当前位置：首页 > article >正文

集合分类及打印的方式

article 2024/10/23 2:35:16

集合分类

在 Java 中，集合（Collections）是一个用于存储和操作数据结构的框架。它为各种数据结构（如列表、集、映射等）提供了标准的操作方法。Java 的集合框架被设计得非常灵活和强大，主要分类为三大类：List（列表）、Set（集合）和 Map（映射）。这些接口和类位于 java.util 包中。

List：有序，允许重复。
Set：无序，不允许重复。
Map：键值对，键不重复，值可重复。
Queue：先进先出，适合任务调度。

1. List（列表）

特点：允许存储重复的元素，元素是有序的，意味着元素有插入顺序。
常用实现类：

- ArrayList：基于数组实现，支持快速随机访问，但在数组大小动态调整时性能较低。
- LinkedList：基于双向链表实现，适合频繁的插入和删除操作，随机访问速度较慢。
- Vector：类似于 ArrayList，但它是线程安全的（同步的），通常效率较低。

例子：

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Apple");
list.add("Banana");
list.add("Apple");  // 可以存储重复的元素

2. Set（集合）

特点：不允许存储重复的元素，元素是无序的，意味着没有固定的插入顺序。
常用实现类：

- HashSet：基于哈希表实现，元素无序，插入和查找的速度很快。
- LinkedHashSet：与 HashSet 类似，但保持插入顺序。
- TreeSet：基于红黑树实现，元素有序（自然排序或自定义比较器），适合需要排序的场景。

例子：

Set<String> set = new HashSet<>();
set.add("Apple");
set.add("Banana");
set.add("Apple");  // 重复元素不会被加入

3. Map（映射）

特点：存储键值对（key-value pair），键不允许重复，但值可以重复。
常用实现类：

- HashMap：基于哈希表实现，键值对无序，插入和查找速度快。
- LinkedHashMap：类似于 HashMap，但保持插入顺序。
- TreeMap：基于红黑树实现，按键的自然排序或自定义比较器排序。
- Hashtable：线程安全的实现，效率较低，不允许 null 键或 null 值。

例子：

Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Apple", 1);
map.put("Banana", 2);
map.put("Apple", 3);  // 覆盖原来的键 "Apple"

4. Queue（队列）

特点：按先进先出（FIFO）顺序存储元素，适合任务调度等场景。
常用实现类：

- LinkedList：不仅实现了 List，还实现了 Queue，支持队列操作。
- PriorityQueue：基于堆实现，元素按优先级排序，非 FIFO 顺序。

例子：

Queue<String> queue = new LinkedList<>();
queue.add("Apple");
queue.add("Banana");
queue.poll();  // 移除并返回第一个元素

集合框架中的接口关系

Java 集合框架中的各个接口及其实现类关系非常紧密。可以总结为：

Collection 是根接口，List 和 Set 是其子接口。
Map 独立于 Collection 接口，但也是集合框架的重要组成部分。

循环方式

传统`for`循环

最基础的方式，通过索引值遍历集合（适用于List）。


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

优点：可控制遍历的起始和步长，适用于需要访问元素的索引的场景。
缺点：不适合遍历Set和其他无索引的集合。

2.增强型`for`循环（foreach循环）

简化版本的for循环，无需手动控制索引，适用于任何Iterable集合。

for (SmbmsUser user : list) {
    System.out.println(user);
}


SmbmsUser: 这是集合list中的元素类型，明显SmbmsUser类型的对象。
user这是：循环中的临时标志名称，用于货架每次迭代list时取出的SmbmsUser对象。你可以把它改成其他名称，比如user，代码仍然可以工作。
list这是：一个List类型的集合，里面存储了多个SmbmsUser对象。list是集合名。
每个循环都会从list集合中取出一个SmbmsUser对象，赋予临时变量SmbmsUser，然后执行循环里面的操作。

优点：简单插入，不需要索引操作。
缺点：无法在探索过程中集合（如删除元素）。

3. 使用`Iterator`（适合复杂操作，如删除元素）

使用Iterator来遍历集合，适合在遍历时修改集合。

Iterator<SmbmsUser> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    SmbmsUser user = iterator.next();
    System.out.println(user);
}

什么是Iterator？
Iterator是一个接口，用于遍历集合元素的通用方式。它提供了一种方法来顺序访问集合中的元素，而不需要引用集合的底层实现。

使用Iterator步骤：
获取Iterator对象：通过集合的iterator()方法获取一个Iterator对象。
使用hasNext()方法：判断集合中是否还有下一个元素。
使用next()方法：获取集合中的下一个元素。
使用remove()方法（任选）：在遍历过程中删除当前元素。

使用Iterator它的好处是可以在遍历时安全地删除集合中的元素，而不引发ConcurrentModificationException异常，这是在使用传统for循环时容易遇到的问题。另外，Iterator提供了一种统一的遍历方式，适用于各个种类型的集合。

Java案例

假设有一个List<SmbmsUser>集合，下面是使用Iterator遍历并打印每个用户的代码：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

class SmbmsUser {
    private String username;
    private String password;

    public SmbmsUser(String username, String password) {
        this.username = username;
        this.password = password;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "用户名：" + username + "，密码：" + password;
    }
}

public class IteratorExample {
    public static void main(String[] args) {
    //创建List集合
        List<SmbmsUser> list = new ArrayList<>();
        list.add(new SmbmsUser("user1", "pass1"));
        list.add(new SmbmsUser("user2", "pass2"));
        list.add(new SmbmsUser("user3", "pass3"));

        // 使用 Iterator 遍历
        Iterator<SmbmsUser> iterator = list.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            SmbmsUser user = iterator.next();
            System.out.println(user);
            // 示例：条件删除 选出 user2进行删除
            if ("user2".equals(user.username)) {
                iterator.remove();  // 从集合中删除当前元素
            }
        }

        System.out.println("遍历后剩余用户：");
        for (SmbmsUser user : list) {
            System.out.println(user);
        }
    }
}

优点：可以在航行时安全地修改集合（如删除元素）。
缺点：需要更多的代码，语法相对繁琐。
使用Iterator它的好处是可以在遍历时安全地删除集合中的元素，而不引发ConcurrentModificationException异常，这是在使用传统for循环时容易遇到的问题。另外，Iterator提供了一种统一的遍历方式，适用于各个种类型的集合。

4. 使用`ListIterator`

ListIterator是Iterator的扩展，专门用于List，可以遍历，并支持在遍历中修改集合。

ListIterator<SmbmsUser> listIterator = list.listIterator();
while (listIterator.hasNext()) {
    SmbmsUser user = listIterator.next();
    System.out.println(user);
    // 可以在遍历时添加元素
    if ("user2".equals(user.getUsername())) {
        listIterator.add(new SmbmsUser("newUser", "newPass"));
    }
}

优点：支持用户（通过hasPrevious()和previous()），在修改中添加、删除或元素。
缺点：只能用于List类型的集合。

5. 使用 Java 8 的`forEach`方法

Java 8 引入了forEach方法，通过 Lambda 表达式遍历集合，写法更简洁。

list.forEach(user -> System.out.println(user));

1. `list.forEach()`：

forEach是List接口的一种方法，用于遍历集合中的各个元素。
当你调用list.forEach()时，系统会自动循环处理list中的每个元素，类似于传统的for循环。

2. `user -> System.out.println(user)`：

这是一个Lambda 表达式，表示如何处理集合中的每个元素。
user：这是list中的当前元素。forEach每次从list那里取出一个元素并提交给user。
->：表示“接下来要做的操作”。
System.out.println(user)：这是要对每个元素执行的操作，然后打印出当前的user。

6. 使用 Java 8 的`Stream`API

StreamAPI是Java 8引入的功能，提供了链式操作集合的方式，特别适合处理复杂的数据流操作。

list.stream().forEach(user -> System.out.println(user));

list.stream()：

作用：将List转换为Stream对象。
Stream是一个表示元素序列的抽象概念，可以对这些元素进行各种处理（如过滤、排序、映射等）。
特点：

- 指定求值：许多操作会延迟执行，直到最终需要结果时才会执行。
- 可处理大量数据：Stream 高效处理大数据集，可以支持工件处理。

forEach(...)：

作用：对Stream中每个元素执行指定的操作。
forEach方法是一个终止操作，意味着它会触发流程的处理并遍历所有元素。
特点：无法再Stream进行后续操作，因为forEach已经消耗了流量。

示例：

stream.forEach(user -> System.out.println(user));

`user -> System.out.println(user)`：

这是一个Lambda 表达式，用于定义forEach方法中的操作。
user：表示流中的当前元素（list即取出的每个用户）。
->：用于分隔参数和执行的操作部分。
System.out.println(user)：对于每个元素，打印出当前的user对象。

7. 使用`do-while`循环

do-while循环保证循环体至少执行一次，适用于某些特殊逻辑需要。

int i = 0;
do {
    SmbmsUser user = list.get(i);
    System.out.println(user);
    i++;
} while (i < list.size());

优点：在某些情况下，能够简化逻辑，保证循环体至少执行一次。
缺点：通常用得较少，适用场景有限。

8. 使用`Enumeration`（适用于旧版本集合）

Enumeration是早期Java中的探索方式，主要用于旧版本集合（如Vector）。

Enumeration<SmbmsUser> e = Collections.enumeration(list);
while (e.hasMoreElements()) {
    SmbmsUser user = e.nextElement();
    System.out.println(user);
}