集合框架及背后的数据结构

骑猪看日落 2024-04-28 07:33 62阅读 0赞

#### 集合框架及背后的数据结构 ####

*  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 接口说明
     *  3.3 Collection 常用方法说明
     *  3.4 Collection 示例
     *  3.5 Map 接口说明Map
     *  3.6 Map 常用方法说明
     *  3.7 Map 示例
 *  4. 实现 \`classes\`
 *  5.数据结构总知识点

**大家好，我是晓星航。今天为大家带来的是 集合框架及背后的数据结构 的讲解！?**

## 1. 介绍 ##

[官方教程][Link 1]

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。

**类和接口总览**

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下面我们为大家初步指定三个小问题，希望大家在看完本文章后能对这三个问题有一个清晰的认识。

1、了解清楚，接口和接口之间的关系。

2、了解清楚，接口和类之间的关系。

3、了解清楚，每个类背后的数据结构大概是个啥？

## 2. 学习的意义 ##

### 2.1 Java 集合框架的优点及作用 ###

*  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
 *  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？

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## 3. 接口 `interfaces` ##

### 3.1 基本关系说明 ###

![202301161952405.png][]

1.  1.  `Collection` ：用来存储管理一组对象 `objects` ，这些对象一般被成为元素 `elements`
2.  1.  1.  `Set` : 元素不能重复，背后隐含着**查找/搜索**的语义
    2.  1.  1.  `SortedSet` : 一组有序的不能重复的元素
    3.  1.  `List` : 线性结构
    4.  1.  `Queue` : 队列
    5.  1.  `Deque` : 双端队列
3.  1.  `Map` : 键值对 `Key-Value-Pair` ，背后隐含着**查找/搜索**的语义
4.  1.  1.  `SortedMap` : 一组有序的键值对

### 3.2 Collection 接口说明 ###

[Collection 官方文档][Collection]

### 3.3 Collection 常用方法说明 ###

![202301161955207.png][]

add方法演示：

Collection<String> collection = new ArrayList<>();
    collection.add("xxh");

![202301161955865.png][]

在没规定前，collection的add方法中什么都可以添加。

![202301161955232.png][]

而在规定了后，collection的add方法就只能添加字符串了。

claer方法演示：

Collection<String> collection = new ArrayList<>();
    collection.add("xxh");
    collection.add("ljq");
    System.out.println(collection);
    collection.clear();
    System.out.println("==============");
    System.out.println(collection);

![202301161956403.png][]

这里不难看出在使用clear方法清除后，我们的元素就全部清空了

Object\[\] toArray()方法演示：

Collection<String> collection = new ArrayList<>();
    collection.add("xxh");
    collection.add("ljq");
    //System.out.println(collection);
    Object[] objects = collection.toArray();
    System.out.println(Arrays.toString(ob

![202301161956302.png][]

### 3.4 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> list = new ArrayList<>();
            System.out.println(list.size());
            System.out.println(list.isEmpty());
            list.add("我");
            list.add("爱");
            list.add("Java");
            System.out.println(list.size());
            System.out.println(list.isEmpty());
            Object[] array = list.toArray();
            System.out.println(Arrays.toString(array));
            for (String s : list) {
        
                System.out.println(s);
            }
            list.remove("爱");
            for (String s : list) {
        
                System.out.println(s);
            }
            list.clear();
            System.out.println(list.size());
            System.out.println(list.isEmpty());
    
        }
    }

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### 3.5 Map 接口说明Map ###

[官方文档][Link 2]

### 3.6 Map 常用方法说明 ###

![202301161957773.png][]

### 3.7 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());
            System.out.println(map.isEmpty());
            System.out.println(map.get("作者"));
            System.out.println(map.getOrDefault("作者", "佚名"));
            System.out.println(map.containsKey("作者"));
            System.out.println(map.containsValue("佚名"));
            map.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());
            System.out.println(map.isEmpty());
            System.out.println(map.get("作者"));
            System.out.println(map.getOrDefault("作者", "佚名"));
            System.out.println(map.containsKey("作者"));
            System.out.println(map.containsValue("佚名"));
            for (Map.Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {
        
                System.out.println(entry.getKey());
                System.out.println(entry.getValue());
            }
        }
    }

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## 4. 实现 `classes` ##

![202301161957709.png][]

## 5.数据结构总知识点 ##

1.  集合框架的使用
2.  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
3.  数据结构的理论及实现
4.  1.  顺序表
    2.  链表
    3.  栈
    4.  队列
    5.  二叉树
    6.  堆
5.  排序算法
6.  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
7.  Java 语法
8.  1.  泛型 `Generic`
    2.  自动装箱 `autobox` 和自动拆箱 `autounbox`
    3.  `Object` 的 `equals` 方法
    4.  `Comparable` 和 `Comparator` 接口

![202301161959858.png][]

*感谢各位读者的阅读，本文章有任何错误都可以在评论区发表你们的意见，我会对文章进行改正的。如果本文章对你有帮助请动一动你们敏捷的小手点一点赞，你的每一次鼓励都是作者创作的动力哦！?*

[Link 1]: https://docs.oracle.com/javase/tutorial/collections/index.html
[202301161709855.png]: https://7078909xxh.oss-cn-shanghai.aliyuncs.com/csdn图床专用区/202301161709855.png
[202301161950207.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/28/bbd03af3e0f34c7cb14f94ea0eba97d1.png
[202301162001346.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/28/3fff5bf926a740138441eaea7455e0a0.png
[202301161952405.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/28/f8b100d2e219408aa2fa34572d800b19.png
[Collection]: https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/Collection.html
[202301161955207.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/28/a0e820f823964629ad01b7ecf53df7f2.png
[202301161955865.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/28/4ef90f7ac63a41e0af59fcf65c304cc5.png
[202301161955232.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/28/f9e4ba29e71249408fae573b6414a30e.png
[202301161956403.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/28/e03f2f3caf274ce99a91ee190084778c.png
[202301161956302.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/28/35066bfe973b4d4c8c2d418b5081ca02.png
[202301161957791.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/28/7b049168d0d0449abccab2b477537c53.png
[Link 2]: https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/Map.html
[202301161957773.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/28/356cbefac65b4bd48b426253ceff6d95.png
[202301161957764.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/28/7086e761041c49a59202aec061cb449e.png
[202301161957709.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/28/df1f19d3ea7544c58012be5d72f9128f.png
[202301161959858.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/28/a771a83a2b0f4b82a0ab3ece4f2a41db.png