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Java 集合框架：List、Set、Map 特性、创建方式与遍历方式总结

article 2024/10/26 14:45:54

Java 集合框架：List、Set、Map 特性、创建方式与遍历方式总结

Java 中的集合框架提供了 List、Set 和 Map 三种常用的集合类型，它们各自有不同的特性、创建方式和使用场景。下面对每种集合类型的特性、创建方式、遍历方式以及适用需求进行总结，并展示如何使用 Collections 对集合进行排序。

1. List 集合

特点：

有序：List 保留元素的插入顺序，能够通过索引访问元素。
允许重复：List 可以包含重复的元素。
常见实现类：ArrayList、LinkedList、Vector。

创建方式：

List<String> arrayList = new ArrayList<>();  // 动态数组实现
List<String> linkedList = new LinkedList<>();  // 链表实现

遍历方式：

1. for 循环：

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

2. 增强 for 循环：

for (String item : arrayList) {
    System.out.println(item);
}

3. 使用迭代器：

Iterator<String> iterator = arrayList.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    System.out.println(iterator.next());
}

4. Lambda 表达式 (JDK 8)：

arrayList.forEach(item -> System.out.println(item));

适用场景：

需要按顺序访问元素，并且可能有重复元素的场景（如队列、购物车等）。

2. Set 集合

特点：

无序：Set 不保证元素的顺序（LinkedHashSet 除外）。
不允许重复：Set 中不能包含重复的元素。
常见实现类：HashSet、LinkedHashSet、TreeSet。

创建方式：

Set<String> hashSet = new HashSet<>();  // 无序，基于哈希表
Set<String> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>();  // 有序，基于链表
Set<String> treeSet = new TreeSet<>();  // 有序，基于红黑树

遍历方式：

1. 增强 for 循环：

for (String item : hashSet) {
    System.out.println(item);
}

2. 使用迭代器：

Iterator<String> iterator = hashSet.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    System.out.println(iterator.next());
}

3. Lambda 表达式 (JDK 8)：

hashSet.forEach(item -> System.out.println(item));

适用场景：

需要确保元素唯一性，并且不关心元素顺序的场景（如去重操作、集合运算等）。

3. Map 集合

特点：

键值对存储：Map 存储的是键值对 (key-value)，每个键唯一。
键不允许重复，但值可以重复。
常见实现类：HashMap、LinkedHashMap、TreeMap。

创建方式：

Map<String, Integer> hashMap = new HashMap<>();  // 无序，基于哈希表
Map<String, Integer> linkedHashMap = new LinkedHashMap<>();  // 有序，基于链表
Map<String, Integer> treeMap = new TreeMap<>();  // 按照键排序，基于红黑树

遍历方式：

1. 遍历键集合：

for (String key : hashMap.keySet()) {
    System.out.println(key + " = " + hashMap.get(key));
}

2. 遍历键值对：

for (Map.Entry<String, Integer> entry : hashMap.entrySet()) {
    System.out.println(entry.getKey() + " = " + entry.getValue());
}

3. Lambda 表达式 (JDK 8)：

hashMap.forEach((key, value) -> System.out.println(key + " = " + value));

适用场景：

需要根据键快速查找对应值的场景（如缓存、字典、配置文件等）。

集合排序：使用 `Collections` 实现排序

在 Java 中，Collections 工具类提供了对集合进行排序的方法。通常我们可以对 List 集合进行排序，因为 Set 和 Map 本身没有明确的顺序，且 Set 可能需要使用 TreeSet 来实现排序。

对 `List` 集合进行排序：

1. 自然排序（元素需要实现 Comparable 接口）：

List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("Banana", "Apple", "Orange"));
Collections.sort(list);  // 自然顺序（字母序）
System.out.println(list);  // 输出: [Apple, Banana, Orange]

2. 使用 Comparator 进行自定义排序：

List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("Banana", "Apple", "Orange"));
Collections.sort(list, (a, b) -> b.compareTo(a));  // 逆序排序
System.out.println(list);  // 输出: [Orange, Banana, Apple]

对 `Set` 集合进行排序：

Set 集合通常需要使用 TreeSet 进行排序，TreeSet 自动对元素进行排序。

Set<String> treeSet = new TreeSet<>(Arrays.asList("Banana", "Apple", "Orange"));
System.out.println(treeSet);  // 输出: [Apple, Banana, Orange] （按自然顺序）

对 `Map` 集合进行排序：

Map 集合的排序可以通过 TreeMap 按键排序，或者通过 Collections 对 entrySet 进行排序。

1. 使用 TreeMap 按键排序：

Map<String, Integer> treeMap = new TreeMap<>();
treeMap.put("Banana", 2);
treeMap.put("Apple", 3);
treeMap.put("Orange", 1);
System.out.println(treeMap);  // 输出: {Apple=3, Banana=2, Orange=1} （按键排序）

2. 使用 Collections 对 HashMap 进行排序：

Map<String, Integer> hashMap = new HashMap<>();
hashMap.put("Banana", 2);
hashMap.put("Apple", 3);
hashMap.put("Orange", 1);

// 将 entrySet 转换为 List，并排序
List<Map.Entry<String, Integer>> list = new ArrayList<>(hashMap.entrySet());
list.sort(Map.Entry.comparingByKey());  // 按键排序
System.out.println(list);  // 输出: [Apple=3, Banana=2, Orange=1]