Java 数据结构
Java 数据结构
Java工具包提供了强大的数据结构。在Java中的数据结构主要包括以下几种接口和类：
- 枚举（Enumeration）
- 位集合（BitSet）
- 向量（Vector）
- 栈（Stack）
- 字典（Dictionary）
- 哈希表（Hashtable）
- 属性（Properties）
以上这些类是传统遗留的，在Java2中引入了一种新的框架-集合框架(Collection)，我们后面再讨论。
枚举（Enumeration）
枚举（Enumeration）接口虽然它本身不属于数据结构,但它在其他数据结构的范畴里应用很广。 枚举（The Enumeration）接口定义了一种从数据结构中取回连续元素的方式。
例如，枚举定义了一个叫nextElement 的方法，该方法用来得到一个包含多元素的数据结构的下一个元素。
关于枚举接口的更多信息，请参见枚举（Enumeration）。
位集合（BitSet）
位集合类实现了一组可以单独设置和清除的位或标志。
该类在处理一组布尔值的时候非常有用，你只需要给每个值赋值一"位"，然后对位进行适当的设置或清除，就可以对布尔值进行操作了。
关于该类的更多信息，请参见位集合（BitSet）。
向量（Vector）
向量（Vector）类和传统数组非常相似，但是Vector的大小能根据需要动态的变化。
和数组一样，Vector对象的元素也能通过索引访问。
使用Vector类最主要的好处就是在创建对象的时候不必给对象指定大小，它的大小会根据需要动态的变化。
关于该类的更多信息，请参见向量(Vector)
栈（Stack）
栈（Stack）实现了一个后进先出（LIFO）的数据结构。
你可以把栈理解为对象的垂直分布的栈，当你添加一个新元素时，就将新元素放在其他元素的顶部。
当你从栈中取元素的时候，就从栈顶取一个元素。换句话说，最后进栈的元素最先被取出。
关于该类的更多信息，请参见栈（Stack）。
字典（Dictionary）
字典（Dictionary） 类是一个抽象类，它定义了键映射到值的数据结构。
当你想要通过特定的键而不是整数索引来访问数据的时候，这时候应该使用Dictionary。
由于Dictionary类是抽象类，所以它只提供了键映射到值的数据结构，而没有提供特定的实现。
关于该类的更多信息，请参见字典（ Dictionary）。
哈希表（Hashtable）
Hashtable类提供了一种在用户定义键结构的基础上来组织数据的手段。
例如，在地址列表的哈希表中，你可以根据邮政编码作为键来存储和排序数据，而不是通过人的名字。
哈希表键的具体含义完全取决于哈希表的使用情景和它包含的数据。
关于该类的更多信息，请参见哈希表（HashTable）。
属性（Properties）
Properties 继承于 Hashtable.Properties 类表示了一个持久的属性集.属性列表中每个键及其对应值都是一个字符串。
Properties 类被许多Java类使用。例如，在获取环境变量时它就作为System.getProperties()方法的返回值。
关于该类的更多信息，请参见属性（Properties）。
Java 集合框架
早在 Java 2 中之前，Java 就提供了特设类。比如：Dictionary, Vector, Stack, 和 Properties 这些类用来存储和操作对象组。
虽然这些类都非常有用，但是它们缺少一个核心的，统一的主题。由于这个原因，使用 Vector 类的方式和使用 Properties 类的方式有着很大不同。
集合框架被设计成要满足以下几个目标。
- 该框架必须是高性能的。基本集合（动态数组，链表，树，哈希表）的实现也必须是高效的。
- 该框架允许不同类型的集合，以类似的方式工作，具有高度的互操作性。
- 对一个集合的扩展和适应必须是简单的。
为此，整个集合框架就围绕一组标准接口而设计。你可以直接使用这些接口的标准实现，诸如： LinkedList, HashSet, 和 TreeSet 等,除此之外你也可以通过这些接口实现自己的集合。
简化图：
说明：对于以上的框架图有如下几点说明
- 所有集合类都位于 java.util 包下。Java的集合类主要由两个接口派生而出：Collection 和 Map，Collection 和 Map 是 Java 集合框架的根接口，这两个接口又包含了一些子接口或实现类。
- 集合接口：6个接口（短虚线表示），表示不同集合类型，是集合框架的基础。
- 抽象类：5个抽象类（长虚线表示），对集合接口的部分实现。可扩展为自定义集合类。
- 实现类：8个实现类（实线表示），对接口的具体实现。
- Collection 接口是一组允许重复的对象。
- Set 接口继承 Collection，集合元素不重复。
- List 接口继承 Collection，允许重复，维护元素插入顺序。
- Map接口是键－值对象，与Collection接口没有什么关系。
- Set、List 和 Map 可以看做集合的三大类：
List 集合是有序集合，集合中的元素可以重复，访问集合中的元素可以根据元素的索引来访问。
Set 集合是无序集合，集合中的元素不可以重复，访问集合中的元素只能根据元素本身来访问（也是集合里元素不允许重复的原因）。
Map 集合中保存 Key-value 对形式的元素，访问时只能根据每项元素的 key 来访问其 value。
集合框架图如图所示：
Java 集合框架提供了一套性能优良，使用方便的接口和类，java 集合框架位于 java.util 包中， 所以当使用集合框架的时候需要进行导包。
集合接口
集合框架定义了一些接口。本节提供了每个接口的概述：
| 序号 | 接口描述 |
|---|---|
| 1 | Collection 接口 允许你使用一组对象，是Collection层次结构的根接口。 |
| 2 | List 接口 继承于Collection和一个 List实例存储一个有序集合的元素。 |
| 3 | Set 继承于 Collection，是一个不包含重复元素的集合。 |
| 4 | SortedSet 继承于Set保存有序的集合。 |
| 5 | Map 将唯一的键映射到值。 |
| 6 | Map.Entry 描述在一个Map中的一个元素（键/值对）。是一个Map的内部类。 |
| 7 | SortedMap 继承于Map，使Key保持在升序排列。 |
| 8 | Enumeration 这是一个传统的接口和定义的方法，通过它可以枚举（一次获得一个）对象集合中的元素。这个传统接口已被迭代器取代。 |
集合类
Java 提供了一套实现了 Collection 接口的标准集合类。其中一些是具体类，这些类可以直接拿来使用，而另外一些是抽象类，提供了接口的部分实现。
标准集合类汇总于下表：
| 序号 | 类描述 |
|---|---|
| 1 | AbstractCollection 实现了大部分的集合接口。 |
| 2 | AbstractList 继承于 AbstractCollection 并且实现了大部分List接口。 |
| 3 | AbstractSequentialList 继承于 AbstractList ，提供了对数据元素的链式访问而不是随机访问。 |
| 4 | LinkedList 继承于 AbstractSequentialList，实现了一个链表。 |
| 5 | ArrayList 通过继承 AbstractList，实现动态数组。 |
| 6 | AbstractSet 继承于 AbstractCollection 并且实现了大部分Set接口。 |
| 7 | HashSet 继承了 AbstractSet，并且使用一个哈希表。 |
| 8 | LinkedHashSet 具有可预知迭代顺序的 Set 接口的哈希表和链接列表实现。 |
| 9 | TreeSet 继承于AbstractSet，使用元素的自然顺序对元素进行排序. |
| 10 | AbstractMap 实现了大部分的 Map 接口。 |
| 11 | HashMap 继承了 HashMap，并且使用一个哈希表。 |
| 12 | TreeMap 继承了 AbstractMap，并且使用一颗树。 |
| 13 | WeakHashMap 继承 AbstractMap类，使用弱密钥的哈希表。 |
| 14 | LinkedHashMap 继承于 HashMap，使用元素的自然顺序对元素进行排序. |
| 15 | IdentityHashMap 继承 AbstractMap 类，比较文档时使用引用相等。 |
在前面的教程中已经讨论通过 java.util 包中定义的类，如下所示：
| 序号 | 类描述 |
|---|---|
| 1 | Vector Vector 类实现了一个动态数组。和 ArrayList 和相似，但是两者是不同的。 |
| 2 | Stack 栈是 Vector 的一个子类，它实现了一个标准的后进先出的栈。 |
| 3 | Dictionary Dictionary 类是一个抽象类，用来存储键/值对，作用和 Map 类相似。 |
| 4 | Hashtable Hashtable 是原始的 java.util 的一部分， 是一个 Dictionary 具体的实现 。 |
| 5 | Properties Properties 继承于 Hashtable.表示一个持久的属性集.属性列表中每个键及其对应值都是一个字符串。 |
| 6 | BitSet 一个 Bitset 类创建一种特殊类型的数组来保存位值。BitSet 中数组大小会随需要增加。 |
一个 Bitset 类创建一种特殊类型的数组来保存位值。BitSet 中数组大小会随需要增加。
集合算法
集合框架定义了几种算法，可用于集合和映射。这些算法被定义为集合类的静态方法。
在尝试比较不兼容的类型时，一些方法能够抛出 ClassCastException异常。当试图修改一个不可修改的集合时，抛出UnsupportedOperationException异常。
集合定义三个静态的变量：EMPTY_SET EMPTY_LIST，EMPTY_MAP 的。这些变量都不可改变。
| 序号 | 算法描述 |
|---|---|
| 1 | Collection Algorithms 这里是一个列表中的所有算法实现。 |
如何使用迭代器
通常情况下，你会希望遍历一个集合中的元素。例如，显示集合中的每个元素。
做到这一点最简单的方法是采用一个迭代器，它是一个对象，实现了 Iterator 接口或 ListIterator 接口。
迭代器，使你能够通过循环来得到或删除集合的元素。ListIterator 继承了 Iterator，以允许双向遍历列表和修改元素。
这里通过实例列出 Iterator 和 listIterator 接口提供的所有方法。