第四章 Java核心类库 第三节 集合框架

1. 集合框架概述与结构

首先，我们来简单了解一下Java集合框架的概述和结构。

• 集合框架的定义：Java集合框架是一组用来存储和操作数据集合的接口和类。它提供了一种统一的标准方法来操作不同的数据集合，极大简化了编程任务。

• 集合框架的结构：集合框架包括三大主要接口：

  • List接口：用于存储有序且可以重复的元素。

  • Set接口：用于存储无序且不重复的元素。

  • Map接口：用于存储键值对，键不能重复但值可以重复。

  这些接口下有多个实现类，比如ArrayList、HashSet、HashMap等。

  通过了解集合框架的结构，我们可以根据不同的需求选择合适的集合类型。

2. List接口与ArrayList、LinkedList实现类

接下来，我们来深入了解一下List接口及其常用实现类ArrayList和LinkedList。

• List接口简介：List接口代表一个有序的集合，允许重复的元素。它提供了按索引访问元素、搜索元素、获取子列表等方法。

• ArrayList：

  • ArrayList简介：ArrayList是List接口的一个常用实现类，基于动态数组实现，具有快速的随机访问能力。

  • 使用示例：

    List<String> arrayList = new ArrayList<>();
    arrayList.add("Java");
    arrayList.add("Python");
    arrayList.add("C++");
    ​
    System.out.println("ArrayList: " + arrayList);

• LinkedList：

  • LinkedList简介：LinkedList也是List接口的一个实现类，基于双向链表实现，适合频繁插入和删除操作。

  • 使用示例：

    List<String> linkedList = new LinkedList<>();
    linkedList.add("Spring");
    linkedList.add("Hibernate");
    linkedList.add("Struts");
    ​
    System.out.println("LinkedList: " + linkedList);

  通过选择合适的List实现类，可以在性能和使用场景之间进行权衡。

3. Set接口与HashSet、TreeSet实现类

然后，我们来看一下Set接口及其常用实现类HashSet和TreeSet。

• Set接口简介：Set接口用于存储无序且不重复的元素，常用于需要确保集合中没有重复项的场景。

• HashSet：

  • HashSet简介：HashSet是Set接口的一个常用实现类，基于哈希表实现，具有快速的查找、添加和删除操作。

  • 使用示例：

    Set<String> hashSet = new HashSet<>();
    hashSet.add("Apple");
    hashSet.add("Banana");
    hashSet.add("Orange");
    ​
    System.out.println("HashSet: " + hashSet);

• TreeSet：

  • TreeSet简介：TreeSet是Set接口的另一个实现类，基于红黑树实现，支持自动排序。

  • 使用示例：

    Set<String> treeSet = new TreeSet<>();
    treeSet.add("Apple");
    treeSet.add("Banana");
    treeSet.add("Orange");
    ​
    System.out.println("TreeSet: " + treeSet);

  选择Set的实现类时，可以根据是否需要排序来决定使用HashSet还是TreeSet。

4. Map接口与HashMap、TreeMap实现类

接下来我们来看看Map接口及其常用实现类HashMap和TreeMap。

• Map接口简介：Map接口用于存储键值对，其中每个键只能对应一个值。Map接口与List和Set的最大区别在于它的键值对结构。

• HashMap：

  • HashMap简介：HashMap是Map接口的一个常用实现类，基于哈希表实现，具有高效的键值对存取操作。

  • 使用示例：

    Map<String, Integer> hashMap = new HashMap<>();
    hashMap.put("Apple", 10);
    hashMap.put("Banana", 20);
    hashMap.put("Orange", 30);
    ​
    System.out.println("HashMap: " + hashMap);

• TreeMap：

  • TreeMap简介：TreeMap是Map接口的另一个实现类，基于红黑树实现，支持自动排序。

  • 使用示例：

    Map<String, Integer> treeMap = new TreeMap<>();
    treeMap.put("Apple", 10);
    treeMap.put("Banana", 20);
    treeMap.put("Orange", 30);
    ​
    System.out.println("TreeMap: " + treeMap);

  HashMap和TreeMap在存储键值对时各有优势，选择时可以根据是否需要排序来进行取舍。

5. 集合类的常用操作（添加、删除、遍历）

最后，我们来学习集合类的一些常用操作，包括添加、删除和遍历元素。

• 添加操作：add()方法用于向List和Set中添加元素，put()方法用于向Map中添加键值对。

  list.add("New Element");
  set.add("New Element");
  map.put("New Key", "New Value");

• 删除操作：remove()方法用于从集合中删除元素或键值对。

  list.remove("Element");
  set.remove("Element");
  map.remove("Key");

• 遍历操作：使用增强的for循环或Iterator可以方便地遍历集合中的元素。

  for (String item : list) {
      System.out.println(item);
  }
  ​
  for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {
      System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());
  }

  这些操作是我们在处理集合时最常用的基本操作，掌握它们将帮助你更有效地操作集合数据。