Java大課堂：常用資料結構一

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Java大課堂：常用資料結構一背景在電腦科學的學習中，資料結構是個繞不開的問題。那麼我將在接下來的時間，簡明扼要的介紹常見資料結構以及部分源碼。下面我將簡單介紹本大課堂涉及到的內容。

眾所周知，一款好用的資料結構，不僅包括資料結構的實現，還有相關工具集。比如c++中stl有大量的工具函數，比如sort，accumulate，reduce，for_each,remove_if,count,count_if。其實在java中也有類似的實用演算法。下面我將介紹常用的資料結構以及工具集合。

Collection架構

 

Collection是最基本的集合介面，一個Collection代表一組Object，即Collection的元素(Elements)。一些Collection允許相同的元素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。JavaSDK不提供直接繼承自Collection的類，Java SDK提供的類都是繼承自Collection的“子介面”如List和Set。

所有實現Collection介面的類都必須提供兩個標準的建構函式：無參數的建構函式用於建立一個空的Collection，有一個Collection參數的建構函式用於建立一個新的Collection，這個新的Collection與傳入的Collection有相同的元素。後一個建構函式允許使用者複製一個Collection。

List是有序的Collection，使用此介面能夠精確的控制每個元素插入的位置。使用者能夠使用索引(元素在List中的位置，類似於數組下標)來訪問List中的元素，這類似於Java的數組。

和下面要提到的Set不同，List允許有相同的元素。

除了具有Collection介面必備的iterator()方法外，List還提供一個listIterator()方法，返回一個ListIterator介面，和標準的Iterator介面相比，ListIterator多了一些add()之類的方法，允許添加，刪除，設定元素，還能向前或向後遍曆。

實現List介面的常用類有LinkedList，ArrayList，Vector和Stack。

Set是一種不包含重複的元素的Collection，即任意的兩個元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false，Set最多有一個null元素。

很明顯，Set的建構函式有一個約束條件，傳入的Collection參數不能包含重複的元素。

請注意：必須小心操作可變對象(Mutable Object)。如果一個Set中的可變元素改變了自身狀態導致Object.equals(Object)=true將導致一些問題。

 

 

Map架構

 Map也是介面，但沒有繼承Collection介面。該介面描述了從不重複的鍵到值的映射。Map介面用於維護鍵/值對（key/value pairs）。

   特徵：它描述了從不重複的鍵到值的映射。

       兩個重要的實作類別：HashMap和TreeMap

       1.HashMap，中文叫散列表，基於雜湊表實現，特點就是鍵值對的映射關係。一個key對應一個Value。HashMap中元素的排列順序是不固定的。更加適合於對元素進行插入、刪除和定位。

       2.TreeMap，基於紅黑樹實現。TreeMap中的元素保持著某種固定的順序。更加適合於對元素的順序遍曆

迭代器

迭代器是一種設計模式，它是一個對象，它可以遍曆並選擇序列中的對象，而開發人員不需要瞭解該序列的底層結構。迭代器通常被稱為“輕量級”對象，因為建立它的代價小。

Collections工具類

java.util.Collections 是一個封裝類（工具類/協助類）。它包含有各種有關集合操作的靜態多態方法。此類不能執行個體化，就像一個工具類，用於對集合中元素進行排序、搜尋以及安全執行緒等各種操作，服務於Java的Collection架構。

它類似於stl中的sort，remove等。

 

比較子

java的比較子有兩類，分別是Comparable介面和Comparator介面。

在為對象數組進行排序時，比較子的作用非常明顯。

區別是Comparable被比較對象本身implements，添加方法。這個類似於c++類內部重載操作符’<’

Comparator需要實現一個比較類。這個類似於c++類外部實現比較函數或者仿函數。

總結

我們在學習使用java的類庫時，不僅僅要學會使用，還要知其所以然。另一方面要有開闊的眼界，寫出好看的代碼。比如，排序，用系統提供的介面，而不是自己實現。盡量使用lambda代替匿名內部類等。接下來第二講將是Collection架構中的List介面。

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