java数据结构：简介

电玩女神 2022-05-18 06:38 195阅读 0赞

**数据结构**

Java数据结构的知识体系主要包括线性表、树、图、数组、集合、矩阵、排序、查找、哈希表，并将Java的设计思想、方法以及一些常见的算法、设计模式贯穿其中；

# 1.【Collection接口：】 #

Collection

|-List

|   —LinkedList

|   —ArrayList

|   —Vector

|     —Stack

|-Set

Map

|-Hashtable

|-HashMap

|-WeakHashMap

接口的子接口：

List

Set

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户创建一个空的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和传入的Collection有相同的元素。后一个构造函数允许用户复制一个Collection；

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器，使用迭代器即可逐一的访问Collection中的每一个元素；

## 1.1【List接口】：有序的Collection ##

除了具有Collection接口提供的iterator()方法之外，List还提供了一个listIterator()方法，返回一个ListIterator接口。ListIterator方法多了一些添加、删除、设定元素，还支持向前或者向后遍历；

ArrayList：实现了大小可变的数组，允许所有元素，包括null

ArrayList没有同步，添加n个元素需要O(n)的时间。其他方法的运行时间为线性；

每一个ArrayList实例都有一个容量（Capacity），即用于存储元素的数组大小；这个容量可以随着不断地添加新的元素而自动的增加，但是增长的算法并没有定义。当需要插入大量的元素的时候，在插入之前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入的效率；

与LinkedList一样，ArrayList也是非同步的（Unsynchronized）

### 1.1.1【Vector类】 ###

Vector类非常类似于ArrayList类，但是Vector类是同步的。由Vector创建的Iterator，虽然与ArrayList创建的Iterator是同一个接口，但是，因为Vector是同步的，当一个Iterator被创建而且正在使用的时候，另一个线程改变了Vector的状态（例如，添加或者删除了一些元素），这时候调用Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException异常，因此必须捕获该异常；

### 1.1.2【Stack类】 ###

Stack类继承自Vector类，实现了一个后进先出的堆栈。Stack类提供了5个额外的方法，使得Vector可以当做堆栈使用。有基本的push和pop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刚创建之后是空栈；

## 1.2【Set接口】 ##

Set接口是一种不包含重复元素的Collection，Set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；

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

## 1.3【Map接口】 ##

Map接口没有继承与接口Collection，Map提供key到value的映射。一个Map中不能包含相同的key，每一个key只能映射一个value。

Map接口提供了3种集合的视图，Map的内容可以当做一组Key集合、一组value集合，或者一组key-value映射；

主要方法如下：

boolean equals(Object o)：用于比较对象

boolean remove(Object o)：用于删除一个对象

put(Object key,Object value)

### 1.3.1【Hashtable类】 ###

Hashtable类继承与Map接口，实现一个key-value映射的哈希表。

任何非空（non-null）的对象都可以作为key或者value。

put方法和Get方法的时间开销为常数；

Hashtable通过initial capacity和load factor两个参数来调整性能。通常默认的load factor 0.75较好的实现了时间和空间的均衡。增大load factor可以节省空间，但是相应的，查找时间将增大，这会影响Get和put的这样的操作；

作为key的对象是通过计算其哈希函数来确定与之对应的value的位置。因此任何作为key对象都必须实现hashCode和equals方法；

根据哈希函数的定义：

如果两个对象相同，即obj1.equals(obj2)=true，则它们之间的hashCode必须相同；

但是如果两个对象不同，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，所以应该尽量定义好hashCode方法，以便加快哈希表的操作；

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，因为Hashtable是同步的；

### 1.3.2【HashMap类】 ###

HashMap类与Hashtable类相似，不同之处在于HashMap是非同步的，并且允许null，即null value和 null key。但是将HashMap视为Collection的时（values()方法可返回Collection），其迭代子操作时间开销与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的初始化容量设置的过高，或者load factor设置的过低；

### 1.3.3【WeakHashMap类】 ###

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（垃圾回收器）回收；

注意：

如果涉及堆栈、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；

如果需要快速的随机访问元素，应该使用ArrayList。

单线程中使用非同步的类效率较高；多线程中应该使用同步的类；

作为key对象要正确的复写equals和hashCode方法；

尽量的返回接口，而不是实际的类型，如返回List而非ArrayList，这样如果以后需要将ArrayList换成LinkedList的时候，客户端代码不用改变。这就是针对抽象编程；