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Java集合框架：List，Set，Map，队列
Java集合框架是什么？
Java集合框架是一组用于存储和操作数据的类和接口。它提供了不同类型的集合，如List，Set，Map和队列，以满足不同的需求。
- List：有序的集合，允许重复的元素。
- Set：无序的集合，不允许重复的元素。
- Map：键值对的集合，每个元素都包含一个键和一个值。
- 队列：先进先出（FIFO）的集合，用于处理按顺序排列的元素。
如何使用？
List
List接口的常用实现类有ArrayList和LinkedList。可以使用以下步骤使用List集合：
- 导入List类和实现类的包：
import java.util.List;和import java.util.ArrayList; - 创建List对象：
List<String> list = new ArrayList<>(); - 添加元素：
list.add("元素1"); - 访问元素：
String element = list.get(0); - 遍历集合：使用for循环或者迭代器遍历集合。
Set
Set接口的常用实现类有HashSet和TreeSet。可以使用以下步骤使用Set集合：
- 导入Set类和实现类的包：
import java.util.Set;和import java.util.HashSet; - 创建Set对象：
Set<String> set = new HashSet<>(); - 添加元素：
set.add("元素1"); - 判断元素是否存在：
boolean contains = set.contains("元素1"); - 遍历集合：使用for-each循环遍历集合。
Map
Map接口的常用实现类有HashMap和TreeMap。可以使用以下步骤使用Map集合：
- 导入Map类和实现类的包：
import java.util.Map;和import java.util.HashMap; - 创建Map对象：
Map<String, Integer> map = new HashMap<>(); - 添加键值对：
map.put("键1", 1); - 获取值：
int value = map.get("键1"); - 遍历集合：使用for-each循环遍历键或值。
队列
队列接口的常用实现类有LinkedList和PriorityQueue。可以使用以下步骤使用队列：
- 导入队列类和实现类的包：
import java.util.Queue;和import java.util.LinkedList; - 创建队列对象：
Queue<String> queue = new LinkedList<>(); - 添加元素：
queue.add("元素1"); - 获取并删除队列头部的元素：
String element = queue.poll(); - 遍历队列：使用迭代器遍历队列。
什么场景使用？
- List：适用于需要按照元素的插入顺序进行操作的场景，可以包含重复的元素。
- Set：适用于需要保持唯一性的元素集合，不允许重复的元素。
- Map：适用于需要通过键值对进行操作的场景，每个键都是唯一的。
- 队列：适用于需要按照先进先出顺序处理元素的场景。
优缺点是什么？
List
优点：
- 可以按照插入顺序访问元素。
- 可以包含重复的元素。
缺点：
- 在大型数据集合中查找元素的效率较低。
Set
优点：
- 元素不重复，保持唯一性。
- 查找元素的效率较高。
缺点：
- 无序，不能按照插入顺序访问元素。
Map
优点：
- 可以通过键值对进行操作，便于查找和修改元素。
- 键是唯一的，保持唯一性。
缺点：
- 无序，不能按照插入顺序访问元素。
队列
优点：
- 按照先进先出的顺序处理元素。
缺点：
- 无法在中间插入或删除元素。
Java示例
List示例
import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
public class ListExample {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("元素1");
list.add("元素2");
list.add("元素3");
for (String element : list) {
System.out.println(element);
}
}
}
Set示例
import java.util.Set;
import java.util.HashSet;
public class SetExample {
public static void main(String[] args) {
Set<String> set = new HashSet<>();
set.add("元素1");
set.add("元素2");
set.add("元素3");
for (String element : set) {
System.out.println(element);
}
}
}
Map示例
import java.util.Map;
import java.util.HashMap;
public class MapExample {
public static void main(String[] args) {
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("键1", 1);
map.put("键2", 2);
map.put("键3", 3);
for (String key : map.keySet()) {
int value = map.get(key);
System.out.println(key + ": " + value);
}
}
}
队列示例
import java.util.Queue;
import java.util.LinkedList;
public class QueueExample {
public static void main(String[] args) {
Queue<String> queue = new LinkedList<>();
queue.add("元素1");
queue.add("元素2");
queue.add("元素3");
while (!queue.isEmpty()) {
String element = queue.poll();
System.out.println(element);
}
}
}
以上示例分别展示了List，Set，Map和队列的基本用法。根据具体需求选择合适的集合类型，以提高代码的效率和可读性。
对比
| 维度 | List | Set | Map | 队列 |
|---|---|---|---|---|
| 实现类 | ArrayList、LinkedList、Vector等 | HashSet、LinkedHashSet、TreeSet等 | HashMap、LinkedHashMap、TreeMap等 | LinkedList、PriorityQueue等 |
| 元素 | 有序的、可重复的 | 无序的、不可重复的 | 以键值对的形式存储、键不可重复、值可重复的数据结构 | 先进先出的数据结构、支持插入、删除、查找等操作 |
| 存储 | 按索引顺序存储 | 无序存储 | 以键值对的形式存储 | 按插入顺序存储 |
| 访问 | 可以通过索引值对列表进行访问和修改 | 不能直接访问、可以通过迭代器进行访问 | 可以通过键值对进行访问和修改 | 可以通过队列头和队列尾进行访问和修改 |
| 性能 | 读取速度快，添加和删除速度较慢 | 添加和删除速度快，读取速度较慢 | 读取速度快，添加和删除速度较慢 | 添加和删除速度快，读取速度较慢 |
| 应用 | 适用于需要按索引顺序访问的情况 | 适用于需要去重的情况 | 适用于需要以键值对形式存储数据的情况 | 适用于先进先出的数据操作的情况 |