Java 中的 List —— 有序序列

List 在 java 中是个有序序列：

一、容量

ArrayList 中有一个容量概念，表示基础数组的大小（无参时默认为 10）。在需要的时候（比如 add操作）会自动增加其容量。LinkedList 没有这个概念。

TreeMap 也有容量，默认是 16.

二、改善的 search 方法

LinkedList 与 ArrayList 都很低效O(N)。比如 Collection 的 contain 和 remove 方法而言。他们均花费线性时间。下面对存、取、查找这三类情况进行比较：

• 访问数组中第 n 个数据的时间花费是 O(1) （类似地  HashMap 中通过 key 访问 value，但其存取都是 O(1) ，因为其索引是无序的，而数组是有序的索引），但是要在数组中查找一个指定的数据则是 O(N) 。当向数组中插入或者删除数据的时候，最好的情况是在数组的末尾进行操作，时间复杂度是 O(1) ，但是最坏情况是插入或者删除第一个数据，时间复杂度是 O(N) 。 在数组的任意位置插入或者删除数据的时候，后面的数据全部需要移动，移动的数据还是和数据个数有关所以总体的时间复杂度仍然是 O(N) 。

• 在链表中查找第 n 个数据以及查找指定的数据的时间复杂度是 O(N) ，但是链表插入和删除数据的时间复杂度是 O(1) ，因为只需要调整指针就可以。

• 堆栈实现了一种后进先出的语义 (LIFO) ，可以使用数组或者是链表来实现它。队列实现了先入先出的语义 (FIFO) 。队列也可以使用数组和链表来实现

提高运行效率 O(logn)，可以使用 Collections.binarySearch(List list)，二分法进行查找，需要对原集合/数组进行排序（双枢纽快速排序 O(n log(n))。

注意：

Collections.binarySearch 不支持 Set 集合，因为 HashSet/LinkedHashSet 使用的是哈希表，查询值（的位置/是否存在）只需要 比较哈希值，时间效率是 O(1)。因此不需要二分搜索法查找。

arrayList.add(311);
arrayList.add(233);
arrayList.add(999);
arrayList.add(777);

arrayList.sort((o1, o2) -> o1 - o2);

int index = Collections.binarySearch(arrayList, 777);
if (index >= 0) {
    System.out.printf("找到了，索引为%s", index);
}

三、改善的 remove 方法（此方法对 ArrayList 无效，ArrayList 由于 remove 会改变数组结构，结构重组将花费大量时间。）

foreach 增强 for循环，抛异常

public static void removeEvensVer2(List<Integer> lst) {
    for(Integer x : lst) {
        if (x % 2 == 0)
            lst.remove(x);
    }
}

抛异常
 java.util.ConcurrentModificationException

正的 for 循环，这会删除下标为偶数的元素，因为每次删除后，后面的元素的下标全部减1，相当于元素位置全部左移一位，再次删除时，会跳过一个元素进行删除。

for(int i = 0;i < list.size();i++){
            list.remove(i);
}

倒的 for循环（全部删除）

for(int i = list.size()-1 ;i >= 0 ;i--){
            list.remove(i);
}

新建一个要删除的List，最后一起删除。list.removeAll(deleteList)。

使用 while循环（但是这个方法对于 LinkedList 来说有几个糟糕的操作：1，使用 get方法，去遍历，在遍历的时候 get也花费线性时间。2，remove 同理，remove方法本身也花费线性时间）

 public static void removeEvensVer1(List<Integer> lst) {
        int i = 0;
        while (i < lst.size())
            if (lst.get(i) % 2 == 0)
                lst.remove(i);
            else
                i++;
    }

迭代器自带的 remove 处理 LinkedList：

当迭代到其节点时处理 remove 该节点的元素，仅花费常数时间。此外，LinkedList 除了 Collection 借口提供的 iterator方法之外， 还有扩展的 listIterator()  返回一个扩展接口 ListIterator<E>，具有 hasPrevious()　　pevious()　　add(Anytype x)　　set(AnyType newVal) 方法。主要方便从末尾向前迭代，和在迭代时添加和改变值（对于 LinkedList 改变和添加值花费较少。）

public static void removeEvensVer3(List<Integer> lst) {
    Iterator<Integer> itr = lst.iterator();
    while (itr.hasNext())
        if (itr.next() % 2 == 0)
            itr.remove();
}

四、排序

对于有序序列，可以使用 Collections.sort(List<T> list, Comparator<? super T> c) 按照自己的要求进行排序。

对于 TreeSet/TreeMap 基于红黑树数据结构，可以按照元素的自然顺序，或者创建 set 时提供的 Comparator 进行排序。

五、 ArrayList 与 LinkedList、Array 的区别

Array 固定长度，可以包含 primitives 基础类型与对象了；

ArrayList 基于数组结构，是大小可变数组的实现。ArrayList 只能包含 对象，可以使用泛型；

LinkedList 基于双向链表结构，List 接口的链接列表实现。实现所有可选的列表操作，并且允许所有元素（包括 null）。除了实现 List 接口外，LinkedList 类还为在列表的开头及结尾 get、remove 和 insert 元素提供了统一的命名方法。这些操作允许将链接列表用作堆栈、队列或双端队列 （实现了 Queue 与 Deque 接口）。