第四章：集合框架

4.2 常见集合类（List, Set, Map）

Java集合框架提供了多种集合类，用于存储和操作数据。这些集合类主要分为三类：List、Set和Map。它们各自有不同的特点和适用场景。

1. List（列表）

List是一个有序的集合，允许重复元素，可以通过索引访问元素。常见的实现类包括：

1.1 ArrayList

• 特点：基于动态数组实现，支持快速随机访问（通过索引）。
• 适用场景：适用于频繁查询和遍历，但插入和删除操作效率较低（需要移动元素）。
• 示例代码：

  List<String> list = new ArrayList<>();
  list.add("Java");
  list.add("Python");
  list.add(1, "C++"); // 在指定位置插入元素
  System.out.println(list.get(0)); // 输出：Java
  

1.2 LinkedList

• 特点：基于双向链表实现，插入和删除操作效率高，但随机访问效率较低。
• 适用场景：适用于频繁插入和删除的场景。
• 示例代码：

  List<String> list = new LinkedList<>();
  list.add("Java");
  list.addFirst("Python"); // 在头部插入元素
  list.removeLast(); // 删除尾部元素
  

1.3 Vector

• 特点：线程安全的动态数组，性能较低，通常不推荐使用。
• 替代方案：可以使用Collections.synchronizedList包装ArrayList。

2. Set（集合）

Set是一个不允许重复元素的集合，通常用于去重或判断元素是否存在。常见的实现类包括：

2.1 HashSet

• 特点：基于哈希表实现，元素无序，插入和查询效率高（平均时间复杂度为O(1)）。
• 适用场景：快速去重或判断元素是否存在。
• 示例代码：

  Set<String> set = new HashSet<>();
  set.add("Java");
  set.add("Python");
  set.add("Java"); // 重复元素不会被添加
  System.out.println(set.contains("Python")); // 输出：true
  

2.2 LinkedHashSet

• 特点：在HashSet的基础上维护了元素的插入顺序。
• 适用场景：需要去重且保留插入顺序的场景。

2.3 TreeSet

• 特点：基于红黑树实现，元素按自然顺序或自定义顺序排序。
• 适用场景：需要有序集合的场景。
• 示例代码：

  Set<String> set = new TreeSet<>();
  set.add("Java");
  set.add("Python");
  set.add("C++");
  System.out.println(set); // 输出：[C++, Java, Python]（按字母顺序排序）
  

3. Map（映射）

Map是一种键值对（Key-Value）集合，键不允许重复。常见的实现类包括：

3.1 HashMap

• 特点：基于哈希表实现，键无序，插入和查询效率高。
• 适用场景：快速通过键查找值。
• 示例代码：

  Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
  map.put("Java", 1);
  map.put("Python", 2);
  System.out.println(map.get("Java")); // 输出：1
  

3.2 LinkedHashMap

• 特点：在HashMap的基础上维护了键的插入顺序或访问顺序。
• 适用场景：需要保留键的插入顺序或实现LRU缓存。

3.3 TreeMap

• 特点：基于红黑树实现，键按自然顺序或自定义顺序排序。
• 适用场景：需要有序键值对的场景。
• 示例代码：

  Map<String, Integer> map = new TreeMap<>();
  map.put("Java", 1);
  map.put("Python", 2);
  map.put("C++", 3);
  System.out.println(map); // 输出：{C++=3, Java=1, Python=2}（按字母顺序排序）
  

总结

选择合适的集合类可以显著提高程序的性能和可读性。