集合进阶相关基础及底层原理

news2025/10/31 9:28:31

集合体系结构

单列集合：

Collenction 每次只能添加一个值，其中红色是接口，蓝色是实现类

                                                         图来自黑马程序员网课    

List系列集合：添加的元素是有序，可重复，有索引 

Set系列集合：添加的元素是无序，不重复，无索引 

双列集合：

Map：每次添加一对值

Collection集合

基础方法

        Collection是单列集合的祖宗接口，它的功能是全部单列集合都可以继承使用的

        图来自黑马程序员网课 

package com.lazyGirl.collectiondemo;

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

public class CollectionDemo1 {
    public static void main(String[] args) {


        Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
        //要往List系列添加元素，始终为true
        //要往Set系列添加元素，如果当前元素不存在，方法返回true
        //否则返回false
        coll.add("A");
        System.out.println(coll);
        coll.clear();
        System.out.println(coll);
        coll.add("B");
        coll.add("C");
        //若删除的元素不存在，remove返回false
        //否则返回true
        boolean flag = coll.remove("A");
        System.out.println(flag);

        //判断元素是否存在底层是使用equals方法进行判断的
        //若集合存储的是自定义对象，也想通过contains方法判断是否包含，则需重写equals方法

        boolean res = coll.contains("B");
        System.out.println(res);

        System.out.println(coll.isEmpty());

        coll.add("hhh");
        int size_coll = coll.size();
        System.out.println(size_coll);


    }
}

        输出：

另外一个例子，关于contains()方法 

package com.lazyGirl.collectiondemo;

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

public class CollectionDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        Collection<Studnet> coll = new ArrayList<>();
        Studnet s1 = new Studnet("hh",12);
        Studnet s2 = new Studnet("hhh",112);
        Studnet s3 = new Studnet("hhhh",1112);

        coll.add(s1);
        coll.add(s2);
        coll.add(s3);

        Studnet s4 = new Studnet("hhhh",1112);
        //因为contains方法在底层依赖于equals方法判断对象是否一致
        //若存的是自定义对象，没有重写equals方法，则默认使用object类中的equals方法进行判断，
        // 而object类中的equals方法是根据地址值判断的
        boolean result = coll.contains(s4);
        System.out.println(result);


    }
}

        输出：

         

Collection的遍历方式 

        迭代器遍历：

                 迭代器在Java中的类时Iterator，迭代器是集合专用的遍历方式

                

                        图来自黑马程序员网课 

        

                        图来自黑马程序员

        迭代器在遍历集合的时候是不依赖索引的，通过指针遍历

        

package com.lazyGirl.collectiondemo;

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

public class CollectionDemo3 {
    public static void main(String[] args) {
        Collection<String> coll = new ArrayList<>();
        coll.add("A");
        coll.add("B");
        coll.add("C");

        Iterator<String> it = coll.iterator();
        while (it.hasNext()){
            System.out.println(it.next());//获取元素并移动指针
        }
//        System.out.println(it.next());
        //迭代器遍历完毕不会复位
        System.out.println(it.hasNext());

        Iterator<String> it2 = coll.iterator();
        while (it2.hasNext()){
//            System.out.println(it2.next());
//            System.out.println(it2.next());
            String s = it2.next();
            if (s.equals("A")){
//                coll.remove("A");
                //迭代器遍历时，不能用集合的方法进行增加或者删除，如删除，使用迭代器提供的remove方法进行删除
                it2.remove();
            }
        }

    }
}

        输出：

         

        底层源码：

        

 原理图：

        图来自黑马程序员网课 

         

        图来自黑马程序员网课 

        增强for遍历：

         增强for的底层就是迭代器，为了简化迭代器的代码书写的。

        在JDK5以后出现的，其内部原理就是一个Iterator迭代器

        所有的单列集合和数组才能用增强for循环遍历

        格式：

                for(元素的数据类型 变量名：数组或者集合){

                }

        //快捷键：集合名.for
        for (String str : coll) {
            System.out.println(str);
        }
        注意：

        修改增强for中的变量，不会改变集合中原本的数据

        

package com.lazyGirl.collectiondemo;

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

public class EnhancedFor {
    public static void main(String[] args) {
        Collection<String> coll = new ArrayList<>();
        coll.add("A");
        coll.add("B");
        coll.add("C");

        //快捷键：集合名.for
        for (String str : coll) {
            str = "111";
        }
        System.out.println(coll);
    }
}

        输出： 

        

        Lambda表达式遍历:

    coll.forEach(s -> System.out.println(s));

package com.lazyGirl.collectiondemo;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.function.Consumer;

public class EnhancedFor {
    public static void main(String[] args) {
        Collection<String> coll = new ArrayList<>();
        coll.add("A");
        coll.add("B");
        coll.add("C");

        //快捷键：集合名.for
        for (String str : coll) {
            str = "111";
        }
        System.out.println(coll);

        coll.forEach(new Consumer<String>() {

            @Override
            public void accept(String s) {
                System.out.println(s);
            }
        });

        coll.forEach(s -> System.out.println(s)
        );
    }
}

        输出：

         

      总结：

        Collection常见成员方法：add clear remove contains isEmpty size

        三种通用的遍历方式：

                迭代器：在遍历过程中需要删除元素，使用迭代器遍历

                增强for lambda：只遍历

ArrayList集合

List集合的特有方法

  1.   Collection的方法List都继承了
  2.   List集合有索引，所以多了很多索引操作的方法

        

        图来自黑马程序员网课

package com.lazyGirl.listdemo;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ListDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("A");
        list.add("B");
        list.add("C");

        System.out.println(list);

        //在指定位置上添加元素，后面元素后移
        list.add(1,"D");
        System.out.println(list);

        String a = list.remove(0);
        System.out.println(a);
        System.out.println(list);

        List<Integer> lt1 = new ArrayList<Integer>();
        lt1.add(1);
        lt1.add(2);
        lt1.add(3);

        //删除元素时，如果出现方法重载，优先调用实参跟形参类型一致的方法
        lt1.remove(1);
        System.out.println(lt1);
        //手动装箱，把基本数据类型的1变为Integer类型
        Integer i = Integer.valueOf(1);
        lt1.remove(i);
        System.out.println(lt1);

        lt1.add(4);
        lt1.add(5);

        //修改指定索引处的元素，返回被修改的元素
        String res = list.set(0,"R");
        System.out.println(res);
        System.out.println(list);

        System.out.println(list.get(0));

    }
}

        输出：

         

 List集合的遍历方式

迭代器遍历

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class ListInterator {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(3);

        Iterator<Integer> it = list.iterator();
        while (it.hasNext()){
            System.out.println(it.next());
        }

    }
}

列表迭代器遍历

package com.lazyGirl.listdemo;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
import java.util.ListIterator;

public class ListInterator {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(3);


        ListIterator<Integer> it2 =  list.listIterator();
        while (it2.hasNext()){
            int temp = it2.next();
            if (temp == 2){
                it2.add(3);
            }
        }
        System.out.println();
        System.out.println(list);

    }
}

        输出： 

        

增强for遍历

package com.lazyGirl.listdemo;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class ListInterator {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(3);


        for (Integer i : list) {
            System.out.print(i + " ");
        }

    }
}

Lambda表达式遍历

package com.lazyGirl.listdemo;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class ListInterator {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(3);

        list.forEach(i -> System.out.print(i + " "));

    }
}

普通for循环

      

package com.lazyGirl.listdemo;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class ListInterator {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(3);

        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            int temp = list.get(i);
            System.out.print(temp + " ");
        }
    }
}

        五种 遍历方式对比：

        迭代器遍历：在遍历过程中需要删除元素

        列表迭代器：在遍历的过程中需要添加元素，

        增强for以及Lambda表达式：仅遍历

        普通for：遍历的时候想操作索引

底层原理

        1. 利用空参创建的集合，在底层创建一个默认长度为0的数组

        2. 添加第一个元素时，底层会创建一个新的长度为10的数组，这个数组的名字叫elementData

        3. 存满时，会扩容1.5倍

        4. 如果一次添加多个元素，1.5倍放不下，则新创建数组的长度以实际为准

        图来自黑马程序员网课 

数据结构概述

        数据结构是计算机底层存储，组织数据的方式，指数据相互之间是以什么方式排列在一起的

数据结构（栈）：先进后出（方法运行的时候进栈，执行完出栈）

数据结构（队列）：先进先出

数据结构（数组）：元素在内存中是连续存储的（删除元素较麻烦）

数据结构（链表）：

        链表中的结点是独立的对象，在内存中是不连续的，每个结点包含数据值和下一个结点的地址，链表查询慢，无论查询哪个数据都要从头开始找

                图来自黑马程序员网课 

LinkedList集合

  1. 底层数据结构是双链表，查询慢，增删快，但是如果操作的是收尾元素，速度也是极快的   
  2.  LinkedList本身多了很多直接操作收尾元素的特有API   

                 

                        图来自黑马程序员网课 

        

LinkedList底层原理 

 

        图来自黑马程序员网课 

 

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