Java基础学习总结--容器的遍历
通常，我们可以使用for、for each以及迭代器iterator进行遍历。但是这三种方法其实还是有很大的区别的。
一、for、for each以及iterator的用法和区别：
(一）相同点： 三个都可以用来遍历数组和集合
（二）不同点：
- 形式差别
//for的形式是
for（int i=0;i<arr.size();i++）{...}
//foreach的形式是
for（int i：arr）{...}
//iterator的形式是
Iterator it = arr.iterator();
while(it.hasNext()){
object o =it.next();
...
}
-
条件差别：
for需要知道集合或数组的大小，而且需要是有序的(有下标），不然无法遍历；
foreach和iterator都不需要知道集合或数组的大小，他们都是得到集合内的每个元素然后进行处理 -
多态差别：
for和foreach都需要先知道集合的类型，甚至是集合内元素的类型，即需要访问内部的成员，不能实现态；
iterator是一个接口类型，他不关心集合或者数组的类型，而且他还能随时修改和删除集合的元素。该例子很好的体现了多态差别：
public void display（Iterator<object> it）{
while(it.hasNext()){
system.out.print(it.next()+"");
}
}
当我们需要遍历不同的集合时，我们只需要传递集合的iterator（如arr.iterator()）。这就是iterator的好处，他不包含任何有关他所遍历的序列的类型信息，能够将遍历序列的操作与序列底层的结构分离。迭代器统一了对容器的访问方式，这也是接口的解耦的最好体现。
-
用法差别
(1)for循环一般用来处理比较简单的有序的，可预知大小的集合或数组;(2)foreach可用于遍历任何集合或数组，而且操作简单易懂，但是需要了解集合内部类型，不能修改或者删除集合内部的元素;
(3)iterator是最强大的，可以随时修改或者删除集合内部的元素，并且是在不需要知道元素和集合的类型的情况下进行的（原因可参考第三点：多态差别），当你需要对不同的容器实现同样的遍历方式时，迭代器是最好的选择！补充：
二、for，for each和iterator的选择使用：
(一) 如果是ArrayList，用三种方式遍历的速度是for>Iterator>foreach，但基本上属于同一个速度级别；
（二）如果是LinkedList，则三种方式遍历的差距很大了，用for遍历的效率远远落后于foreach和Iterator，Iterator>foreach>>>for
下面对ArrayList和LinkedList的普通for循环效率进行测试以及分析原因。
ArrayList和LinkedList使用普通for循环遍历速度对比
public class ListIteratorTest{
private final static int LIST_SIZE = 1000;
public static void main(String[] args){
List<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
List<Integer> linkedList = new LinkedList<Integer>();
for (int i = 0; i < LIST_SIZE; i++){
arrayList.add(i);
linkedList.add(i);
}
long startTime = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < arrayList.size(); i++){
arrayList.get(i);
}
System.out.println("ArrayList遍历速度：" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "ms");
startTime = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < linkedList.size(); i++){
linkedList.get(i);
}
System.out.println("LinkedList遍历速度：" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "ms");
}
}
不断增大LIST_SIZE，运行结果如下：
从运行结果我们看到，按倍数增大List容量，ArrayList的遍历显得比较稳定，而LinkedList的遍历几乎是爆发式的增长。
ArrayList使用普通for循环遍历快的原因
先看一下ArrayList的get方法源代码：
public E get(int index) {
RangeCheck(index);
return (E) elementData[index];
}
看到ArrayList的get方法只是从数组里面拿一个位置上的元素罢了。我们有结论，ArrayList的get方法的时间复杂度是O(1)
我们都知道在计算机底层，数据都是有地址的，就像人有住址一样。假设有代码：
int[3] ints = {1, 3, 5};
在Java中一个int型数据是4个字节，此时计算机内部做的事情是，在内存空间中找到一块连续的、足以存放3个4字节也就是12字节的数组的内存空间，并返回该内存空间的首地址。比方说该内存空间的首地址是0x00吧，那么1就放在0x00-0x03中、3就放在0x04-0x07中、5就放在0x08-0x0B中。
这时就很简单了，取ints[1]的时候，计算机就会算出ints[1]的数据是存放在以0x04开头，占据4个字节空间的内存中，因此，计算机会从0x04~0x07这块地址空间中读取数据出来。
整个过程，和数组有多大，并没有关系，计算机做的只是算出起始地址-->去该地址中取数据而已，因此我们看到使用普通for循环遍历ArrayList的速度很快，也很稳定。
LinkedList使用普通for循环遍历慢的原因
再看一下LinkedList的get方法做了什么：
public E get(int index) {
return entry(index).element;
}
private Entry<E> entry(int index) {
if (index < 0 || index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+
", Size: "+size);
Entry<E> e = header;
if (index < (size >> 1)) {
for (int i = 0; i <= index; i++)
e = e.next;
} else {
for (int i = size; i > index; i--)
e = e.previous;
}
return e;
}
由于LinkedList是双向链表，因此第6行的意思是算出i在一半前还是一半后，一半前正序遍历、一半后倒序遍历，这样会快很多，当然，先不管这个，分析一下为什么使用普通for循环遍历LinkedList会这么慢。
原因就在第7-8行，第10-11行的两个for循里面，以前者为例：
1、get(0)，直接拿到0位的Node0的地址，拿到Node0里面的数据
2、get(1)，直接拿到0位的Node0的地址，从0位的Node0中找到下一个1位的Node1的地址，找到Node1，拿到Node1里面的数据
3、get(2)，直接拿到0位的Node0的地址，从0位的Node0中找到下一个1位的Node1的地址，找到Node1，从1位的Node1中找到下一个2位的Node2的地址，找到Node2，拿到Node2里面的数据。
后面的以此类推。
也就是说，LinkedList在get任何一个位置的数据的时候，都会把前面的数据走一遍。假如我有10个数据，那么将要查询1+2+3+4+5+5+4+3+2+1=30次数据，相比ArrayList，却只需要查询10次数据就行了，随着LinkedList的容量越大，差距会越拉越大。其实使用LinkedList到底要查询多少次数据，大家应该已经很明白了，来算一下：按照前一半算应该是（1 + 0.5N） * 0.5N / 2，后一半算上即乘以2，应该是（1 + 0.5N） * 0.5N = 0.25N2 + 0.5N，忽略低阶项和首项系数，得出结论，LinikedList遍历的时间复杂度为O(N2)，N为LinkedList的容量。
时间复杂度有以下经验规则：
O(1) < O(log2N) < O(n) < O(N * log2N) < O(N2) < O(N3) < 2N < 3N < N!
根据以上的分析，各位Java程序员朋友们，切记一定不要使用普通for循环去遍历LinkedList。使用迭代器或者foreach循环（foreach循环的原理就是迭代器）去遍历LinkedList即可，这种方式是直接按照地址去找数据的，将会大大提升遍历LinkedList的效率。
Java新手，若有错误，欢迎指正！
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