[Java核心技术]第九章-集合(Java集合框架、具体的集合、映射)

9.1Java集合框架

一些有的没的

• 可以使用接口类型存放集合的引用。一旦改变了想法，只需要在调用构造函数的地方做一处修改。
• add方法用于向集合添加元素，如果添加元素确实改变了集合就返回true。
• tostring()方法用来调试。

迭代器

• 不同于C++，查找操作与迭代器的位置变更是紧密相连的，在执行查找操作的同时，迭代器的位置随之向前移动。
• Iterator接口的remove方法：删除上次访问的对象（即调用next方法时返回的元素）。

Queue、Deque extends Queue接口。(队列)

队列实现的两种方式的选择：

• 循环数组 ArrayDeque。优先选择，更高效。
• 链表 LinkedList。程序中要收集的对象数量没有上限时选择。

List接口

• List是一个有序集合
• 两种实现方式：数组、链表
• 测试一个集合是否支持高效的随机访问if(c instanceof RandomAccess)

Set、SortedSet extends Set、NavigableSet extends SortedSet接口

• 基本等同于Collection接口，区别在于不允许重复。
• Set中的元素必须实现了equals和hashCode方法。
• SortedSet接口，提供用于排序的比较器对象，可以得到集合子集视图？
• NavigableSet接口，包含一些搜索和遍历有序集的方法。

9.2具体的集合

Part1 链表

LinkedList类（链表）

• 从数组中间删除元素代价很大
• Java中，所有的链表底层都是双向链表

ListIterator接口

• 链表和泛型集合重要区别，链表是一个有序集合。区别Collection.add和ListIterator.add。后者不返回boolean类型值，假定操作总会改变链表。后者在迭代器位置前插入listiter.next();listiter.add("hello");，前者在链表尾部插入。
• ListIteraror接口有两个方法，previous和hasPrevious(),用来反向遍历链表。
• 可以给容器附加很多个迭代器，但只能有一个可写可读的迭代器。如果一个迭代器发现它的集合被另一个迭代器/集合自身方法 修改了，就会抛异常。
• 检测并法修改问题的方法：每个迭代器维护一个独立的计数值，若发现与集合改写操作计数值不一致，则抛异常。
• 程序需要随机访问时，通常不选择链表。同时，尽量避免引用索引访问链表。

ArrayList类(数组列表)

• ArrayList封装了一个动态再分配的数组对象。

• 需要动态数组时的选择

  • Vector类的所有方法都是同步的，可以由两个线程安全的访问一个Vector对象。
  • 不需要同步时使用ArrayList。

• ArrayList的扩容机制
  
  https://github.com/Snailclimb/JavaGuide/blob/master/docs/java/collection/ArrayList-Grow.md
  
  默认构造函数，则初始为0，然后扩容为10，以后扩容为1.5+1倍。

Part2 集合

HashSet类(散列集)

• 放入其中的元素必须实现hashCode方法和equals方法。且两者兼容，即a.equals(b)==true则a与b必须具有相同的散列码。
• Java中，散列表用链表数组实现。每个列表称为桶。查找表中对象：计算它的散列码，然后与桶的总数取余，所得到的结果就是保存这个元素的桶的索引。散列表只在某个桶中查找元素，而不必查看集合中的所有元素。
• ASL，指查找算法的查找成功时的平均查找长度，是为确定记录在查找表中的位置，需和给定值进行比较的关键字个数的期望值。
• 散列冲突：指不同对象散列到相同的hashcode。解决方法如下，
  • 开发定址法：例如线性探测再散列，即产生冲突后 原查找对象+1 再做hash ，若产生冲突，原查找对象+2 再做hash，直到找到空的地方。
  • 再哈希法：即产生冲突后用第二种hash函数。
  • 链地址法：Java中HashSet采用这种方法。
  • 建立一个公共溢出区：冲突的都放在公共溢出区。
• 桶满时，会发生散列冲突。Java 中，桶满时会从链表变为平衡二叉树。
• 设置桶数：如果大致知道要有多少个元素插入散列表，就可以设置桶数。通常设置为预计元素的75%-150%。标准类库使用的桶数是2的幂，默认值16。
• 装填因子决定何时对散列表进行再散列(创建一个桶数更多的表，将所有元素插入新表，丢弃原来的表)：默认值0.75，超过75%的位置已经填入元素后，会用双倍的桶数进行再散列。
• JDK1.8 以后的 HashMap 在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为8）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间。
• HashSet如何检查重复：当你把对象加入HashSet时，HashSet会先计算对象的hashcode值来判断对象加入的位置，同时也会与其他加入的对象的hashcode值作比较，如果没有相符的hashcode，HashSet会假设对象没有重复出现。但是如果发现有相同hashcode值的对象，这时会调用equals（）方法来检查hashcode相等的对象是否真的相同。如果两者相同，HashSet就不会让加入操作成功。
• ==与equals的区别
  
  ==是判断两个变量或实例是不是指向同一个内存空间 equals是判断两个变量或实例所指向的内存空间的值是不是相同
  
  ==是指对内存地址进行比较 equals()是对字符串的内容进行比较
  
  ==指引用是否相同 equals()指的是值是否相同
• HashMap的数组长度为什么是必须是2的幂次
  
  散列值用之前还要先做对数组的长度取模运算，得到的余数才能用来要存放的位置也就是对应的数组下标。但源码中这个数组下标的计算方法是“ (n - 1) & hash”。（n代表数组长度）。
  
  因为当length是2的幂，有 hash%length==hash&(length-1)。
  
  且&操作相对于%能够提高运算效率。

TreeSet类

• TreeSet是有序集合，对集合进行遍历时，每个值自动地安排序后的顺序呈现。底层使用红黑树实现。元素必须实现Comparable接口，或调构造函数时传入comparator对象。
• 性能：TreeSet添加元素比添加到HashSet慢。
• TreeSet与HashSet的选择：如果需要排序，再使用TreeSet，因为有额外开销。

SortedSet extends Set ，接口

NavigableSet extands SortedSet， 接口

扩展了SortedSet，具有了搜索匹配元素的方法。

Part3 队列

ArrayDeque implements Deque ，类；LinkedList implements Deque ，类

• 以上两个类实现了双端队列，并都可无限长度。ArrayDeque默认初始容量16。
• java.util.Queue 方法
  • 入队 add/offer 抛异常/返回false
  • 出队 remove/poll 抛异常/返回null
  • 获得队首元素 element/peek 抛异常/返回null
• java.util.deque 方法
  • addFrist/addLast
  • 其他形式同上

PriorityQueue类

• 优先队列，底层实现堆。。堆是一个可以自我调整的二叉树，对堆执行add和remove操作，可以让最小的元素移动到根，而不必花费时间对元素进行排序。
• 优先级队列中元素必须实现Comparable接口，或构造器中提供实现了Comparator接口的对象。
• 使用优先级队列的典型示例是任务调度。

Part* 哈希表、红黑树、堆时间复杂度

哈希表：查找、插入、删除均为O(1)

堆：得到最大值最小值O(1)、插入删除O(logn)

红黑树：查找、插入、删除均为O(logn)

9.3 映射

基本操作

• get、put、containsKey

遍历map

scores.foreach(
    (k, v)->{
       //do something with k,v
    }
);

更新value？？？

counts.merge(word,1,Integer::sum);

完成+1操作。word原来不存在也可以处理，不会出错。

映射的视图：是实现了Collection接口或某个子接口的对象。

Set<K> keySet()   //key集合
Collection<V> values() //value集合
Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()  //key value 集合

例

Set<String> keys=map.keySet();