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java 中几种常用数据结构

蓮花仙者

发布： 2025-06-25 10:32:11

原创

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在java编程中，常用的数据结构主要分为两大类：collection和map。这些数据结构通过java.util包中的接口和类来实现。以下是这些数据结构的详细介绍和它们之间的关系：

Collection---->Collections                                                                                                          Map----->SortedMap------>TreeMap
Collection---->List----->(Vector \ ArryList \ LinkedList)                                                          Map------>HashMap
Collection---->Set------>(HashSet \ LinkedHashSet \ SortedSet)

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java 中几种常用数据结构

Collection接口及其实现类：

Collections API：这是一个包含静态方法的类，用于操作或返回集合。它提供了多态算法、包装器（返回由指定集合支持的新集合）以及其他一些功能。如果提供给这些方法的集合或类对象为null，它们会抛出NullPointerException。
List API：这是一个包含静态方法的类，用于操作或返回集合。它提供了多态算法、包装器以及其他一些功能。如果提供给这些方法的集合或类对象为null，它们会抛出NullPointerException。List是一个有序的Collection，允许精确控制每个元素的插入位置，并通过索引访问元素，类似于Java数组。

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Vector API：Vector类实现了一个可增长的对象数组。类似于数组，它可以通过整数索引访问组件，但Vector的大小可以根据需要增长或缩小。Vector基于数组实现，封装了数组的一些功能，但也受限于数组的限制。Vector是线程同步的，这与ArrayList的一个重要区别。
ArrayList API：ArrayList是List接口的可调整大小的数组实现。它实现了所有可选的列表操作，并允许包括null在内的所有元素。与Vector类似，但ArrayList不是同步的，因此在性能上优于Vector，但在多线程环境中需要手动管理线程同步。
LinkedList API：LinkedList是List接口的链表实现。它实现了所有可选的列表操作，并允许包括null在内的所有元素。LinkedList提供了在列表开始和结束处获取、移除和插入元素的统一命名方法，使其可以用作堆栈、队列或双端队列。LinkedList不基于数组，因此不受数组性能限制。

List总结：

所有的List只能容纳单个不同类型的对象，而不是键值对。
所有的List可以包含相同的元素。
所有的List可以包含null元素。
基于数组的List（Vector和ArrayList）适合查询，而LinkedList适合添加和删除操作。

Set（接口）API：Set是一个不包含重复元素的集合。更正式地说，Set中不包含任何一对元素e1和e2，使得e1.equals(e2)，并且最多包含一个null元素。
HashSet API：HashSet实现了Set接口，由哈希表（实际上是HashMap实例）支持。它不保证集合的迭代顺序，特别是不保证顺序会随时间保持不变。HashSet允许null元素。HashSet的存储方式是将HashMap中的键作为Set的对应存储项。
LinkedHashSet API：LinkedHashSet是HashSet的一个子类，是一个链表实现。它实现了所有可选的列表操作，并允许包括null在内的所有元素。

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SortedSet API：SortedSet是一个提供其元素总排序的Set。元素按其自然顺序或通过在创建排序集时提供的Comparator进行排序。迭代器将按元素升序遍历集合。SortedSet通过SortedMap实现。

Set总结：

Set的实现基础是Map（HashMap）。
Set中的元素不能重复，如果使用add(Object obj)方法添加已存在的对象，则会覆盖前面的对象。

Map接口及其实现类：

Map是一种将键对象和值对象关联的容器，一个值对象可以是另一个Map，从而形成多级映射。Map中的键对象不允许重复，以保持查找结果的一致性。对于值对象则没有唯一性要求。

HashMap API：HashMap是基于哈希表的Map接口实现。它提供了所有可选的映射操作，并允许null值和null键。HashMap与Hashtable大致相当，但它是非同步的并允许nulls。HashMap不保证映射的顺序，特别是不保证顺序会随时间保持不变。
TreeMap API：TreeMap是基于红黑树的NavigableMap实现。映射根据其键的自然顺序或在映射创建时提供的Comparator进行排序。TreeMap提供了一些扩展方法，如firstKey()、lastKey()等，还可以从TreeMap中指定一个范围以获取其子Map。

说明：

几个常用类的区别：
- ArrayList：元素单个，效率高，多用于查询。
- Vector：元素单个，线程安全，多用于查询。
- LinkedList：元素单个，多用于插入和删除。
- HashMap：元素成对，元素可为空。
- HashTable：元素成对，线程安全，元素不可为空。
Vector、ArrayList和LinkedList：
- 大多数情况下，ArrayList的性能最佳，但在频繁插入和删除元素时，LinkedList表现更好。它们三个的性能都比不上数组，Vector是线程同步的。
- 如果能使用数组（元素类型固定，数组长度固定），请尽量使用数组来代替List。
- 如果没有频繁的删除插入操作，又不用考虑多线程问题，优先选择ArrayList。
- 如果在多线程条件下使用，可以考虑Vector。
- 如果需要频繁地删除插入，LinkedList就有了用武之地。
- 如果你什么都不知道，用ArrayList没错。
Collections和Arrays：
- 在Java集合类框架中，Collections和Arrays是功能强大的工具类。它们提供了封装器实现、数据结构算法和数组相关的应用。
- Collections类提供了丰富的静态方法，如二分查找（binarySearch）、排序（sort）、逆序（reverse）、旋转（rotate）、交换（swap）等。
- Collections还提供了“封装器”功能，可以将一个集合转换成一个特殊的集合，如只读集合（unmodifiableXXX）、同步集合（synchronizedXXX）、单元素集合（singleton、singletonList、singletonMap）以及空集合（EMPTY_SET、EMPTY_LIST、EMPTY_MAP）。