【数据结构与算法】Collection接口&迭代器

Java合集框架

数据结构是以某种形式将数据组织在一起的合集（collection）。数据结构不仅存储数据，还支持访问和处理数据的操作

在面向对象的思想里，一种数据结构也被认为是一个容器（container）或者容器对象（container object），它是一个能存储其他对象的对象，这里的其他对象常被称为数据或者元素

定义一种数据结构从实质上讲就是定义一个类。数据结构类应该使用数据域存储数据，并提供方法支持查找、插入和删除等操作

Java 提供了很多能有效地组织和操作数据的数据结构。这些数据结构通常称为 Java 合集框架（Java Collections Framework）

Collection接口

Collection 接口为线性表、向量、栈、队列、优先队列以及集合定义了共同的操作

Set 和 List 是 Collection 的子接口

下面是实现 Collection 的子接口、实现子接口的抽象类以及后面的具体类

Collection 接口中定义了以下方法：

Collection 接口提供了在集合中添加与删除元素的基本操作。add 方法给合集添加一个元素，addAll 方法把指定合集中的所有元素添加到这个合集中，remove 方法从元素中删除一个元素，removeAll 方法从这个合集中删除指定合集中的所有元素，retainAll 方法保留既出现在这个合集中也出现在指定合集中的元素。所有这些方法都返回 boolean 值，如果执行方法改变了这个合集，那么返回值为 true。clear 方法简单地移除合集中的所有元素

方法 addAll、removeAll、retainAll 类似于集合上的并、差、交运算

Collection 接口提供了多种查询操作，方法 size 返回合集中元素的个数，方法 contains 检测合集中是否包含指定的元素，方法 containsAll 检测这个合集中是否包含指定合集中的所有元素。如果合集为空，方法 isEmpty 返回 true

Collection 接口的 toArray 方法返回一个合集的数组表

迭代器

每种合集都是可迭代的（Iterable），可以获得合集的 Iterator 对象来遍历合集中的所有元素

Iterator 是一种经典的设计模式，用于在不需要暴露数据是如何保存在数据结构的细节的情况下，来遍历一个数据结构

Iterable 接口中定义了以下方法：

Iterator 接口中定义了以下方法：

Collection 接口继承自 Iterable 接口，Iterable 接口定义了 iterator 方法，该方法会返回一个迭代器

而 Iterator 接口为遍历各种类型的合集中的元素提供了一种统一的方法，Iterator 接口中的 iterator() 方法会返回一个 Iterator 的实例，这个实例可以使用 next() 方法对合集中的元素进行顺序访问，使用 hasNext() 方法来检测迭代器中是否还有更多的元素，以及使用 remove() 方法来移除迭代器返回的最后一个元素

写一个案例感受一下迭代器的魅力

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;

public class TestIterator {
    public static void main(String[] args) {
        Collection<String> collection = new ArrayList<>();
        collection.add("Hello");
        collection.add("World");
        collection.add("Java");

        //遍历方法一
        Iterator<String> iterator = collection.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next().toUpperCase());
        }

        //遍历方法二
        for (String c : collection) {
            System.out.println(c.toUpperCase());
        }
    }
}

运行结果如下