集合框架

Posted 2020-09-30 凯哥学堂

公孙少典

1.链表集合

什么链表集合？
链表集合分为单链集合和双链集合，其中这里的“链”字表示引用的意思，那单链也可以叫单引用集合？双链也可以叫双引用集合？这说明链表里面除了存值以外还存了引用吗？那这个引用是什么的引用呢？
为啥要搞链表集合？
我们知道数组存值是有长度限制的，但是我们的数组集合已经解决了无限制长度问题，且能存所有的对象了，为啥还要链表集合？
数组集合虽然能够无限制存储，不停的扩展存储来实现无限制，但是它是不太方便在头、尾、中间进行删除、插入、修改等操作，这就是数组集合的缺点了，修改不灵活，虽然数组集合的添加、修改的速度快一点，但是不灵活，所以我们想做一种可以灵活修改，想加长就加长、想缩短就缩短，能随意的在头、尾、中间进行插入、删除、修改操作的一个集合，也就是为了搞一个灵活的集合出来。
链表集合很灵活，但是修改的速度稍微比数组集合慢一丢丢。
链表的算法的实现：同样离不开数组的，链表可以想象成链条，链条的优点：想加长就加长、想缩短就缩短，想更换其中某个坏的就随意【学Java，到凯哥学堂kaige123.com】更换其中的坏的节点。
单链集合实现原理：

单链集合的实现是使用长度为2的数组，分别存储数据和引用，其中这个引用是对下家数组的引用，单链集合只能从上家找下家，无法从下家找上家。
双链集合原理：

双链集合既可从上家找下家，也可从下家找到上家，在集合的头部、尾部、中间插入、删除、修改都很方便。
双链代码实现：

由上可知，我们用长度为3的数组来存储对象，链表这个东西是要有头部和尾部的，定义两个Object[]数组，分别为头部和尾部节点，其中头部应该存第一次存入的对象，且它应该是保持不动的，而尾部，则会随着一个个不断存入的对象而往下移动。

第一次存入第一个对象的时候，head是null的，建一个数组，值为要存的obj，此时上家和下家的引用都不知道，都是null，然后呢因为只有一个值，所以head和tail都是指向这个数组的。
当后续存入的值的时候，head就不是null了，此时要新建一个长度为3的数组来存新的值，新建的数组为objs，它的值是obj，此时可以知道它的上家是tail，而它的下家不知道则是null，此外，还知道tail的下家是新存入的objs，所以tail[2]=objs，把这两层引用关系表达出来后呢，因为新存入了对象，所以尾部是要往下移动的，所以tail=objs，新存入的对象就成了新的尾部了。这就完成了。
链表的实现，最重要的就是搞清楚各个节点之间的引用关系，当一个对象失去了引用的时候，也就相当于被删除了，gc会回收它的。
关于LinkedList和ArrayList的效率问题，可以使用飞行器来检测的，ArrayList的修改速度是要比LinkedList快的，但是LinkedList更加灵活，至于内存消耗和cpu消耗相差不大，linkedList的cpu消耗会稍微少点。
向后添加的方法addLast(Object obj)
这个方法实现的话就可以直接调用add方法了，因为add就是向后添加的啊：

添加到前面的方法addFirst(Object obj)
这个方法是在头部的地方加入一个值，实现代码如下：

向前添加的方法，如果是第一次存入对象，则向前添加和add的性质一样，直接调用add方法，如果不是第一次存入对象，则要新建一个数组objs存值，并且放在头部的前面，此时知道的引用关系为：objs的下家是head，head的上家是objs，把两层关系表达完后，objs成为新的头部，完成。
向前删除：removeFirst()

向前删除的时候，看是不是里面没有值，没有值就抛异常，再看看是不是只有一个值，只有一个值的话我们很轻松的把头部和尾部一起置为空，就删除了，如果不止一个值，我们要删除一个头部的话，就要断了所有的其他数组对它的引用，当然这里只有一个下家数组对它有一个向上的引用，而且删了头部，则头部下家就成了新的头部。所以让头部下家成为新的头部，然后再把新的头部的向上引用断开(置空)，这样就完成了。
向后删除代码实现：removeLast()

向后删除的时候，我们先看是不是没有值，没有值就抛异常，再看是不是只有一个值，只有一个值的话，我们就把头部和尾部一起置空，当不止一个值的时候，要删除尾部，我们知道只有尾部的上家对尾部有一个向下的引用，我们的目标是断掉这个引用，可以先把尾部上家变成新的尾部，然后再把新的尾部的向下引用置空，这就完成了。
中间插入方法：add(int index,Object obj)

中间指定下标插入一个对象的时候，我们要先定位，确定在哪个元素的前面插入一个新元素，定位好后，要续上4条引用，然后就算完成，定位需要新建一个数组来存一个个取出来的值，采用while循环，因为不确定次数，需要看条件index==0，在一个一个找的时候，如果出现取出来的objs==null说明，取值的时候，把值取完了，说明index太大了，那就要抛异常了。
当定位完了之后，我们取出来的值(存在objs中)，我们是要在objs前面插入一个对象，那我们要再新建一个数组objs1存要新插入的对象，它的数据对象obj，此时我们知道两条引用关系：就是objs1的上家是objs的上家objs[0]，objs1的下家是objs,所以：Object[] objs1=new Object[]{objs[0],obj,objs};续完这两条引用关系，再续另外两条，我们还知道，objs的上家的新下家是objs1了，并且objs的新上家也是objs1了，把这两条引用续上，那就完成了。
按下标删除方法remove(int index,Object obj):

按下标删除，像这种要进行删除的方法(包括向前删除、向后删除)，最先考虑的是这个链表是不是空的，是的话就抛异常，然后既然不是空的，就看下标是不是删头部，如果是，就调用现存的向前删除，如果不是删头部，就要定位了，定位从头部开始往下撸，所以把head交给申请的暂存取出来的元素的object数组，然后while循环，不知道具体的次数，只能靠条件index==0来进行循环跳出。在循环里面一直把下家取出来，取出下家后，要看看是不是null，如果取着取着变成空了，就要抛异常了，当撸到index为0的时候，我们就成功定位到了我们要删除的元素了，这是要看它是不是尾部，如果是尾部，调用现存的向后删除，如果不是尾部，我们则要先把要删除的元素的上下家取出来，然后把上下家对这个将被删除的引用断开，要断开的引用分别是上家对它的向下引用和下家对它的向上引用，当然这里用不着置空，直接把下家向上引用给上家，上家的向下引用给下家，就把这个元素越过去了，也就完成了。
hasNext()和next()方法，这两个方法用来把链表的所有值打印出来：

hasNext方法和next方法是用来把整个链表打印出来的方法，next用来返回值，hasNext用来判断取出来的对象数组是不是空，不是空就是有值的，我们先看链表是不是空，如果是空，直接false，如果不是空，要看是不是取第一个，取第一个直接把头部给过去，若不是取第一个，则取下家，取出来的下家要防止它是空的，是空的就要false，那剩下的情况就是true了。
ArrayList集合的优点是添加速度很快，LinkedList集合的优点是修改非常灵活，每个集合都有各自的优点的，再使用的时候可以组合起来使用。
链表的好处：由于它的修改非常方便、灵活，而且尽然有删头部，删尾部，头部添加，尾部添加这样的方法，就使得它可以运用到队列中去，可以用来进行排队(队列中的执行顺序是：先来先执行，后来后执行)。
对于队列模式下：队列中如果有非常多的任务，要让任务排队不停的执行，我们可以使用linkedlist来处理，在任务队列中的头部的地方使用removeFirst()方法，不停的把执行完了的任务删除掉，在任务队列的尾部使用addLast方法，不停的往任务队列中添加新的任务，这样我们就可以不停的把任务压入到任务队列中，让任务一个一个不停的去执行。

添加的任务从后面进来，删除的任务从前面出去，这就是一个队列的模型。链表集合的存储方式非常擅长制作队列数据。
2.哈希集合
哈希集合的好处：我们要弄出哈希集合来是有原因的，它是专门做检索的，它的检索的速度非常快，这是它最大的优点，检索速度相当快，非常快能查找到数据。它的缺陷是，添加速度比较慢一些。
检索就是给你一个值，看这个值是否存在这个集合里面。检索的专长就是检索。
检索速度展示：

相比之下，ArrayList的检索速度就慢了很多了

这就是为啥说HashSet的专长是检索了。
原理图：

哈希为什么会有这么快的检索速度呢？原来是原因的，因为它在把值存入数组中时就做了手脚，当然在检索的时候也是有窍门的。
比如，要把”AAA”/”BBB”/”CCC”这三个值存入到一个长度为18的数组中，它就会进行一个处理了它把要存入的所有数据进行一次区域划分，用对象的hashCode值去对数组长度进行取余运算，取余运算得出来的结果是多少就把值挂到相应的下标下面，这样就能保证每个要存入的数据都是在数组长度的范围呢，比如，这里数组长度为18，我们hashCode()%18，这样结果就是0-17，刚好对应数组的所有下标，就相当于把所有要存入的数据进行了一次区域划分，但是要存入的数据有很多个啊？就有可能会导致不同的值算出来的hashCode()%18结果是一样的，那就把不同的值挂到同一个数组下标下面去了。其实不同的值挂到同一个下标下面去也没有关系，它会把后面【学Java，到凯哥学堂kaige123.com】挂过来的值挂到前面的值的下家，形成一个单链，其中第一个值是长度为3的数组存储，它第0个放值，第1个放下家引用，第2个放单链最后一个对象的引用，而后面的值都是长度为2的数组存储，第0个放值，第1个放下家的引用。这样就相当于数组里面存储的是单链集合了。
那哈希检索的时候也是有手段的，比如“BBB”需要进行检索，它会取出“BBB”的hashCode值，去%18，得到一个结果，然后用这个结果直接到对应的区域上去找了，相当于进行了精确定位，但是数组集合来检索的话，他就要从头到尾一个一个去询问的了，这就是为啥数组集合检索这么慢的原因了。
代码实现：
我们首先要申请一个数组，来存值，实际上，真正的哈希集合的数组是可以自动变长的。

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