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。

 

Enumeration接口中定义了一些方法,通过这些方法可以枚举(一次获得一个)对象集合中的元素。

 

这种传统接口已被迭代器取代,虽然Enumeration 还未被遗弃,但在现代代码中已经被很少使用了。尽管如此,它还是使用在诸如Vector和Properties这些传统类所定义的方法中,除此之外,还用在一些API类,并且在应用程序中也广泛被使用。 下表总结了一些Enumeration声明的方法:

序号 方法描述
1 boolean hasMoreElements( )
 测试此枚举是否包含更多的元素。
2 Object nextElement( )
如果此枚举对象至少还有一个可提供的元素,则返回此枚举的下一个元素。

 

 

 

import java.util.Vector;
import java.util.Enumeration;
 
public class EnumerationTester {
 
   public static void main(String args[]) {
      Enumeration<String> days;
      Vector<String> dayNames = new Vector<String>();
      dayNames.add("Sunday");
      dayNames.add("Monday");
      dayNames.add("Tuesday");
      dayNames.add("Wednesday");
      dayNames.add("Thursday");
      dayNames.add("Friday");
      dayNames.add("Saturday");
      days = dayNames.elements();
      while (days.hasMoreElements()){
         System.out.println(days.nextElement()); 
      }
   }
}

上面实例演示了Enumeration的使用

 

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。

 

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。

 

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。

 

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。

 

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,而不是通过人名。

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。

 

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。

 

 

Java集合框架

 

 

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: LinkedListHashSet, 和 TreeSet 等,除此之外你也可以通过这些接口实现自己的集合。

 

 

从上面的集合框架图可以看到,Java 集合框架主要包括两种类型的容器,一种是集合(Collection),存储一个元素集合,另一种是图(Map),存储键/值对映射。Collection 接口又有 3 种子类型,List、Set 和 Queue,再下面是一些抽象类,最后是具体实现类,常用的有 ArrayListLinkedListHashSet、LinkedHashSet、HashMap、LinkedHashMap 等等。

 

集合框架是一个用来代表和操纵集合的统一架构。所有的集合框架都包含如下内容:

 

  • 接口:是代表集合的抽象数据类型。例如 Collection、List、Set、Map 等。之所以定义多个接口,是为了以不同的方式操作集合对象

  • 实现(类):是集合接口的具体实现。从本质上讲,它们是可重复使用的数据结构,例如:ArrayList、LinkedList、HashSet、HashMap。

  • 算法:是实现集合接口的对象里的方法执行的一些有用的计算,例如:搜索和排序。这些算法被称为多态,那是因为相同的方法可以在相似的接口上有着不同的实现。

 

除了集合,该框架也定义了几个 Map 接口和类。Map 里存储的是键/值对。尽管 Map 不是集合,但是它们完全整合在集合中。

 

集合框架体系如图所示

 

 

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。

 

Set和List的区别

  • 1. Set 接口实例存储的是无序的,不重复的数据。List 接口实例存储的是有序的,可以重复的元素。

  • 2. Set 检索效率低下,删除和插入效率高,插入和删除不会引起元素位置改变 <实现类有HashSet,TreeSet>

  • 3. List 和数组类似,可以动态增长,根据实际存储的数据的长度自动增长 List 的长度。查找元素效率高,插入删除效率低,因为会引起其他元素位置改变 <实现类有ArrayList,LinkedList,Vector> 。

  ·遍历map

  

import java.util.*;
 
public class Test{
     public static void main(String[] args) {
      Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
      map.put("1", "value1");
      map.put("2", "value2");
      map.put("3", "value3");
      
      //第一种:普遍使用,二次取值
      System.out.println("通过Map.keySet遍历key和value:");
      for (String key : map.keySet()) {
       System.out.println("key= "+ key + " and value= " + map.get(key));
      }
      
      //第二种
      System.out.println("通过Map.entrySet使用iterator遍历key和value:");
      Iterator<Map.Entry<String, String>> it = map.entrySet().iterator();
      while (it.hasNext()) {
       Map.Entry<String, String> entry = it.next();
       System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
      }
      
      //第三种:推荐,尤其是容量大时
      System.out.println("通过Map.entrySet遍历key和value");
      for (Map.Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {
       System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
      }
    
      //第四种
      System.out.println("通过Map.values()遍历所有的value,但不能遍历key");
      for (String v : map.values()) {
       System.out.println("value= " + v);
      }
     }
}

 

总结

Java集合框架为程序员提供了预先包装的数据结构和算法来操纵他们。

集合是一个对象,可容纳其他对象的引用。集合接口声明对每一种类型的集合可以执行的操作。

集合框架的类和接口均在java.util包中。

任何对象加入集合类后,自动转变为Object类型,所以在取出的时候,需要进行强制类型转换。