java集合分析（转载）

参考文章：浅谈Java中的Set、List、Map的区别

　　　　　Java 7 Collections详解

java中集合分为三类：

  1. Set(集) 
  2. List(列表) 
  3. Map(映射)

Set和List继承自Collection借口，Collection是基本的集合借口，声明适用于JAVA集合。

Collection定义接口函数：

  • boolean add(Object o)      ：向集合中加入一个对象的引用 
  • void clear()：删除集合中所有的对象，即不再持有这些对象的引用 
  • boolean isEmpty()    ：判断集合是否为空 
  • boolean contains(Object o) ： 判断集合中是否持有特定对象的引用 
  • Iterartor iterator()  ：返回一个Iterator对象，可以用来遍历集合中的元素 
  • boolean remove(Object o) ：从集合中删除一个对象的引用 
  • int size()       ：返回集合中元素的数目 
  • Object[] toArray()    ： 返回一个数组，该数组中包括集合中的所有元素，关于：Iterator() 和toArray() 方法都用于集合的所有的元素，前者返回一个Iterator对象，后者返回一个包含集合中所有元素的数组。 

1. Set是最简单的集合，集合中的对象不按特定方式排序，并且没有重复对象，Set接口主要实现两个类：

  • HashSet, 按照哈希算法存取集合中对象，速度较快
  • TreeSet，实现了SortedSet接口，可以对集合中对象进行排序Set存放对象的引用，没有重复对象.

典型HashSet用例如下：

    static void findDups() {
        String[] str = {"d", "b", "c", "a", "d"};
        Set<String> s = new HashSet<String>();
        for (String a : str)
            if (!s.add(a))
                System.out.println("Repeated: " + a);
        System.out.println("HashSet extends from Set: " + s);
        System.out.println("Unique elements: " + s.size());

        s.removeAll(Collections.singleton("d"));
        System.out.println(s);

        s.addAll(Collections.singleton("w"));
        System.out.println(s);

        String newStr = s.toString();
        System.out.println(newStr);
    }
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 HashSet和TreeSet性能差距，可以看如下代码分析，插入方面，Hash大概比后者快4倍：

 final StopWatch stopwatch = new StopWatch();
        stopwatch.start();

        Set set = new HashSet();
        String s1 = new String("Hello");
        String s2 = s1;
        String s3 = new String("world");
        // Stop watch split
        stopwatch.split();
        System.out.println("HashSet create: " + stopwatch.getSplitNanoTime());

        // HashSet add value
        set.add(s1);
        set.add(s2);
        set.add(s3);
        // Stop watch split
        stopwatch.split();
        System.out.println("HashSet add: " + stopwatch.getSplitNanoTime());

        Set set2 = new TreeSet();
        // Stop watch split
        stopwatch.split();
        System.out.println("TreeSet create: " + stopwatch.getSplitNanoTime());
        set2.add(s3);
        set2.add(s3);
        set2.add(s1);
        // Stop watch split
        stopwatch.split();
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2. List 特征是线性存储元素，集合中可以存在重复对象。

2.1 List接口主要实现类包括：

ArrayList：代表长度可以改变的数组，可以对元素进行随机访问，往list总插入删除元素较慢。

LinkedList 采用链表数据结构实现，插入和删除速度较慢，访问速度慢。

在搜索频繁的情况下，选择使用ArrayList；插入删除频繁的情况下，选择使用ListArray。值得提一下的的是，从java2开始，Vector向量改进为可以实现List。除了继承Collection, List实现了很多自带函数，例如截取函数。

  •     int indexOf(Object o);
  •     int lastIndexOf(Object o);
  •     ListIterator<E> listIterator();
  •     ListIterator<E> listIterator(int index);
  •     List<E> subList(int from, int to);

List 常用操作如下：

  static <E> void swap(List<E> a, int i, int j) {
        E temp = a.get(i);
        a.set(i, a.get(j));
        a.set(j, temp);
    }

    static void shuffle(List<?> list, Random rnd) {
        for (int i = list.size(); i > 1; i--){
            int rndNum = rnd.nextInt(i);
            //System.out.println(rndNum);
            try{
                swap(list, i - 1, rndNum);
            } catch (IndexOutOfBoundsException exc){
                exc.printStackTrace();
            }
        }
    }

    static void ListOpts() {
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        String[] str = {"a","b","c","d","e","f"};
        for (String a : str) {
            list.add(a);
        }
        List<String> list1 = new ArrayList<String>(Arrays.asList(str));
        shuffle(list, new Random());
        shuffle(list1, new Random());
        System.out.println(list);
        System.out.println(list1);

        int indexOf = list.indexOf("e");
        int indexOf1 = list1.indexOf("e");
        System.out.println(indexOf);
        System.out.println(indexOf1);
    }
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2.2 此外，List还有ListIterator这个增强型Iterator，允许程序员按任一方向遍历列表、迭代期间修改列表，并获得迭代器在列表中的当前位置。ListIterator 没有当前元素；它的光标位置 始终位于调用 previous() 所返回的元素和调用 next() 所返回的元素之间。长度为 n 的列表的迭代器有 n+1 个可能的指针位置（如图，长度为4的列表的迭代器有5个可能的指针位置）。

逆序访问List实现代码如下：

    static <E> void ListIterator(List<E> list) {
        for (ListIterator<E> it = list.listIterator(list.size()); it.hasPrevious();) {
            E t = it.previous();
            System.out.print(t + " ");
        }
    }
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同时ListIterator提供Set和Add两种方法，下面代码演示如何将List中元素替换为其他值：

   static <E> void ListReplace(List<E> list, E val, E newVal) {
        for (ListIterator<E> it = list.listIterator(); it.hasNext(); ) {
            if (val == null ? it.next() == null : val.equals(it.next()))
                it.set(newVal);
        }
    }
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当然，我们还可以将某个元素替换位一系列元素：

    static <E> void ListReplaceWithList(List<E> list, E val, List<? extends E> newVals) {
        for (ListIterator<E> it = list.listIterator(); it.hasNext(); ) {
            if (val == null ? it.next() == null : val.equals(it.next())){
                it.remove();
                for (E e : newVals)
                    //System.out.println(e);
                    it.add(e);
            }
        }
    }
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可以这样搜索List表里的指定元素:

res = list.subList(fromIndex, toIndex).indexOf(object);

如果返回-1表示没有找到，否则返回指定元素在List中下标。

2.3 任意一个操作List的多肽算法，如replace和shuffle方法，都是与字表打交道的。这里给出一个使用subList的多肽方法，使用这个方法来处理经典发扑克牌的问题。首先，先假设只给一个人发牌（hand），扑克牌堆用deck表示，那么发n张牌就可以看做从deck表的尾部截取n个元素的子List。代码如下：

    static <E> List<E> dealHand(List<E> deck, int n) {
        int deckSize = deck.size();
        List<E> handView = deck.subList(deckSize - n, deckSize);
        System.out.println("handView: " + handView);
        List<E> hand = new ArrayList<E>(handView);
        handView.clear();
        return hand;
    }
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注意:我们操作从sublList获取List时候，例如运行clear，父List同样会清空。

Ok, 接下来我们模拟发牌行为，代码如下：

    static <E> void dealing(List<E> deck, int numHands, int cardsPerPerson) {
        Collections.shuffle(deck);
        if (numHands * cardsPerPerson > deck.size()){
            System.out.println("Too many hands to play!");
            return ;
        }
        for (int i = 0; i < numHands; i++){
            System.out.println(dealHand(deck, cardsPerPerson));
        }
    }
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