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集合框架（2）List

news 来源：原创 2025/5/14 5:45:59

Collection的子接口：List、Set

1、List接口

鉴于Java中数组用来存储数据的局限性，我们通常使用java.util.List替代数组
List集合类中元素有序、且可重复，集合中的每个元素都有其对应的顺序索引。
JDK API中List接口的实现类常用的有：ArrayList、LinkedList和Vector。

（1） List接口方法

List除了从Collection集合继承的方法外，List 集合里添加了一些根据索引来操作集合元素的方法。

插入元素
- void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素，其余元素自动后移一位，若容量不够则自动扩容
- boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来
获取元素
- Object get(int index):获取指定index位置的元素
- List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的子集合
获取元素索引
- int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置
- int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置
删除和替换元素
- Object remove(int index):移除指定index位置的元素，并返回此元素
- Object remove(Object obj) : 移除与obj相同的元素
- Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为ele

@Test
public void test(){List list = new ArrayList();list.add("faculty");//全体教员list.add("poll");//民意调查list.add("render");//给予list.add("descend");//下降list.add(2);list.add(new Person("Qum",18));//add(int index,Collection eles)List<Integer> list1 = Arrays.asList(1, 2, 3);list.addAll(3,list1);System.out.println(list);list.remove(2);//移除索引2System.out.println(list);list.remove(Integer.valueOf(2));//若有重复的2，只删除一个System.out.println(list);}

2、List接口主要实现类：

（1）主要实现类：ArrayList

java.util.Collection：存储一个一个的数据

--子接口：List 存储有序的、可重复的数据（“动态”数组）

--ArrayList：

ArrayList是线程不安全的，效率更高。

Vecor线程安全，效率低，版本古老，一般不使用。

ArrayList 是 List 接口的主要实现类
本质上，ArrayList是对象引用的一个”变长”数组（如果长度不够，可以自动扩容）Arrays.asList(…) 方法返回的 List 集合，既不是 ArrayList 实例，也不是 Vector 实例。 Arrays.asList(…) 返回值是一个固定长度的 List 集合

List list = new ArrayList();//体现多态性，创建一个ArrayList的对象，将其赋值给List型的引用变量。
//初始化创建list集合时，底层创建空数组
list.add("illusion");//第一次添加元素时，默认将底层集合容量设置为10.若之后容量不够，可自动扩容
list.add("realm");
list.add("verify");
list.add("accumulate");String []strings = new String[]{"radical","convention","outline","cling","neutral"};
list.addAll(Arrays.asList(strings));//将数组strings中的元素全都转化为集合的元素

底层使用Object[]存储，添加、查找数据时效率较高；插入、删除数据时效率较低；

（2）实现类之二：LinkedList

对于频繁的插入或删除元素的操作，建议使用LinkedList类，效率较高。这是由底层采用链表（双向链表）结构存储数据决定的。
但是添加、查找数据时效率较低。
特有方法：
- void addFirst(Object obj)
- void addLast(Object obj)
- Object getFirst()
- Object getLast()
- Object removeFirst()
- Object removeLast()

（3）List的实现类之三：Vector

Vector 是一个古老的集合，JDK1.0就有了。大多数操作与ArrayList相同，区别之处在于Vector是线程安全的。
在各种List中，最好把ArrayList作为默认选择。当插入、删除频繁时，使用LinkedList；Vector总是比ArrayList慢，所以尽量避免使用。
特有方法：
- void addElement(Object obj)
- void insertElementAt(Object obj,int index)
- void setElementAt(Object obj,int index)
- void removeElement(Object obj)
- void removeAllElements()

3、Set接口概述

Set接口是Collection的子接口，Set接口相较于Collection接口没有提供额外的方法
Set 集合不允许包含相同的元素，如果试把两个相同的元素加入同一个 Set 集合中，则添加操作失败。
Set集合支持的遍历方式和Collection集合一样：foreach和Iterator。
Set的常用实现类有：HashSet、TreeSet、LinkedHashSet。

Set主要实现类：HashSet

java.util.Colection：存储一个一个的数值

--子接口：Set接口：存储无序的、不可重复的数据（集合）

--HashSet：主要实现类，底层使用HashMap，使用数组+单向链表+红黑树的结构进行存储（在JDK8中）

-LinkedHashSet：HashSet的子类，在现有的数组+单向链表+红黑树的结构的基础上，又添加了一组双向链表，用于记录添加元素的先后顺序，可以按照添加元素的先后顺序进行遍历。

--TreeSet，底层使用红黑树存储，可以按照添加元素的指定属性的大小顺序进行遍历。-

set的无序性：<1> 无序性不等于随机性。

无序性：不像ArrayList一样依次紧密排列，而是根据添加元素的Hash值不同，计算其在数组中的存储位置进行排列，因为此位置不是依次排列的，所以表现出无序性。

set的不可重复性：添加到set中的元素不能相同。比较的标准，需要判断hashCode（）得到的哈希值和equals方法得到的布尔值。

只有哈希值和布尔值都相同，才认为两个元素相同，不允许放入集合。

（1）HashSet概述

HashSet 是 Set 接口的主要实现类，大多数时候使用 Set 集合时都使用这个实现类。
HashSet 按 Hash 算法来存储集合中的元素，因此具有很好的存储、查找、删除性能。
HashSet 具有以下特点：
- 不能保证元素的排列顺序
- HashSet 不是线程安全的
- 集合元素可以是 null
HashSet 集合判断两个元素相等的标准：两个对象通过 hashCode() 方法得到的哈希值相等，并且两个对象的 equals()方法返回值为true。
对于存放在Set容器中的对象，对应的类一定要重写hashCode()和equals(Object obj)方法，以实现对象相等规则。即：“相等的对象必须具有相等的散列码”。
HashSet集合中元素的无序性，不等同于随机性。这里的无序性与元素的添加位置有关。具体来说：我们在添加每一个元素到数组中时，具体的存储位置是由元素的hashCode()调用后返回的hash值决定的。导致在数组中每个元素不是依次紧密存放的，表现出一定的无序性。

（2）HashSet中添加元素的过程：

第1步：当向 HashSet 集合中存入一个元素时，HashSet 会调用该对象的 hashCode() 方法得到该对象的 hashCode值，然后根据 hashCode值，通过某个散列函数决定该对象在 HashSet 底层数组中的存储位置。
第2步：如果要在数组中存储的位置上没有元素，则直接添加成功。
第3步：如果要在数组中存储的位置上有元素，则继续比较：
- 如果两个元素的hashCode值不相等，则添加成功；
- 如果两个元素的hashCode()值相等，则会继续调用equals()方法：
  - 如果equals()方法结果为false，则添加成功。
  - 如果equals()方法结果为true，则添加失败。

2步添加成功，元素会保存在底层数组中。
3步两种添加成功的操作，由于该底层数组的位置已经有元素了，则会通过链表的方式继续链接，存储。

HashCode与LickedHashSet中元素的要求：

重写equals方法和hashCode方法，且保持一致性

@Test
public void test1(){Set set = new HashSet();set.add("AAA");set.add("descend");set.add(123);set.add(123);//不输出Integer integer = Integer.valueOf("123");set.add(integer);Iterator iterator = set.iterator();while (iterator.hasNext()){System.out.println(iterator.next());}

重写 hashCode() 方法的基本原则

在程序运行时，同一个对象多次调用 hashCode() 方法应该返回相同的值。
当两个对象的 equals() 方法比较返回 true 时，这两个对象的 hashCode() 方法的返回值也应相等。
对象中用作 equals() 方法比较的 Field，都应该用来计算 hashCode 值。

注意：如果两个元素的 equals() 方法返回 true，但它们的 hashCode() 返回值不相等，hashSet 将会把它们存储在不同的位置，但依然可以添加成功。

5.2.4 重写equals()方法的基本原则

重写equals方法的时候一般都需要同时复写hashCode方法。通常参与计算hashCode的对象的属性也应该参与到equals()中进行计算。
推荐：开发中直接调用Eclipse/IDEA里的快捷键自动重写equals()和hashCode()方法即可。
- 为什么用Eclipse/IDEA复写hashCode方法，有31这个数字？

hash地址越大，所谓的“冲突”就越少，查找起来效率也会提高。（减少冲突）

其次，31只占用5bits,相乘造成数据溢出的概率较小。

再次，31可以由i*31== (i<<5)-1来表示,现在很多虚拟机里面都有做相关优化。（提高算法效率）

最后，31是一个素数，素数作用就是如果我用一个数字来乘以这个素数，那么最终出来的结果只能被素数本身和被乘数还有1来整除！(减少冲突)

Set实现类之二：LinkedHashSet

LinkedHashSet 是 HashSet 的子类，不允许集合元素重复。
LinkedHashSet 根据元素的 hashCode 值来决定元素的存储位置，但它同时使用双向链表维护元素的次序，这使得元素看起来是以添加顺序保存的。
LinkedHashSet插入性能略低于 HashSet，但在迭代访问 Set 里的全部元素时有很好的性能。

5.4 Set实现类之三：TreeSet

5.4.1 TreeSet概述

TreeSet 是 SortedSet 接口的实现类，TreeSet 可以按照添加的元素的指定的属性的大小顺序进行遍历。
TreeSet底层使用红黑树结构存储数据
新增的方法如下： (了解)
- Comparator comparator()
- Object first()
- Object last()
- Object lower(Object e)
- Object higher(Object e)
- SortedSet subSet(fromElement, toElement)
- SortedSet headSet(toElement)
- SortedSet tailSet(fromElement)
TreeSet特点：不允许重复、实现排序（自然排序或定制排序）
TreeSet 两种排序方法：自然排序和定制排序。默认情况下，TreeSet 采用自然排序。
- 自然排序：TreeSet 会调用集合元素的 compareTo(Object obj) 方法来比较元素之间的大小关系，然后将集合元素按升序(默认情况)排列。
  - 如果试图把一个对象添加到 TreeSet 时，则该对象的类必须实现 Comparable 接口。
  - 实现 Comparable 的类必须实现 compareTo(Object obj) 方法，两个对象即通过 compareTo(Object obj) 方法的返回值来比较大小。

@Test
public void test1(){TreeSet treeSet = new TreeSet();treeSet.add("affluent");treeSet.add("constrain");treeSet.add("revelation");treeSet.add("interval");//treeSet.add(123);ClassCastException异常，TreeSet类中应当add加入同一类型的元素Iterator iterator = treeSet.iterator();while (iterator.hasNext()){System.out.println( iterator.next());//输出时按照默认排序输出}

- 定制排序：如果元素所属的类没有实现Comparable接口，或不希望按照升序(默认情况)的方式排列元素或希望按照其它属性大小进行排序，则考虑使用定制排序。定制排序，通过Comparator接口来实现。需要重写compare(T o1,T o2)方法。
  - 利用int compare(T o1,T o2)方法，比较o1和o2的大小：如果方法返回正整数，则表示o1大于o2；如果返回0，表示相等；返回负整数，表示o1小于o2。
  - 要实现定制排序，需要将实现Comparator接口的实例作为形参传递给TreeSet的构造器。
因为只有相同类的两个实例才会比较大小，所以向 TreeSet 中添加的应该是同一个类的对象。
对于 TreeSet 集合而言，它判断两个对象是否相等的唯一标准是：两个对象通过 compareTo(Object obj) 或compare(Object o1,Object o2)方法比较返回值。返回值为0，则认为两个对象相等。
TreeSet集合不再考虑HashCode和equals方法，是否重写不再重要。

public class User implements Comparable{private String name;private int age;public User() {}public User(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public String getName() {return name;}public int getAge() {return age;}@Overridepublic String toString() {return "User{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +'}';}@Overridepublic boolean equals(Object o) {System.out.println("equals...");if (this == o) return true;if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;User user = (User) o;return age == user.age && Objects.equals(name, user.name);}@Overridepublic int hashCode() {return Objects.hash(name, age);}@Overridepublic int compareTo(Object o) {if (this == o){return 0;}if (o instanceof User){User user = (User) o;return this.age- user.age;}throw new RuntimeException();}
}@Test
public void test3(){Comparator comparator = new Comparator() {@Overridepublic int compare(Object o1, Object o2) {if (o1 instanceof  User && o2 instanceof User){User u1 = (User) o1;User u2 = (User) o2;int value = u1.getName().compareTo(u2.getName());if (value!=0){return value;}return u1.getAge()-u2.getAge();}throw new RuntimeException();}};//实现匿名内部类，创建实例对象comparatorTreeSet treeSet = new TreeSet(comparator);//按照定制排序的顺序进行排序User u1 = new User("Tom",13);User u2 = new User("Flank",24);User u3 = new User("Ry",999);User u4 = new User("Serial",999);treeSet.add(u1);treeSet.add(u2);treeSet.add(u3);treeSet.add(u4);Iterator iterator = treeSet.iterator();while (iterator.hasNext()){System.out.println(iterator.next());}
}

集合框架（2）List

Collection的子接口：List、Set 1、List接口鉴于Java中数组用来存储数据的局限性，我们通常使用java.util.List替代数组List集合类中元素有序、且可重复，集合中的每个元素都有其对应的顺序索引。JDK API中List接口的实现类常用的有&#xff…...

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编程日记 2025/5/13 15:00:43

怎么区分直线模组中的导程和行程？

直线模组是一种直线传动装置，安装方便，精度高，其使用范围广。直线模组中的导程和行程是两个不同的概念，它们分别描述了直线模组的不同性能参数。直线模组的行程指的是模组能够正常移动的最大距离，即滑块预期移动的有效…...

编程日记 2025/5/9 9:53:46

算法日记 42 day 图论

今天来看看广度优先搜索，并且写几个题。刷到这里我才想起来，当时第一次面试的时候问的就是这个题，当时大概知道一点思路，但不清楚是图论方面的，更别说写出来了。广度优先搜索（BFS） 不同于深度…...

编程日记 2025/5/12 21:45:53

STM32 GPIO 8种工作模式的应用场景

目录一、四种输入模式1、模拟输入：2、浮空输入：3、上拉输入：4、下拉输入： 二、四种输出模式1、推挽输出：2、开漏输出：3、复用推挽输出：4、复用开漏输出： 一、四种输入模式 1、模拟…...

编程日记 2025/5/13 4:37:03

JVM 类加载器有哪些？双亲委派机制的作用是什么？如何自定义类加载器？

类加载器分类大家好，我是码哥，可以叫我靓仔，《Redis 高手心法》畅销书作者。先回顾下，在 Java 中，类的初始化分为几个阶段: 加载、链接（包括验证、准备和解析）和初始化。而类加载器&#x…...

编程日记 2025/5/10 16:01:51

揭秘：短视频矩阵源码功能开发分析！！！

一、短视频矩阵系统源码概述短视频矩阵系统源码旨在为内容创作者及企业提供一种高效的工具，以实现对多个短视频账户的一站式管理。该系统支持同时管理、发布、监控和优化多达1000个短视频账户，显著提升了操作效率。二、主要功能 1. 多账号管理该系…...

编程日记 2025/5/10 3:59:32

leetcode - 2337. Move Pieces to Obtain a String

Description You are given two strings start and target, both of length n. Each string consists only of the characters ‘L’, ‘R’, and ‘_’ where: The characters ‘L’ and ‘R’ represent pieces, where a piece ‘L’ can move to the left only if there i…...

编程日记 2025/5/11 20:49:58

第九篇：k8s 通过helm发布应用

什么是helm？ Helm 是 Kubernetes 的包管理器。Helm 是查找、分享和使用软件构建 Kubernetes 的最优方式。在红帽系的Linux中我们使用yum来管理RPM包，类似的，在K8s中我们可以使用helm来管理资源对象（Deployment、Service、Ingress…...

编程日记 2025/5/13 14:10:30