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Java集合排序及java集合类详解(Collection、List、Map、Set)
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Java集合排序及java集合类详解(Collection、List、Map、Set)
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Java 集合排序及 java 集合类详解
(Collection, List, Set, Map)
摘要内容
Java 里面最重要,最常用也就是集合一部分了。能够用好集合和理解
好集合对于做 Java 程序的开发拥有无比的好处。本文详细解释了关于
Java 中的集合是如何实现的,以及他们的实现原理。
关键字:
Collection , List ,Set , Map , 集合,框架。
目 录
1 集合框架...................................................................................................................................2
1.1 集合框架概述................................................................................................................2
1.1.1 容器简介.............................................................................................................2
1.1.2 容器的分类.........................................................................................................4
1.2 Collection.......................................................................................................................6
1.2.1 常用方法.............................................................................................................6
1.2.2 迭代器.................................................................................................................8
1.3 List................................................................................................................................10
1.3.1 概述...................................................................................................................10
1.3.2 常用方法...........................................................................................................10
1.3.3 实现原理...........................................................................................................14
1.4 Map...............................................................................................................................17
1.4.1 概述...................................................................................................................17
1.4.2 常用方法...........................................................................................................17
1.4.3 Comparable 接口..............................................................................................22
1.4.4 实现原理...........................................................................................................24
1.4.5 覆写 hashCode()...............................................................................................27
1.5 Set.................................................................................................................................31
1.5.1 概述...................................................................................................................31
1.5.2 常用方法...........................................................................................................31
1.5.3 实现原理...........................................................................................................35
1.6 总结:集合框架中常用类比较....................................................................................36
2 练习.........................................................................................................................................37
3 附录:排序.............................................................................................................................39
青菜制作 qq :83395110
12/7/2009 5:17 PM
1 集合框架
1.1 集合框架概述
1.1.1 容器简介
到目前为止,我们已经学习了如何创建多个不同的对象,定义了这些
对象以后,我们就可以利用它们来做一些有意义的事情。
举例来说,假设要存储许多雇员,不同的雇员的区别仅在于雇员的
身份证号。我们可以通过身份证号来顺序存储每个雇员,但是在内存中实
现呢?是不是要准备足够的内存来存储 1000 个雇员,然后再将这些雇员逐
一插入?如果已经插入了 500 条记录,这时需要插入一个身份证号较低的
新雇员,该怎么办呢?是在内存中将 500 条记录全部下移后,再从开头插
入新的记录? 还是创建一个映射来记住每个对象的位置?当决定如何存储
对象的集合时,必须考虑如下问题。
对于对象集合,必须执行的操作主要以下三种:
添加新的对象
删除对象
查找对象
我们必须确定如何将新的对象添加到集合中。可以将对象添加到集合的
末尾、开头或者中间的某个逻辑位置。
从集合中删除一个对象后,对象集合中现有对象会有什么影响呢?可能
必须将内存移来移去,或者就在现有对象所驻留的内存位置下一个“洞”。
在内存中建立对象集合后,必须确定如何定位特定对象。可建立一
种机制,利用该机制可根据某些搜索条件(例如身份证号)直接定位到目
标对象;否则,便需要遍历集合中的每个对象,直到找到要查找的对象为
止。
前面大家已经学习过了数组。数组的作用是可以存取一组数据。但
是它却存在一些缺点,使得无法使用它来比较方便快捷的完成上述应用场
景的要求。
1. 首先,在很多数情况下面,我们需要能够存储一组数据的容器,
这一点虽然数组可以实现,但是如果我们需要存储的数据的个数
青菜制作 qq :83395110
12/7/2009 5:17 PM
多少并不确定。比如说:我们需要在容器里面存储某个应用系统
的当前的所有的在线用户信息,而当前的在线用户信息是时刻都
可能在变化的。 也就是说,我们需要一种存储数据的容器,它
能够自动的改变这个容器的所能存放的数据数量的大小。这一点
上,如果使用数组来存储的话,就显得十分的笨拙。
2. 我们再假设这样一种场景:假定一个购物网站,经过一段时间
的运行,我们已经存储了一系列的购物清单了,购物清单中有商
品信息。如果我们想要知道这段时间里面有多少种商品被销售出
去了。那么我们就需要一个容器能够自动的过滤掉购物清单中的
关于商品的重复信息。如果使用数组,这也是很难实现的。
3. 最后再想想,我们经常会遇到这种情况,我知道某个人的帐号
名称,希望能够进一步了解这个人的其他的一些信息。也就是说,
我们在一个地方存放一些用户信息,我们希望能够通过用户的帐
号来查找到对应的该用户的其他的一些信息。再举个查字典例子:
假设我们希望使用一个容器来存放单词以及对于这个单词的解释,
而当我们想要查找某个单词的意思的时候,能够根据提供的单词
在这个容器中找到对应的单词的解释。如果使用数组来实现的话,
就更加的困难了。
为解决这些问题,Java 里面就设计了容器集合,不同的容器集合以不
同的格式保存对象。
数学背景
在常见用法中,集合(collection)和数学上直观的集(set)的概念
是相同的。集是一个唯一项组,也就是说组中没有重复项。实际上,“集合
框架”包含了一个 Set 接口和许多具体的 Set 类。但正式的集概念却比
Java 技术提前了一个世纪,那时英国数学家 George Boole 按逻辑正式
的定义了集的概念。大部分人在小学时通过我们熟悉的维恩图引入的“集的
交”和“集的并”学到过一些集的理论。
集的基本属性如下:
青菜制作 qq :83395110
12/7/2009 5:17 PM
集内只包含每项的一个实例
集可以是有限的,也可以是无限的
可以定义抽象概念
集不仅是逻辑学、数学和计算机科学的基础,对于商业和系统的日常
应用来说,它也很实用。“连接池”这一概念就是数据库服务器的一个开放
连接集。Web 服务器必须管理客户机和连接集。文件描述符提供了操作
系统中另一个集的示例。
映射是一种特别的集。它是一种对(pair)集,每个对表示一个元素
到另一元素的单向映射。一些映射示例有:
IP 地址到域名(DNS)的映射
关键字到数据库记录的映射
字典(词到含义的映射)
2 进制到 10 进制转换的映射
就像集一样,映射背后的思想比 Java 编程语言早的多,甚至比计算
机科学还早。而 Java 中的 Map 就是映射的一种表现形式。
1.1.2 容器的分类
既然您已经具备了一些集的理论,您应该能够更轻松的理解“集合框架”。
“集合框架”由一组用来操作对象的接口组成。不同接口描述不同类型的组。
在很大程度上,一旦您理解了接口,您就理解了框架。虽然您总要创建接
口特定的实现,但访问实际集合的方法应该限制在接口方法的使用上;因
此,允许您更改基本的数据结构而不必改变其它代码。框架接口层次结构
如下图所示。
Java 容器类类库的用途是“保存对象”,并将其划分为两个不同的概念:
1) Collection 。 一组对立的元素,通常这些元素都服从某种规则。
List 必须保持元素特定的顺序,而 Set 不能有重复元素。
2) Map 。 一组 成对的“键值对”对象。初看起来这似乎应该是一个
Collection ,其元素是成对的对象,但是这样的设计实现起来太笨拙
了,于是我们将 Map 明确的提取出来形成一个独立的概念。另一方
青菜制作 qq :83395110
12/7/2009 5:17 PM
面,如果使用 Collection 表示 Map 的部分内容,会便于查看此部分
内容。因此 Map 一样容易扩展成多维 Map ,无需增加新的概念,只
要让 Map 中的键值对的每个“值”也是一个 Map 即可。
Collection 和 Map 的区别在于容器中每个位置保存的元素个数。
Collection 每个位置只能保存一个元素(对象)。此类容器包括:List ,
它以特定的顺序保存一组元素;Set 则是元素不能重复。
Map 保存的是“键值对”,就像一个小型数据库。我们可以通过“键”找到
该键对应的“值”。
Collection – 对象之间没有指定的顺序,允许重复元素。
Set – 对象之间没有指定的顺序,不允许重复元素
List– 对象之间有指定的顺序,允许重复元素,并引入位置下标。
Map – 接口用于保存关键字(Key)和数值(Value)的集合,
集合中的每个对象加入时都提供数值和关键字。Map 接口既不继
承 Set 也不继承 Collection。
List、Set、Map 共同的实现基础是 Object 数组
除了四个历史集合类外,Java 2 框架还引入了六个集合实现,如下表
所示。
接口 实现 历史集合类
Set HashSet
TreeSet
List ArrayList Vector
LinkedList Stack
Map HashMap Hashtable
TreeMap Properties
这里没有 Collection 接口的实现,接下来我们再来看一下下面的这
张关于集合框架的大图:
这张图看起来有点吓人,熟悉之后就会发现其实只有三种容器:
Map,List 和 Set ,它们各自有两个三个实现版本。常用的容器用黑色粗
线框表示。
青菜制作 qq :83395110
12/7/2009 5:17 PM
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