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从零开始学java--集合类（2）

news 来源：原创 2025/8/21 22:40:28

集合类

Queue

队列的使用：

双端队列（Deque）

Map和Set

概念：

模型：

Map

常见方法说明：

注意：

TreeMap和HashMap的区别：

Set

常见方法说明：

注意：

TreeSet和HashSet的区别：

Stream流

Collections工具类

常用方法：

Queue

队列的使用：

在Java中，Queue是个接口，底层是通过链表实现的。

方法	功能
boolean add(E e)	入队列（插入失败会抛出异常）
boolean offer(E e)	入队列
E remove( )	出队列（队列已经为空会抛出异常）
E poll( )	出队列
element( )	获取对头元素（队列已经为空会抛出异常）
peek( )	获取队头元素
int size( )	获取队列中有效元素个数
boolean isEmpty()	boolean isEmpty()

注意：Queue是个接口，在实例化时必须实例化LinkedList的对象，因为LinkedList实现了Queue接口。

双端队列（Deque）

双端队列（deque）是指允许两端都可以进行入队和出队操作的队列，deque 是 “double ended queue” 的简称。那就说明元素可以从队头出队和入队，也可以从队尾出队和入队。

双端队列既可以当做普通队列使用，也可以当做栈来使用。

Deque是一个接口，使用时必须创建LinkedList的对象。

Map和Set

概念：

Map和set是一种专门用来进行搜索的容器或者数据结构，其搜索的效率与其具体的实例化子类有关。以前常见的搜索方式有：

直接遍历，时间复杂度为O(N)，元素如果比较多效率会非常慢
二分查找，时间复杂度为 ,但搜索前必须要求序列是有序的

上述排序比较适合静态类型的查找，即一般不会对区间进行插入和删除操作了，而现实中的查找比如：

根据姓名查询考试成绩
通讯录，即根据姓名查询联系方式
不重复集合，即需要先搜索关键字是否已经在集合中

可能在查找时进行一些插入和删除的操作，即动态查找，那上述两种方式就不太适合了，本节介绍的Map和Set是一种适合动态查找的集合容器。

模型：

一般把搜索的数据称为关键字（Key），和关键字对应的称为值（Value），将其称之为Key-value的键值对，所以模型会有两种：

纯 key 模型，比如：

有一个英文词典，快速查找一个单词是否在词典中
快速查找某个名字在不在通讯录中

Key-Value 模型，比如：

统计文件中每个单词出现的次数，统计结果是每个单词都有与其对应的次数：<单词，单词出现的次数>
梁山好汉的江湖绰号：每个好汉都有自己的江湖绰号

而Map中存储的就是key-value的键值对，Set中只存储了Key。

Map

Map是一个接口类，该类没有继承自Collection，该类中存储的是结构的键值对，并且K一定是唯一的，不能重复。

常见方法说明：

方法	解释
V get(Object key)	返回 key 对应的 value
V getOrDefault(Object key, V defaultValue)	返回 key 对应的 value，key 不存在，返回默认值
V put(K key, V value)	设置 key 对应的 value
V remove(Object key)	删除 key 对应的映射关系
void putAll(Map<? extands K, ? extands V)	将另一个Map中的所有键值对添加到当前Map中
void clear( )	清空整个Map
Set keySet()	返回所有 key 的不重复集合
Collection values()	返回所有 value 的可重复集合
Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()	返回所有的 key-value 映射关系
boolean containsKey(Object key)	判断是否包含 key
boolean containsValue(Object value)	判断是否包含 value

注意：

Map是一个接口，不能直接实例化对象，如果要实例化对象只能实例化其实现类TreeMap或者HashMap
Map中存放键值对的Key是唯一的，value是可以重复的
在TreeMap中插入键值对时，key不能为空，否则就会抛NullPointerException异常，value可以为空。但是HashMap的key和value都可以为空。
Map中的Key可以全部分离出来，存储到Set中来进行访问(因为Key不能重复)。
Map中的value可以全部分离出来，存储在Collection的任何一个子集合中(value可能有重复)。
Map中键值对的Key不能直接修改，value可以修改，如果要修改key，只能先将该key删除掉，然后再来进行重新插入。

TreeMap和HashMap的区别：

Map底层结构	TreeMap	HashMap
底层结构	红黑树	哈希桶
插入/删除/查找时间复杂度	O(log2N)	O(1)
是否有序	关于Key有序	无序
线程安全	不安全	不安全
插入/删除/查找区别	需要进行元素比较	通过哈希函数计算哈希地址
比较与覆写	key必须能够比较，否则会抛出ClassCastException异常	自定义类型需要覆写equals和hashCode方法
应用场景	需要Key有序场景下	Key是否有序不关心，需要更高的时间性能

LinkedHashMap按照插入顺序遍历

    public static void main(String[] args){Map<Integer,String> map=new HashMap<>();map.put(1,"小红");map.put(2,"小明");map.forEach((k,v)->System.out.println(k+"="+v));Map<Integer,String>map1=new TreeMap<>((a,b)->b-a); //按倒序输出map1.put(2,"m");map1.put(1,"j");map1.put(3,"a");map1.forEach((k1,v1)->System.out.println(k1+"="+v1));}
/*
1=小红
2=小明
3=a
2=m
1=j
*/

Set

常见方法说明：

方法	解释
boolean add(E e)	添加元素，但重复元素不会被添加成功
void clear()	清空集合
boolean contains(Object o)	判断o是否在集合中
Iterator<E> iterator()	返回迭代器
boolean remove(Object o)	删除集合中的o
int size()	返回set中元素的个数
boolean isEmpty()	检测set是否为空，空返回true，否则返回false
Object[] toArray()	将set中的元素转换为数组返回
boolean containsAll(Collection<?> c)	集合c中的元素是否在set中全部存在，是返回true,否则返回false
boolean addAll(Collection<?extends E>c)	将集合c中的元素添加到set中，可以达到去重的效果

注意：

Set是继承自Collection的一个接口类
Set中只存储了key，并且要求key一定要唯一
不支持随机访问（不允许通过下标访问）
TreeSet的底层是使用Map来实现的，其使用key与Object的一个默认对象作为键值对插入到Map中的
Set最大的功能就是对集合中的元素进行去重
实现Set接口的常用类有TreeSet和HashSet，还有一个LinkedHashSet，LinkedHashSet是在HashSet的基础上维护了一个双向链表来记录元素的插入次序。
Set中的Key不能修改，如果要修改，先将原来的删除掉，然后再重新插入
TreeSet中不能插入null的key，HashSet可以。

TreeSet和HashSet的区别：

Set底层结构	TreeSet	HashSet
底层结构	红黑树	哈希桶
插入/删除/查找时间复杂度	O	O(1)
是否有序	关于key有序	不一定有序
线程安全	不安全	不安全
插入/删除/查找区别	按照红黑树的特性来进行插入和删除	1、先计算key哈希地址 2、然后进行插入和删除
比较与覆写	key必须能够比较，否则会抛出ClassCastException异常	自定义类型需要覆写equals和hashCode方法
应用场景	需要Key有序场景下	Key是否有序不关心，需要更高的时间性能

Stream流

Java 8 API添加了一个新的抽象称为流Stream，可以让你以一种声明的方式处理数据。Stream使用一种类似用SQL语句从数据库查询数据的直观方式来提供一种对Java集合运算和表达的高阶抽象。这种风格将要处理的元素集合看作一种流，流在管道中传输，并且可以在管道的节点上进行处理，比如筛选、排序、聚合等。

    public static void main(String[] args){List<String> list =new ArrayList<>(Arrays.asList("aaaa","Saaaa","Saaaa","xx","Xss","Lxxx"));//删除长度不大于3的字符串//删除首字母不为大写的字母//去掉重复的字符串list=list.stream().filter(str ->str.length()>3) //保留的条件.filter(str ->str.charAt(0)>='A'&&str.charAt(0)<='Z').distinct()  //去重，用equals判断.collect(Collectors.toList());System.out.println(list);List<Integer>collect=list.stream().map(String::length).collect(Collectors.toList());System.out.println(collect);}
//输出[Saaaa, Lxxx]
//[5, 4]

不能认为每一步是直接依次执行的。Stream会先记录每一步操作，而不是直接开始执行内容，当整个链式调用完成后，才会依次执行，也就是说需要的时候，工厂的机器才会按照预定的流程启动。

生成随机数：

    public static void main(String[] args){Random random=new Random();random.ints(-100,100).limit(10).filter(i -> i<0) //只保留小于0的数字.sorted()  //默认从小到大排序.forEach(System.out::println);}

Collections工具类

Arrays是一个用于操作数组的工具类

Collections类是专用于集合的工具类

常用方法：

    public static void main(String[] args){List list1=new ArrayList<>(Arrays.asList(1,4,5,2,9,0));//求最大值最小值Collections.max(list1);Collections.min(list1);//对集合进行二分搜索（注意：集合的具体类型必须是实现Comparable接口的类）Collections.sort(list1);System.out.println(Collections.binarySearch(list1,4));
//输出3//对集合的元素进行快速填充，注意这个填充是对集合中的已有元素进行覆盖//如果集合中本身没有元素，那么fill操作不会生效Collections.fill(list1,0);System.out.println(list1);
//输出[0, 0, 0, 0, 0, 0]//emptyXXX快速生成一个只读的空集合List<Integer>list2=Collections.emptyList();//Collections.singletonList()会生成一个只有一个元素的Listlist2.add(10); //不支持，会直接抛出异常//将一个可修改的集合变成只读的集合：List<Integer>list3=new ArrayList<>(Arrays.asList(1,3,3,24));List<Integer>newList=Collections.unmodifiableList(list3);newList.add(10); //不支持，会抛出异常//寻找子集合的位置System.out.println(Collections.indexOfSubList(list3,Arrays.asList(3,3)));
//输出1}

由于泛型机制上的一些漏洞，实际上对应类型的集合类有可能会存放其他类型的值，泛型的检查值存在于编译阶段，我们只要绕过这个阶段，在实际运行时，并不会真的进行类型检查，要解决这些问题就是在运行时进行类型检查：

    public static void main(String[] args){List list1=new ArrayList<>(Arrays.asList(1,4,5,2,9,0));list1=Collections.checkedList(list1,Integer.class);list1.add("aaa");System.out.println(list1);}
//在输出时会报错

集合类

Queue

队列的使用：

双端队列（Deque）

Map和Set

概念：

模型：

Map

常见方法说明：

注意：

TreeMap和HashMap的区别：

Set

常见方法说明：

注意：

TreeSet和HashSet的区别：

Stream流

Collections工具类

常用方法：

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