Java几种遍历集合的方法(原理,复杂度,适用场合)

目录

1. 顺序存储和链式存储

1.1 顺序存储

1.2 链式存储

1.3 区别

2. Java常用的遍历方式

2.1 for循环遍历

2.2 Iterator迭代器

2.3 foreach循环

3. 实际使用中的最佳推荐


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今天对集合遍历做了一些了解和汇总,这里做个学习笔记,便于后续深入学习。

非原创,主要参考此文,可直接看原博文:Java遍历集合的几种方法分析

1. 顺序存储和链式存储

1.1 顺序存储

是存储结构类型中的一种,该结构是把逻辑上相邻的结点存储在物理位置上相邻的存储单元中,结点之间的逻辑关系由存储单元的邻接关系来体现。

可以根据元素的位置直接计算出内存地址,直接进行读取。读取一个特定位置元素的平均时间复杂度为O(1)。

通常只有基于数组实现的集合,才有这种特性。Java中以ArrayList为代表。

1.2 链式存储

链式存储结构,又叫链接存储结构。在计算机中用一组任意的存储单元存储线性表的数据元素(这组存储单元可以是连续的,也可以是不连续的)。

不可以根据元素的位置直接计算出内存地址,只能按顺序读取元素。读取一个特定位置元素的平均时间复杂度为O(n)。

主要以链表为代表。Java中以LinkedList为代表。

1.3 区别

(1)顺序存储需要开辟一个定长的空间,读写速度快,缺点不可扩充容量(如果要扩充需要开辟一个新的足够大的空间把原来的数据重写进去)。

(2)链式存储无需担心容量问题,读写速度相对慢些,由于要存储下一个数据的地址所以需要的存储空间比顺序存储大。

2. Java常用的遍历方式

2.1 for循环遍历

(1)原理:

基于计数器。遍历者在集合外部维护一个计数器,然后依次读取每一个位置的元素,当读取到最后一个元素后,停止。即需要按元素的位置来读取元素。

(2)复杂度:

对于顺序存储,因为读取特定位置元素的平均时间复杂度是O(1),所以遍历整个集合的平均时间复杂度为O(n)。而对于链式存储,因为读取特定位置元素的平均时间复杂度是O(n),所以遍历整个集合的平均时间复杂度为O(n2)(n的平方)。

(3)试用场合

   顺序存储:读取性能比较高。适用于遍历顺序存储集合。

   链式存储:时间复杂度太大,不适用于遍历链式存储的集合。

(4)示例:待补

2.2 Iterator迭代器

(1)原理:

每一个具体实现的数据集合,一般都需要提供相应的Iterator。相比于传统for循环,Iterator取缔了显式的遍历计数器。

所以基于顺序存储集合的Iterator可以直接按位置访问数据。

而基于链式存储集合的Iterator,正常的实现,都是需要保存当前遍历的位置。然后根据当前位置来向前或者向后移动指针。

(2)复杂度:

对于RandomAccess类型的集合来说,没有太多意义。

但是对于Sequential Access的集合来说,有很重大的意义,因为Iterator内部维护了当前遍历的位置,所以每次遍历,读取下一个位置并不需要从集合的第一个元素开始查找,只要把指针向后移一位就行了,遍历整个集合的时间复杂度就降低为O(n);

(3)适用场合

顺序存储:如果不太在意时间,推荐选择此方式。代码更加简洁,也防止了Off-By-One的问题。

链式存储:意义重大,平均时间复杂度降为O(n),这个优势很大,所以推荐此种遍历方式。

(4)示例:待补

2.3 foreach循环

(1)原理:

根据反编译的字节码可以发现,foreach内部也是采用了Iterator的方式实现,只不过Java编译器帮我们生成了这些代码。

(2)复杂度:

分析Java字节码可知,foreach内部实现原理,也是通过Iterator实现的,只不过这个Iterator是Java编译器帮我们生成的,所以我们不需要再手动去编写。但是因为每次都要做类型转换检查,所以花费的时间比Iterator略长。时间复杂度和Iterator一样。

(3)适用场合

 foreach只是让代码更加简洁了,但有一些缺点,就是遍历过程中不能操作数据集合(删除等),所以有些场合不使用。而且它本身就是基于Iterator实现的,但是由于类型转换的问题,所以会比直接使用Iterator慢一点,但是还好,时间复杂度都是一样的。所以怎么选择,参考上面两种方式,做一个折中的选择。

(4)示例:待补

3. 实际使用中的最佳推荐

Java数据集合框架中,提供了一个RandomAccess接口,该接口没有方法,只是一个标记。通常被List接口的实现使用,用来标记该List的实现是否支持Random Access。

一个数据集合实现了该接口,就意味着它支持Random Access,按位置读取元素的平均时间复杂度为O(1)。比如ArrayList。而没有实现该接口的,就表示不支持Random Access。比如LinkedList。

所以,推荐的做法就是:如果想要遍历一个List,那么先判断是否支持Random Access,也就是 list instanceof RandomAccess。

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转载自blog.csdn.net/sulia1234567890/article/details/121282668