JavaSE 集合框架及背后的数据结构

目录

  • 1 介绍
  • 2 学习的意义
    • 2.1 Java 集合框架的优点及作用
    • 2.2 笔试及面试题
  • 3 接口 interfaces
    • 3.1 基本关系说明
    • 3.2 Collection 常用方法说明
    • 3.3 Collection 示例
    • 3.4 Map 常用方法说明
    • 3.5 Map 示例
  • 4 实现 classes
  • 5 Java数据结构知识体系
    • 5.1 目标
    • 5.2 知识点

1 介绍

集合: 是什么? 它把数据结构全部封装好了!!!比如ArrayList的背后其实就是顺序表。
Java集合框架Java Collection Framework ,又被称为容器 container ,是定义在 java.util 包下的一组接口 interfaces 和其实现类 classes 。
其主要表现为将多个元素 element 置于一个单元中,用于对这些元素进行快速、便捷的存储 store 、检索retrieve 、管理 manipulate ,即平时我们俗称的增删查改 CRUD 。
例如,一副扑克牌(一组牌的集合)、一个邮箱(一组邮件的集合)、一个通讯录(一组姓名和电话的映射关系)等等。
类和接口的总览图如下图所示:
在这里插入图片描述
图中浅黄色的代表接口,浅蓝色的代表抽象类,深黄色的代表具体实现类。比如Collection接口和Iterable接口之间就是拓展extends关系;AbstractList这个抽象类和List之间就是implements关系。Collection接口一般存储“单个”元素;Queue接口代表队列,Set接口代表集合(数学意义上的集合),List接口代表顺序表、链表。迭代器就比如我们遍历数组用for循环,那么遍历集合就可以用Iterator来进行遍历;对象比较有Comparable和Comparator;操作数组的工具类Arrays,操作集合的工具类Collections。
所以对于上面这张图我们目前要认识到两个点:(1)关系:接口-接口;类-接口。(2)每一个具体的实现类到底实现了哪些接口。

集合有很多,为什么?
答:因为集合背后都是数据结构。描述和组织数据的方式不一样,造就了有这么多的数据结构,也就是为什么有这么多的集合,也就是场景不一样。

2 学习的意义

2.1 Java 集合框架的优点及作用

  1. 使用成熟的集合框架,有助于我们便捷、快速的写出高效、稳定的代码。
  2. 学习背后的数据结构知识,有助于我们理解各个集合的优缺点及使用场景。

2.2 笔试及面试题

腾讯-Java后台开发面经:

  1. HashMap 了解不,介绍一下,如果一个对象为 key 时,hashCode 和 equals 方法的用法要注意什么?
  2. HashSet 和 HashMap 的区别是什么?
  3. HashMap 是线程安全的么?那需要线程安全需要用到什么?

阿里巴巴-Java后台开发面经:

  1. ArrayList 和 LinkedList 的区别是什么?
  2. 有了解过 HashMap 的具体实现么?
  3. HashMap 和 ConcurrentHashMap 哪个效率更高?

今日头条-Java后台开发面经:

  1. 编程题:判断一个链表是否是一个回文链表。
  2. Redis 的 zset 类型对应到 java 语言中大致是什么类型?
  3. hashCode 主要是用来做什么用的?

3 接口 interfaces

3.1 基本关系说明

在这里插入图片描述
Collection: 用来存储管理一组对象 objects,这些对象一般被称为元素elements。

  1. Set : 元素不能重复,背后隐含着查找/搜索的语义。
  2. SortedSet : 一组有序的不能重复的元素。
  3. List : 线性结构。
  4. Queue : 队列。
  5. Deque : 双端队列。

Map: 键值对 Key-Value-Pair ,背后隐含着查找/搜索的语义。

  1. SortedMap : 一组有序的键值对。

3.2 Collection 常用方法说明

方法签名说明
boolean add(E e)将元素 e 放入集合中
void clear()删除集合中的所有元素
boolean isEmpty()判断集合是否没有任何元素,俗称空集合
boolean remove(Object e)如果元素e出现在集合中,删除其中一个
int size()返回集合中的元素个数
Object[] toArray()返回一个装有所有集合中元素的数组

3.3 Collection 示例

import java.util.Collection;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;public class TestDemo {public static void main(String[] args) {//Collection<String> collection = new ArrayList<String>();//后面尖括号里也可以省略掉,写成这样的格式:Collection<String> collection = new ArrayList();//指定了当前这个集合里面只能放String类型,所以放1会报错//collection.add(1);Collection<String> list = new ArrayList<>();System.out.println(list.size());//0System.out.println(list.isEmpty());//truelist.add("我");list.add("爱");list.add("Java");System.out.println(list.size());//3System.out.println(list.isEmpty());//falseObject[] array = list.toArray();System.out.println(Arrays.toString(array));//[我, 爱, Java]for (String s : list) {System.out.println(s);//我 爱 Java}list.remove("爱");for (String s : list) {System.out.println(s);//我 Java}list.clear();System.out.println(list.size());//0System.out.println(list.isEmpty());//true}}

3.4 Map 常用方法说明

方法签名说明
V get(Object k)根据指定的k查找对应的v
V getOrDefault(Object k, V defaultValue)根据指定的k查找对应的v,没有找到用默认值代替
V put(K key, V value)将指定的k-v放入Map
boolean containsKey(Object key)判断是否包含k
boolean containsValue(Object value)判断是否包含value
set<Map.Entry<K,V>>entrySet()将所有键值对返回
boolean isEmpty()判断是否为空
int size()返回键值对的数量

3.5 Map 示例

import java.util.Map;
import java.util.HashMap;public class TestDemo {public static void main(String[] args) {Map<String, String> map = new HashMap<>();System.out.println(map.size());//0System.out.println(map.isEmpty());//trueSystem.out.println(map.get("作者"));//nullSystem.out.println(map.getOrDefault("作者", "佚名"));//佚名System.out.println(map.containsKey("作者"));//falseSystem.out.println(map.containsValue("佚名"));//falsemap.put("作者", "鲁迅");map.put("标题", "狂人日记");map.put("发表时间", "1918年");System.out.println(map.size());//3System.out.println(map.isEmpty());//falseSystem.out.println(map.get("作者"));//鲁迅System.out.println(map.getOrDefault("作者", "佚名"));//鲁迅System.out.println(map.containsKey("作者"));//trueSystem.out.println(map.containsValue("佚名"));//falsefor (Map.Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {System.out.println(entry.getKey());//作者 发表时间 标题System.out.println(entry.getValue());//鲁迅 1918年 狂人日记}}}

4 实现 classes

在这里插入图片描述
除此之外,我们还会学习 java 中的栈 Stack。

5 Java数据结构知识体系

5.1 目标

  1. 学习集合框架的基本使用。
  2. 学习基本的数据结构知识。
  3. 学习七大基于比较的排序算法。
  4. 学习相关的 java 知识点。

5.2 知识点

集合框架的使用:

  1. Collection
  2. List
  3. ArrayList
  4. LinkedList
  5. Stack
  6. Queue
  7. PriorityQueue
  8. Deque
  9. Set
  10. HashSet
  11. TreeSet
  12. Map
  13. HashMap
  14. TreeMap
  15. Collections

数据结构的理论及实现:

  1. 顺序表
  2. 链表
  3. 队列
  4. 二叉树

排序算法:

  1. 插入排序
  2. 希尔排序
  3. 选择排序
  4. 堆排序
  5. 冒泡排序
  6. 快速排序
  7. 归并排序

Java 语法:

  1. 泛型 Generic
  2. 自动装箱 autobox 和自动拆箱 autounbox
  3. Object 的 equals 方法
    比特科技
  4. Comparable 和 Comparator 接口

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