new Stack();
      System.out.println("stack: " + st);
      showpush(st, 42);
      showpush(st, 66);
      showpush(st, 99);
      showpop(st);
      showpop(st);
      showpop(st);
      try {
         showpop(st);
      } catch (EmptyStackException e) {
         System.out.println("empty stack");
      }
   }
}

以上實例編譯運行結果如下：

stack: [ ]
push(42)
stack: [42]
push(66)
stack: [42, 66]
push(99)
stack: [42, 66, 99]
pop -> 99
stack: [42, 66]
pop -> 66
stack: [42]
pop -> 42
stack: [ ]
pop -> empty stack

字典（Dictionary）
字典（Dictionary） 類是一個抽象類，它定義了鍵映射到值的數據結構。
當你想要通過特定的鍵而不是整數索引來訪問數據的時候，這時候應該使用Dictionary。
由於Dictionary類是抽象類，所以它只提供了鍵映射到值的數據結構，而沒有提供特定的實現。
Dictionary 類是一個抽象類，用來存儲鍵/值對，作用和Map類相似。
給出鍵和值，你就可以將值存儲在Dictionary對象中。一旦該值被存儲，就可以通過它的鍵來獲取它。所以和Map一樣， Dictionary 也可以作爲一個鍵/值對列表。
Dictionary定義的抽象方法如下表所示：
1 Enumeration elements( )
返回此 dictionary 中值的枚舉。
2 Object get(Object key)
返回此 dictionary 中該鍵所映射到的值。
3 boolean isEmpty( )
測試此 dictionary 是否不存在從鍵到值的映射。
4 Enumeration keys( )
返回此 dictionary 中的鍵的枚舉。
5 Object put(Object key, Object value)
將指定 key 映射到此 dictionary 中指定 value。
6 Object remove(Object key)
從此 dictionary 中移除 key （及其相應的 value）。
7 int size( )
返回此 dictionary 中條目（不同鍵）的數量。
Dictionary類已經過時了。在實際開發中，你可以實現Map接口來獲取鍵/值的存儲功能。

哈希表（Hashtable）
Hashtable類提供了一種在用戶定義鍵結構的基礎上來組織數據的手段。
例如，在地址列表的哈希表中，你可以根據郵政編碼作爲鍵來存儲和排序數據，而不是通過人名。
哈希表鍵的具體含義完全取決於哈希表的使用情景和它包含的數據。
Hashtable是原始的java.util的一部分， 是一個Dictionary具體的實現 。
然而，Java 2 重構的Hashtable實現了Map接口，因此，Hashtable現在集成到了集合框架中。它和HashMap類很相似，但是它支持同步。
像HashMap一樣，Hashtable在哈希表中存儲鍵/值對。當使用一個哈希表，要指定用作鍵的對象，以及要鏈接到該鍵的值。
然後，該鍵經過哈希處理，所得到的散列碼被用作存儲在該表中值的索引。
Hashtable定義了四個構造方法。第一個是默認構造方法：

Hashtable()

第二個構造函數創建指定大小的哈希表：

Hashtable(int size)

第三個構造方法創建了一個指定大小的哈希表，並且通過fillRatio指定填充比例。
填充比例必須介於0.0和1.0之間，它決定了哈希表在重新調整大小之前的充滿程度：

Hashtable(int size,float fillRatio)

第四個構造方法創建了一個以M中元素爲初始化元素的哈希表。
哈希表的容量被設置爲M的兩倍。

Hashtable(Map m)

Hashtable中除了從Map接口中定義的方法外，還定義了以下方法：
1 void clear( )
將此哈希表清空，使其不包含任何鍵。
2 Object clone( )
創建此哈希表的淺表副本。
3 boolean contains(Object value)
測試此映射表中是否存在與指定值關聯的鍵。
4 boolean containsKey(Object key)
測試指定對象是否爲此哈希表中的鍵。
5 boolean containsValue(Object value)
如果此 Hashtable 將一個或多個鍵映射到此值，則返回 true。
6 Enumeration elements( )
返回此哈希表中的值的枚舉。
7 Object get(Object key)
返回指定鍵所映射到的值，如果此映射不包含此鍵的映射，則返回 null. 更確切地講，如果此映射包含滿足 (key.equals(k)) 的從鍵 k 到值 v 的映射，則此方法返回 v；否則，返回 null。
8 boolean isEmpty( )
測試此哈希表是否沒有鍵映射到值。
9 Enumeration keys( )
返回此哈希表中的鍵的枚舉。
10 Object put(Object key, Object value)
將指定 key 映射到此哈希表中的指定 value。
11 void rehash( )
增加此哈希表的容量並在內部對其進行重組，以便更有效地容納和訪問其元素。
12 Object remove(Object key)
從哈希表中移除該鍵及其相應的值。
13 int size( )
返回此哈希表中的鍵的數量。
14 String toString( )
返回此 Hashtable 對象的字符串表示形式，其形式爲 ASCII 字符 “, ” （逗號加空格）分隔開的、括在括號中的一組條目。

實例
下面的程序說明這個數據結構支持的幾個

import java.util.*;

public class HashTableDemo {

   public static void main(String args[]) {
      // Create a hash map
      Hashtable balance = new Hashtable();
      Enumeration names;
      String str;
      double bal;

      balance.put("Zara", new Double(3434.34));
      balance.put("Mahnaz", new Double(123.22));
      balance.put("Ayan", new Double(1378.00));
      balance.put("Daisy", new Double(99.22));
      balance.put("Qadir", new Double(-19.08));

      // Show all balances in hash table.
      names = balance.keys();
      while(names.hasMoreElements()) {
         str = (String) names.nextElement();
         System.out.println(str + ": " +
         balance.get(str));
      }
      System.out.println();
      // Deposit 1,000 into Zara's account
      bal = ((Double)balance.get("Zara")).doubleValue();
      balance.put("Zara", new Double(bal+1000));
      System.out.println("Zara's new balance: " +
      balance.get("Zara"));
   }
}

例編譯運行結果如下：

Qadir: -19.08
Zara: 3434.34
Mahnaz: 123.22
Daisy: 99.22
Ayan: 1378.0

Zara's new balance: 4434.34

屬性（Properties）
Properties 繼承於 Hashtable.Properties 類表示了一個持久的屬性集.屬性列表中每個鍵及其對應值都是一個字符串。
Properties 類被許多Java類使用。例如，在獲取環境變量時它就作爲System.getProperties()方法的返回值。
Properties 繼承於 Hashtable.表示一個持久的屬性集.屬性列表中每個鍵及其對應值都是一個字符串。
Properties 類被許多Java類使用。例如，在獲取環境變量時它就作爲System.getProperties()方法的返回值。
Properties 定義如下實例變量.這個變量持有一個Properties對象相關的默認屬性列表。

Properties defaults;

Properties類定義了兩個構造方法. 第一個構造方法沒有默認值。

Properties()

第二個構造方法使用propDefault 作爲默認值。兩種情況下，屬性列表都爲空：

Properties(Properties propDefault)

除了從Hashtable中所定義的方法，Properties定義了以下方法：
1 String getProperty(String key)
用指定的鍵在此屬性列表中搜索屬性。
2 String getProperty(String key, String defaultProperty)
用指定的鍵在屬性列表中搜索屬性。
3 void list(PrintStream streamOut)
將屬性列表輸出到指定的輸出流。
4 void list(PrintWriter streamOut)
將屬性列表輸出到指定的輸出流。
5 void load(InputStream streamIn) throws IOException
從輸入流中讀取屬性列表（鍵和元素對）。
6 Enumeration propertyNames( )
按簡單的面向行的格式從輸入字符流中讀取屬性列表（鍵和元素對）。
7 Object setProperty(String key, String value)
調用 Hashtable 的方法 put。
8 void store(OutputStream streamOut, String description)
以適合使用 load(InputStream)方法加載到 Properties 表中的格式，將此 Properties 表中的屬性列表（鍵和元素對）寫入輸出流。
實例
下面的程序說明這個數據結構支持的幾個方法：

import java.util.*;

public class PropDemo {

   public static void main(String args[]) {
      Properties capitals = new Properties();
      Set states;
      String str;

      capitals.put("Illinois", "Springfield");
      capitals.put("Missouri", "Jefferson City");
      capitals.put("Washington", "Olympia");
      capitals.put("California", "Sacramento");
      capitals.put("Indiana", "Indianapolis");

      // Show all states and capitals in hashtable.
      states = capitals.keySet(); // get set-view of keys
      Iterator itr = states.iterator();
      while(itr.hasNext()) {
         str = (String) itr.next();
         System.out.println("The capital of " +
            str + " is " + capitals.getProperty(str) + ".");
      }
      System.out.println();

      // look for state not in list -- specify default
      str = capitals.getProperty("Florida", "Not Found");
      System.out.println("The capital of Florida is "
          + str + ".");
   }
}

以上實例編譯運行結果如下：

The capital of Missouri is Jefferson City.
The capital of Illinois is Springfield.
The capital of Indiana is Indianapolis.
The capital of California is Sacramento.
The capital of Washington is Olympia.

The capital of Florida is Not Found.