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  • 一脚踩进java之基础篇30——List接口、数据结构

    一、List接口

    1.1 List接口介绍

    查阅API,看List的介绍。有序的 collection(也称为序列)。此接口的用户可以对列表中每个元素的插入位置进行精确地控制。用户可以根据元素的整数索引(在列表中的位置)访问元素,并搜索列表中的元素。与 set 不同,列表通常允许重复的元素。

    看完API,我们总结一下:

    List接口:

    1)它是一个元素存取有序的集合。例如,存元素的顺序是11、22、33。那么集合中,元素的存储就是按照11、22、33的顺序完成的)。

    2)它是一个带有索引的集合,通过索引就可以精确的操作集合中的元素(与数组的索引是一个道理)。

    3)集合中可以有重复的元素,通过元素的equals方法,来比较是否为重复的元素。

    List接口的常用子类有:

    1)ArrayList集合

    2)LinkedList集合

    1.2 List接口中常用的方法

     

    1)增加元素方法

      ①add(Object e):向集合末尾处,添加指定的元素

      ②add(int index, Object e):向集合指定索引处,添加指定的元素,原有元素依次后移

    2)删除元素删除

      ①remove(Object e):将指定元素对象,从集合中删除,返回值为被删除的元素

      ②remove(int index):将指定索引处的元素,从集合中删除,返回值为被删除的元素

    3)替换元素方法

      ①set(int index, Object e):将指定索引处的元素,替换成指定的元素,返回值为替换前的元素

    4)查询元素方法

      ①get(int index):获取指定索引处的元素,并返回该元素

    方法演示:

    List<String> list = new ArrayList<String>();
    //1,添加元素。
    list.add("小红");
    list.add("小梅");
    list.add("小强");
    //2,插入元素。插入元素前的集合["小红","小梅","小强"]
    list.add(1, "老王"); //插入元素后的集合["小红","老王","小梅","小强"]
    //3,删除元素。
    list.remove(2);// 删除元素后的集合["小红","老王","小强"]
    //4,修改元素。
    list.set(1, "隔壁老王");// 修改元素后的集合["小红","隔壁老王","小强"]
    
    Iterator<String> it = list.iterator();
    while (it.hasNext()) {
        String str = it.next();
        System.out.println(str);
    }

    由于List集合拥有索引,因此List集合迭代方式除了使用迭代器之外,还可以使用索引进行迭代。

    for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
        String str = list.get(i);
        System.out.println(str);            
    }

    1.3 Iterator的并发修改异常

    在list集合迭代元素中,对元素进行判断,一旦条件满足就添加一个新元素。代码如下

    public class IteratorDemo {
    //在list集合迭代元素中,对元素进行判断,一旦条件满足就添加一个新元素
        public static void main(String[] args) {
            //创建List集合
            List<String> list = new ArrayList<String>();
            //给集合中添加元素
            list.add("abc1");
            list.add("abc2");
            list.add("abc3");
            list.add("abc4");
            //迭代集合,当有元素为"abc2"时,集合加入新元素"itcast"
            Iterator<String> it = list.iterator();
            while(it.hasNext()){
                String str = it.next();
                //判断取出的元素是否是"abc2",是就添加一个新元素
                if("abc2".equals(str)){
                    list.add("itcast");// 该操作会导致程序出错
                }
            }
            //打印容器中的元素
            System.out.println(list);
        }
    }

    运行上述代码发生了错误 java.util.ConcurrentModificationException这是什么原因呢?
    在迭代过程中,使用了集合的方法对元素进行操作。导致迭代器并不知道集合中的变化,容易引发数据的不确定性。
    并发修改异常解决办法:在迭代时,不要使用集合的方法操作元素。
    那么想要在迭代时对元素操作咋办?通过ListIterator迭代器操作元素是可以的,ListIterator的出现,解决了使用Iterator迭代过程中可能会发生的错误情况。

    1.4 List集合存储数据的结构

    List接口下有很多个集合,它们存储元素所采用的结构方式是不同的,这样就导致了这些集合有它们各自的特点,供给我们在不同的环境下进行使用。数据存储的常用结构有:堆栈、队列、数组、链表。我们分别来了解一下:

      1)堆栈,采用该结构的集合,对元素的存取有如下的特点:

      ①先进后出(即,存进去的元素,要在后它后面的元素依次取出后,才能取出该元素)。例如,子弹压进弹夹,先压进去的子弹在下面,后压进去的子弹在上面,当开枪时,先弹出上面的子弹,然后才能弹出下面的子弹。

      ②栈的入口、出口的都是栈的顶端位置

      ③压栈:就是存元素。即,把元素存储到栈的顶端位置,栈中已有元素依次向栈底方向移动一个位置。

      ④弹栈:就是取元素。即,把栈的顶端位置元素取出,栈中已有元素依次向栈顶方向移动一个位置。

     

      2)队列,采用该结构的集合,对元素的存取有如下的特点:

      ①先进先出(即,存进去的元素,要在后它前面的元素依次取出后,才能取出该元素)。例如,安检。排成一列,每个人依次检查,只有前面的人全部检查完毕后,才能排到当前的人进行检查。

      ②队列的入口、出口各占一侧。例如,下图中的左侧为入口,右侧为出口。

      3)数组,采用该结构的集合,对元素的存取有如下的特点:

      ①查找元素快:通过索引,可以快速访问指定位置的元素

      ②增删元素慢:

      ③指定索引位置增加元素:需要创建一个新数组,将指定新元素存储在指定索引位置,再把原数组元素根据索引,复制到新数组对应索引的位置。如下图

      ④指定索引位置删除元素:需要创建一个新数组,把原数组元素根据索引,复制到新数组对应索引的位置,原数组中指定索引位置元素不复制到新数组中。如下图

      4)链表,采用该结构的集合,对元素的存取有如下的特点:

      ①多个节点之间,通过地址进行连接。例如,多个人手拉手,每个人使用自己的右手拉住下个人的左手,依次类推,这样多个人就连在一起了。

      ②查找元素慢:想查找某个元素,需要通过连接的节点,依次向后查找指定元素

      ③增删元素快:

      ④增加元素:操作如左图,只需要修改连接下个元素的地址即可。

      ⑤删除元素:操作如右图,只需要修改连接下个元素的地址即可。

    1.5 ArrayList集合
    ArrayList集合数据存储的结构是数组结构。元素增删慢,查找快,由于日常开发中使用最多的功能为查询数据、遍历数据,所以ArrayList是最常用的集合。
    许多程序员开发时非常随意地使用ArrayList完成任何需求,并不严谨,这种用法是不提倡的。
    1.6 LinkedList集合
    LinkedList集合数据存储的结构是链表结构。方便元素添加、删除的集合。实际开发中对一个集合元素的添加与删除经常涉及到首尾操作,而LinkedList提供了大量首尾操作的方法。如下图

    LinkedList是List的子类,List中的方法LinkedList都是可以使用,这里就不做详细介绍,我们只需要了解LinkedList的特有方法即可。在开发时,LinkedList集合也可以作为堆栈,队列的结构使用。

    方法演示:

    LinkedList<String> link = new LinkedList<String>();
    //添加元素
    link.addFirst("abc1");
    link.addFirst("abc2");
    link.addFirst("abc3");
    //获取元素
    System.out.println(link.getFirst());
    System.out.println(link.getLast());
    //删除元素
    System.out.println(link.removeFirst());
    System.out.println(link.removeLast());
    
    while(!link.isEmpty()){ //判断集合是否为空
        System.out.println(link.pop()); //弹出集合中的栈顶元素
    }

    1.7 Vector集合

    Vector集合数据存储的结构是数组结构,为JDK中最早提供的集合。Vector中提供了一个独特的取出方式,就是枚举Enumeration,它其实就是早期的迭代器。此接口Enumeration的功能与 Iterator 接口的功能是类似的。Vector集合已被ArrayList替代。枚举Enumeration已被迭代器Iterator替代。

      1)Vector常见的方法:

       2)Enumeration枚举常见的方法:

     

      3)Vector集合对ArrayList集合使用的对比

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