java基础进阶之List和Set和Map

1、list

        List本身是一个接口,该接口继承自Collection接口,它有两个常用的实现子类ArrayList和LinkedList。从功能特性上来看,List是有序、可重复的单列集合,集合中的每个元素都有对应的顺序索引,我们可以通过该索引来访问指定位置上的集合元素。默认情况下,List会按元素的添加顺序给元素设置索引,第一个添加到List集合中的元素索引为0,第二个为1,后面依此类推。所以List的行为和数组几乎完全相同,它们都是有序的存储结构。另外List集合中允许有重复的元素,甚至可以有多个null值。

        但是如果我们是使用数组来添加和删除元素,就会非常的不方便。比如从一个已有的数组{'A', 'B', 'C', 'D', 'E'}中删除索引为2的元素,这个“删除”操作实际上是把'C'后面的元素依次往前挪一个位置;而“添加”操作实际上是把指定位置以后的元素依次向后挪一个位置,腾出位置给新加入的元素。针对这两种操作,使用数组实现起来都会非常麻烦。所以在实际应用中,我们增删元素时,一般都是使用有序列表(如ArrayList),而不是使用数组。

2、set

        Set是Java的一种集合,继承自Collection接口,主要有两个常用的实现类HashSet类和TreeSet类

        它没有固定的大小限制,可以动态地添加和删除元素。并且Set集合中的元素都是唯一的,不会有重复的元素,即使是null值也只能有一个。另外Set集合是无序的,不能记住元素的添加顺序,因为没有索引值,所以Set集合中的对象不会按特定的方式排序,它只是简单地把对象放到集合中。

        从特性上来看,Set相当于是一个只存储key、不存储value的Map。我们可以把Set想象成是一个”特殊的Map“,这个Map只有key却没有value,所以我们可以用Set去除重复的元素。另外由于放入Set的元素和Map的key类似,需要正确地实现equals()和hashCode()方法,否则该元素就无法正确地放入Set。

3、map

        Map集合是一种以键值对形式存储和操作数据的数据结构,建立了key-value之间的映射关系,常用于存储和处理复杂的数据。同时Map也是一种双列集合接口,它有多个实现类,包括HashMap、TreeMap、LinkedHashMap等,最常用的是HashMap类。其中,HashMap是按哈希算法来实现存取键对象的,这是我们开发时最常用的Map子类,而TreeMap类则可以对键对象进行排序。

        Map集合中的每个元素,都包含了一个键(key)和一个值(value),key和value组成了键-值的映射表,我们称其为键值对。键用于唯一标识一个元素,值用于存储该元素的数据,一般情况下,这个key和value可以是任何引用类型的数据。其中,键key是无序、无下标、不重复的,最多只能有一个key为null。值value是无序、无下标、可重复的,可以有多个value为null

        并且这个key和value之间是单向的一对一关系,即通过指定的key,总能找到唯一的、确定的value。当我们想从Map中取出数据时,只要给出指定的key,就能取出对应的value。

4、List和set的区别

  • List 接口实例存储的是有序的,可以重复的元素。Set 接口实例存储的是无序的,不重复的数据。

  • Set 检索效率低下,删除和插入效率高,插入和删除不会引起元素位置改变 <实现类有HashSet,TreeSet>

  • List 和数组类似,可以动态增长,根据实际存储的数据的长度自动增长 List 的长度。查找元素效率高,插入删除效率低,因为会引起其他元素位置改变 <实现类有ArrayList,LinkedList,Vector> 。

 5、List和map的区别

  • list是存储单列数据的集合,map是存储键和(key,value)}这样的双列数据的集合。
  • List 中存储的数据是有顺序,并且允许重复;Map 中存储的数据是没有顺序的,其键是不能重复的,但它的值是可以有重复的。

 6、set和map的区别

        map和set都是stl中的关联容器,map以键值对的形式存储,key=value组成pair,是一组映射关系。set只有值,可以认为只有一个数据,并且set中元素不可以重复且自动排序,如果需要重复则使用multiset,要说区别的话,存储的东西不一样,应用场景不一样,支持的操作也不一样,很多不同。
  map和set支持快速查找和删除,一般使用RB树来实现,当然后面还有用hashtable实现的,使用rb树作为底层结构增删数据都很快,不存在内存移动也就不容易出现迭代器失效的问题,这也就是区别于vector的原因-内存移动
  Map中的每一个元素包含一个键对象和值对象,它们成对出现。键对象不能重复,值对象可以重复。
  Set中的对象不按特定方式排序,并且没有重复对象。但它的有些实现类能对集合中的对象按特定方式排序,例如TreeSet类,它可以按照默认排序,也可以通过实现java.util.Comparator接口来自定义排序方式。

 7、Arraylist和LinkedList的区别

  • ArrayList的实现是基于数组,LinkedList的实现是基于双向链表。
  • 对于随机访问,ArrayList优于LinkedList,ArrayList可以根据下标以O(1)时间复杂度对元素进行随机访问。而LinkedList的每一个元素都依靠地址指针和它后一个元素连接在一起,在这种情况下,查找某个元素的时间复杂度是O(n)。
  • 对于插入和删除操作,LinkedList优于ArrayList,因为当元素被添加到LinkedList任意位置的时候,不需要像ArrayList那样重新计算大小或者是更新索引。
  • LinkedList比ArrayList更占内存,因为LinkedList的节点除了存储数据,还存储了两个引用,一个指向前一个元素,一个指向后一个元素。

8、HashSet和HashMap区别

  • HashSet实现了Set接口, 仅存储对象; HashMap实现了 Map接口, 存储的是键值对.
  • HashSet底层其实是用HashMap实现存储的, HashSet封装了一系列HashMap的方法. 依靠HashMap来存储元素值,(利用hashMap的key键进行存储), 而value值默认为Object对象. 所以HashSet也不允许出现重复值, 判断标准和HashMap判断标准相同, 两个元素的hashCode相等并且通过equals()方法返回true.

 9、整理

方法初始值扩容条件增量线程安全有序无序能否重复查询速度查找效率增速度删速度底层实现
List
 ArrayList10元素个数超过容量长度 时1.5倍+1不安全可以重复可以重复O(1)object数组
LinkedList不安全可以重复可以重复O(n/2)双向链表结构
Set
HashSet16元素个数超过容量长度的0.75倍 时2倍不安全无序不重复O(1)HashMap
Map
HashMap16元素个数超过容量长度的0.75倍时2倍不安全无序键不可以重复,值可以重复O(1)Map.Entry(双列集合)
TreeMap不安全有序 不重复O(log n)红黑树
HashTable11元素个数超过容量长度的0.75倍时2倍+1安全无序不重复O(1)Hashtable.Entry数组

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