1.集合

1.1集合的概述

1.java集合框架
List , Set, Map都是接口，前两个继承至Collection接口，Map为独立接口。

Set接口的实现类：HashSet，LinkedHashSet，TreeSet

List接口的实现类：ArrayList，Vector，LinkedList

Map接口的实现类：Hashtable，LinkedHashMap，HashMap，TreeMap

Collection接口下还有个Queue接口，有PriorityQueue类
（来自于网络图片）

2.集合和数组的区别
（1）长度：
数组：长度固定
集合：长度可变
（2）内容：
数组：可以是基本类型，也可以是引用类型
集合：只能是引用类型
（3）元素内容
数组：只能存储同一类型的元素
集合：可以储存不同类型的元素

3.collection集合的通用方法：

1.在集合末尾添加元素
boolean add（E e）

2.若本类集合中有与o的值相等的元素，则删除该元素，并返回true
boolean remove(Object o)

3.删除本类集合中的所有元素
void clear()

4.判断集合中是否包含某元素
boolean contains(Object o)

5.判断集合是否为空
boolean isEmpty()

6.返回集合中的元素个数
int size()

7.将一个类集合中的所有元素添加到另一个集合中
boolean addAll(Collection <?extends E> c)

8.返回一个包含本类集合中所有元素的数组，数组类型为Obejct[]
Object[] toArray()

9.迭代器，集合的专用遍历方式
Iterator iterator()

1.2Collection集合的分类

Colletion集合接口下分为List接口和Set接口，两者继承于Collection
接口。

1.2.1List接口

List接口的特点是：元素按照进入的先后顺序保存，是有序的，并且元素可以重复。
List的特有功能：

1.在制定位置添加元素
void add(int index, E element)

2.根据指定索引删除元素，并返回该元素
E remove(int index)

3.把指定索引位置的元素替换为指定的值，返回替换前的值
E set(int index, E element)

4.返回指定元素在集合中第一次出现的索引
int indexOf(Obejct o)

5.获取指定位置的元素
E get(int index)

6.列表迭代器
ListIteraror listIterator()

7.截取集合
List subList(int fromIndex, int toIndex)

1.ArrayList：
ArrayList是List接口的一种实现类，相当于是一种动态数组，ArrayList在内存中分配连续的内存空间，它的底层数据结构是数组，数组的特点是每个元素都有自己对应的下标，因而，使用ArrayList访问元素的时候是非常方便的，但是如果进行插入或删除操作时，会存在大量挪位置和分配多余空间的操作，对计算机的性能消耗较大，因而，插入或删除元素较慢。
代码演示：

/**
* @Description  ArrayList 顺序表（动态数组）
* @date 2020/5/27
*/
public class ArrayList<T> implements List<T>{
/**
* 默认初始容量
*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
/**
* 默认源数据扩容率
*/
private static final float DEFAULT_EXPAND_RATE = 1.5F;
/**
* 核心源数据
*/
private Object[] elementData;
/**
* 常量空数组
*/
private final Object[] EMPTY_DATA = {};
/**
* 数组拷贝的临时记录点
*/
private Object[] copy = EMPTY_DATA;
/**
* 新元素起始位置，当前数组中元素的数量
*/
private int size;

public ArrayList(){
this(DEFAULT_CAPACITY);
}

public ArrayList(int initCapacity){
if(initCapacity==0){
elementData = EMPTY_DATA;
}else if(initCapacity>0){
elementData = new Object[initCapacity];
}else{
System.err.println("初始化容量错误：initCapacity "+initCapacity);
}
}

private void ensureCapacity(int needCapacity){
int expandCapacity = needExpand(needCapacity);
if(expandCapacity<=0){
return;
}
final int newCapacity = (int)Math.ceil((elementData.length+expandCapacity)*DEFAULT_EXPAND_RATE);
copy = elementData;
elementData = new Object[newCapacity];
System.arraycopy(copy,0,elementData,0,size);
copy = EMPTY_DATA;
}

private int needExpand(int needCapacity){
return needCapacity - (elementData.length-size);
}

@Override
public int size() {
return size;
}

@Override
public boolean isEmpty() {
return size==0;
}

@Override
public Object[] toArray() {
return Arrays.copyOf(elementData,size);
}

@Override
public int indexOf(T t) {
for (int i = 0; i < size; i++) {
if(elementData[i].equals(t)){
return i;
}
}
return -1;
}

@Override
public int lastIndexOf(T t) {
for (int i = size-1; i >= 0; i--) {
if(elementData[i].equals(t)){
return i;
}
}
return -1;
}

@Override
public boolean contains(T t) {
return -1 != indexOf(t);
}

@Override
public void add(T t) {
ensureCapacity(1);
elementData[size++] = t;
}

@Override
public void add(T[] arr) {
ensureCapacity(arr.length);
System.arraycopy(arr,0,elementData,size,arr.length);
size += arr.length;
}

@Override
public void add(List<T> list) {
add((T[])list.toArray());
}

@Override
public T remove(int index) {
if(index<0 || index>=size){
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("index out of bounds : "+index);
}
T t = (T)elementData[index];
for (int i = index; i <size-1 ; i++) {
elementData[i] = elementData[i+1];
}
elementData[--size] = null;
return t;
}

@Override
public boolean remove(T t) {
int index = indexOf(t);
if(-1==index){
return false;
}
remove(index);
return true;
}

@Override
public T get(int index) {
if(index<0 || index>=size){
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("index out of bounds : "+index);
}
return (T)elementData[index];
}

@Override
public void sort(boolean ascend, Comparator<T> comparator) {
if(null==elementData || elementData.length<=1) return;
if(null==comparator) throw new NullPointerException("comparator null pointer exception");
Arrays.sort((T[])elementData,0,size-1,comparator,ascend);
}

//匿名内部类 ：接口和抽象类不能直接实例化，但是可以通过匿名内部类实例化
@Override
public Iterator<T> iterator() {
return new Iterator<T>() {
private int index = -1;

@Override
public boolean hasNext() {
return ++index<size;
}

@Override
public T next() {
return (T)elementData[index];
}

@Override
public T remove() {
T t = next();
ArrayList.this.remove(index);
index--;
return t;
}
};
}
}

2.LinkedList：
LinkedList：是List接口的一种实现类，本质上是一种链表的形式，根据链表的形式不同又分为单链表和双链表，LinkedList分配的空间是不连续的，不具备数组有下标的特征，因而，在访问元素的时候性能较慢，但是因为链表中的每个节点都是独立的关系，因而在执行插入或删除操作的时候较快，无序分配多余的空间，需要多少节点就分配多少空间，性能较高。
LinkedList的特有功能：

添加：
addFirst()
addLast()
删除：
removeFirst()
removeLast()
获取：
getFirst()
getLast()

代码演示：（双向链表）

/**
* @Description  //双向链表
* @date 2020/6/2
*/
public class LinkedList<T> implements List<T> {

/**
* 隐藏在内部的节点：内部类
* @param <T>
*/
//匿名内部类，节点类
private class Node<T> {  //节点类型的类
Node<T> prev; //节点的上一个引用
T t;  //节点值的引用
Node<T> next;//节点的下一个引用

//既没有前节点，又没有后节点
public Node(T t) {
this(null,t,null);
}

//有前节点，没有后节点
public Node(Node<T> prev, T t) {
this(prev, t, null);
}

//有后节点，但是没有前节点
public Node(T t, Node<T> next) {
this(null,t,next);
}

//既有前节点，又有后节点
public Node(Node<T> prev, T t, Node<T> next) {
this.prev = prev;
this.t = t;
this.next = next;
}
}

/**
* 根节点
*/
private Node<T> root;
/**
* 当前节点
*/
private Node<T> curr;

/**
* 当前集合中元素的数量
*/
private int size;

public LinkedList() {
}

public LinkedList(T t) {
add(t);
}

@Override
public int size() {
return size;
}

@Override
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}

@Override
public Object[] toArray() {
Object[] objs = new Object[size];
Iterator<T> it = iterator();
int count = 0;
while(it.hasNext()){
objs[count++] = it.next();
}
return objs;
}

@Override
public int indexOf(T t) {
Iterator<T> it = _iterator(true);
int count = -1;
while(it.hasNext()){
count++;
if(it.next().equals(t)){
return  count;
}
}
return -1;
}

@Override
public int lastIndexOf(T t) {
Iterator<T> it = _iterator(false);
int count = size;
while(it.hasNext()){
count--;
if(it.next().equals(t)){
return count;
}
}
return -1;
}

@Override
public boolean contains(T t) {
return -1 != indexOf(t);
}

@Override
//向链表中添加元素
public void add(T t) {
if (size == 0) { //判空，链表中没有添加元素
root = new Node<>(t);
curr = root;  //链表中没有添加元素，后一个即当前添加的元素curr就是根节点root本身
} else {
//双向链表
Node<T> temp = new Node<>(curr, t); //将新增节点temp的前置引用指向curr的内容t
curr.next = temp;    //将curr的后置引用指向新添加的节点temp
curr = temp;  //现在temp就是原来的curr
}
size++;
}

@Override
//向链表中添加数组（即逐个添加元素）
public void add(T[] arr) {
if (null == arr) return; //判空
for (T t : arr) {
add(t);  //调用添加元素的方法
}
}

@Override
//向链表中添加集合（即逐个添加数组）
public void add(List<T> list) {
if (null == list) return;
add((T[]) list.toArray());  //强转，调用添加数组的方法
}

private Iterator<T> getByIndex(int index){
if(index<0 || index>=size){
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("index out of bounds:"+index);
}
Iterator<T> it = _iterator(true);
while(it.hasNext()){
if (index-- == 0){
return it;
}
}
return null;
}

@Override
public T remove(int index) {
return getByIndex(index).remove();
}

@Override
public boolean remove(T t) {
boolean removed = false;
Iterator<T> it = _iterator(true);
while(it.hasNext()){
if (it.next().equals(t)){
it.remove();
if(!removed){
removed = true;
}
}
}
return removed;
}

@Override
public T get(int index) {
return getByIndex(index).next();
}

@Override
public void sort(boolean ascend, Comparator<T> comparator) {

}

private Iterator<T> _iterator(boolean forward){
return new Iterator<T>() {
private Node<T> temp;
private boolean first = true;

@Override
public boolean hasNext() {
temp = first ? (forward ? root : curr):(forward ? temp.next : temp.prev);
if (first){
first = false;
}
return null != temp;
}

@Override
public T next() {
return temp.t;
}

@Override
public T remove(){
T t = temp.t;
Node<T> prev = temp.prev;
Node<T> next = temp.next;

if(null !=prev){
prev.next = next;
temp.prev = null;
}else{ //如果删除的是第一个
root = next;
if(forward) {
first = true;
}
}
if (null != next){
next.prev = prev;
temp.next = null;
}else { //如果删除的是最后一个
curr = prev;
if (!forward) {
first = true;
}
}
if(!first){
temp = forward ? prev : next;
}
size--;
return t;
}
};
}

@Override
public Iterator iterator() {
return _iterator(true);

}
}

3.Vector
Vector:底层数据结构是数组，查询快，增删慢，线程安全，效率低，可以存储重复元素

总结：
1.ArrayList底层数据结构是数组，查询快，增删慢；LinkedList底层结构是链表，查询慢，增删快
2.ArrayList最常用，线程不安全，在查询时效率高；LinkedList线程不安全，但是在增删时，效率高
3.综上所述，在不考虑线程安全的前提下，需要随机快速访问元素时使用ArrayList；插入、删除操作较多时使用LinkedList。

1.2.1Set接口

Set接口的特点是：元素是无序的，仅接受一次该元素，元素不可重复，是唯一的，并做内部排序