进阶JavaSE- List栈队列

Posted 2021-10-25 飞人01_01

在前面，我们讲完了JavaSE的基础语法部分，现在我们就来开始学习JavaSE最后很重要的一部分：集合。这一块，面试官也会经常问到，比如JDK1.8后，HashMap底层是如何实现的…… 话不多说，我们来看一下今天的主题：List。 在讲解List之前，我们先来看一下JavaSE集合的大致框架，分别包含了哪些集合，以及每个集合背后所多余的数据结构是什么。

以上全部就是JavaSE中的所有集合，后面的文章都是围绕这张图进行讲解。

前期文章：

前言- IDEA如何配置？让你敲代码更轻松！

初识Java语言（一）- 基本数据类型及运算符

初识Java语言（二）- 方法以及递归

初识Java语言（三）- 数组

初识Java语言（四）-类和对象

初识Java语言（五）- 包和继承

初识Java语言（六）-多态、抽象类以及接口

初识Java语言（七）- String、StringBuilder和StringBuffer的区别

初识Java语言（八）- 异常

文章目录

• 一、初始泛型（Generic）
• 二、包装类
• 三、Stack
• 四、ArrayList
• 五、LinkedList
• 六、Queue
• 七、Deque

一、初始泛型（Generic）

在前期我们学习JavaSE基础语法部分时，自己写的所有的类，都是固定了里面的元素类型，比如自己写的顺序表时，都是固定了写int类型，这样写本身是没有什么错的。但是不够通用。说的简单一点，假设现在我需要一个double类型的顺序表，只能自己重新在写一个类，很麻烦。

所以Java底层也是考虑到了这个情况，才引入了泛型（Generic）。顾名思义，泛型就是广泛的类型，其语法格式为: <类型>。 用一对尖括号，里面写着的就是类型名，将这个整体写到类的后面，我们才实例化这个类时，就可以给定相应的数据类型，如下：

//具体的使用方法
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();

像上面这样，我们就实例化了一个顺序表，就可以在list里面进行顺序表的相关操作。

泛型，既有泛型类，也有泛型方法。这里我们只是初始泛型，具体的细节，我们会在后面专门来讲解这个。

泛型背后作用时期和背后的简单原理：

• 泛型是作用在编译期间的一种机制，也就是说在运行期间是没有泛型这个概念的。

泛型总结

• 泛型是为了解决某些容器、算法等代码的通用性而引入的，并且能在编译期间做类型检查。
• 泛型是利用Object是所有类的祖先类，并且父类的引用可以指向子类对象的特定而工作。
• 泛型只是编译期间的一种机制，也就是说ArrayList<String> 和ArrayList<Integer>是同一种类型。
• 泛型是Java中一种合法的语法，标志是<>.
• 泛型里面写的类型，必须是引用类型。基本数据类型，应书写相应的包装类。比如：int，写成泛型是<Integer>。

二、包装类

我们都是到java有8种基本数据类型，int、double等等。他们都是基本数据类型，我们前面文章讲过，除了基本数据类型以外，还有一个引用数据类型。而基本数据类型，每一个都有对应的包装类，这个包装类就是引用数据类型的。

如上图，8种基本数据类型所对应的包装类。除了char和int，其余的包装类，都是在原基础之上，将首字母大写即可。每一个包装类中，都有相应的方法可以使用，这里举一个例子：

包装类，能够拿到相应基本数据类型最大值和最小值等等。具体的，可以查看帮助手册。

自动装箱和自动拆箱

装箱：从基本数据类型的数据，转换为包装类的数据。拆箱反之。在使用过程中，java提供了自动机制，，如下代码：

int a = 10;
Integer aa = a; //自动装箱
Integer aaa = (Integer)a; //自动装箱

int b = aa; //自动拆箱
int bb = (int)aa; //自动拆箱

注：自动装箱和自动拆箱只是在编译期间的一种机制。 我们可以通过javap -c 类名进行反编译，查看底层是如何进行编译的。

三、Stack

Stack，是Java底层实现的一个栈。栈的特性：先进后出。

//实例化
Stack<String> stack = new Stack<>();
stack.push("hello world"); //将字符串压入栈
String str1 = stack.peek(); //返回栈顶的元素，并不会删除栈顶元素
String str2 = stack.pop()l //将栈顶元素弹出栈，但是会删除栈顶元素。注意与peek的区别
boolean flag = stack.empty(); //判断栈的是否还有元素

以上就是Stack，最基本的的使用操作。也比较简单，反反复复就是这些操作。

四、ArrayList

ArrayList，底层是一个顺序表，也就是一个数组。那我们来看一下，这个底层大致是怎么实现的？

由图可知，add方法默认是将元素放到数组的最后的！

接下来分析ArrayList的实现：

看图，实例化ArrayList的时候，是赋值了一个空数组。那么为什么在往里面添加元素的时候，没有报异常呢？我们接着来看一下add方法。

add方法：

总结：在实例化ArrayList的时候，调用无参的构造方法，构造的是一个没有容量的空数组，而只有在第一次添加元素的时候，add方法才会进行扩容（1.5倍），然后当ArrayList数组满了之后，add方法就会再次以1.5倍进行扩容。

以下就是ArrayList一些常用的方法：

//常用方法示例
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(2);
list.add(2,3); //在下标为2的位置，插入元素3
System.out.println(list.contains(3)); //查询list中，是否有3这个元素
System.out.println(list.get(2)); //返回下标为2的元素。常用

int index = list.indexOf(3); //返回元素3，在表中第一次出现的位置。返回值是下标
list.remove(index); //删除index位置的元素
int size = list.size(); //返回当前list表中的元素个数

ArrayList中，底层是数组，那么从中间插入、删除元素。都是需要移动数组后面的元素的，跟数组的操作一模一样的。所以ArrayList这种集合，更适合于插入删除少的，但是查询次数比较多的场景。查询时间复杂度O(1)，而插入删除操作时间复杂度O(N)。

五、LinkedList

讲完了ArrayList，现在就来讲解与之对应的LinkedList。LinkedList底层是一个双链表。如下:

双链表应该就不用多说了吧，即可以在头部插入删除，也可以在尾部插入删除。是一种比较灵活的数据结构。我们具体来看一下一些常用的方法：

图中红色框中，是使用LinkedList经常使用到的方法，无需记忆，用多了就记住了。

LinkedList<Integer> list = new LinkedList<>();
list.add(1); //在末尾添加元素
list.addFirst(10); //在头部添加元素
list.addLast(11); //在末尾添加元素
int num1 = list.getFirst(); //拿到队头元素，不会删除
int num2 = list.getLast(); //拿到队尾元素，不会删除

System.out.pritnln(list.contains(11)); //该表中是否有这个元素

//以下几种方法，本质上就是栈和队列中方法
int a = list.peek(); // 返回队头元素，并不删除这个元素
int b = list.peekFirst(); // 返回队头元素，并不删除这个元素
int c = list.peekLast(); //返回队尾元素，并不删除这个元素
int d = list.poll(); //弹出队头元素，并且会删除
int f = list.pollFirst(); //弹出队头元素，并删除
int g = list.pollLast(); //弹出队尾元素，并删除

六、Queue

Queue是Java语言实现的一个队列，满足先进先出的特性。Queue是一个接口类型，不能直接进行实例化，我们需要实例化一个LinkedList，用Queue来引用。二者之间的关系，请看上文中的那个集合图。

Queue<Integer> queue = new LinkedList<>(); 

图中，add方法和offer方法。两个方法都是在队尾加入元素。功能是一样的。在容量已满的情况下，add() 方法会抛出IllegalStateException异常，offer() 方法只会返回 false 。其他的方法，跟上面LinkedList中的方法差不多。remove方法，是删除队头的元素，而不是队尾的元素。队列是满足先进先出的原则的。

七、Deque

Deque，双端队列。也就是说既可以在队头插入和删除，也可以在队尾进行插入和删除。说白了，本质上还是一个LinkedList，只不过这是一个接口，实例化时，还是需要实例LinkedList。

Deque<Integer> deque = new LinkedList<>(); 

具体的方法，还是跟LinkedList差不多，只是可以在队头进行插入和删除，在队尾进行插入和删除。有一些方法名有点差别而已。无非就是add、offer、poll、isEmpty、size等等，以及一些变形的名字。

好啦，本期更新就到此结束啦！这篇文章主要就是介绍了这些集合的一些方法，比较多。各位同学无需记忆，在日常刷算法题的过程中，用多了，也就记住了。

好啦，我们下期见！！！