Java List

List是一个接口，实现类常用的有 ArrayList,LinkedList和Vector，均在java.util包中，均为可伸缩数组，即可以动态改变长度的数组。

数组

数组是在内存中存储相同数据类型的连续的空间 -----声明一个数组就是在内存空间中划出一串连续的空间

  1. 数组名代表的是连续空间的首地址
  2. 通过首地址可以依次访问数组所有元素
  3. 元素在数组中的排序叫做下标从零开始
  4. 数组长度一旦声明,不可改变不可追加
    数组可以直接使用下标进行索引，而ArrayList,LinkedList和Vector不可以
int[] arr={12,3,4,8,5,6,6,7,8,8,9,8};
int[]  arr1=new int[3];
arr1[0] = 3;

ArrayList

基于数组实现的的， 根据容量大小利用Arrays.copyOf方法实现动态扩容。JVM为其分配连续的内存空间，ArrayList可以进行动态的扩容，默认初始化容量为10(默认空的构造函数new ArrayList())，也可以new ArrayList(int initialCapacity)自定义初始化容量。

创建

//使用Arrays.asList方法
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(Arrays.asList("o1", "o2"));
//使用生成匿名内部内进行初始化:
ArrayList<String> obj = new ArrayList<String>() {
    {
        add("1");
        add("2");
 
    }
};
//常规方式
ArrayList<T> obj = new ArrayList<T>();
obj.add("o1");
obj.add("o2");
//使用Collections.ncopies(通过复制)
int count = 5;
String element = "hello";
ArrayList<String> obj = new ArrayList<String>(Collections.nCopies(count, element));

增删改查搜add、remove、set、get、contains、indexOf、lastIndexOf

// 创建一个空的ArrayList对象list，list用来存放String类型的数据
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
 // 增加元素到list对象中
list.add("Item1");
list.add("Item2");
list.add(2, "Item3"); // 在第n=2个元素后面添加元素
// 显示数组链表中的内容
System.out.println("The arraylist contains the following elements: "+ list);
// 检查元素的位置
int pos = list.indexOf("Item2");
System.out.println("The index of Item2 is: " + pos);

// 检查数组链表是否为空
boolean check = list.isEmpty();
System.out.println("Checking if the arraylist is empty: " + check);

// 获取链表的大小
int size = list.size();
System.out.println("The size of the list is: " + size);

// 检查数组链表中是否包含某元素
boolean element = list.contains("Item5");
System.out.println("Checking if the arraylist contains the object Item5: "+element);

// 获取指定位置上的元素
String item = list.get(1);
System.out.println("The item is the index 1 is: " + item);

// 替换元素
list.set(1, "NewItem");
System.out.println("The arraylist after the replacement is: " + list);

// 移除元素
// 移除第0个位置上的元素
list.remove(0);

// 移除第一次找到的 "Item3"元素
list.remove("Item3");

System.out.println("The final contents of the arraylist are: " + list);

//将list2中的全部数据添加到list1中
list1.addAll(list2); 
//将list2中的全部数据添加到list1中的第2个元素之后。
list1.addAll(2,list2); 
//按照集合同时删除多个数据
list.removeAll(list2);
//清空list
list.clear();
// 转换 ArrayList 为 Array
String[] simpleArray = list.toArray(new String[list.size()]);
System.out.println("The array created after the conversion of our arraylist is: " + Arrays.toString(simpleArray));

遍历

// 遍历arraylist中的元素

// 第1种方法: 循环使用元素的索引和链表的大小
System.out.println("Retrieving items with loop using index and size list");
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    System.out.println("Index: " + i + " - Item: " + list.get(i));
}

// 第2种方法:使用foreach循环
System.out.println("Retrieving items using foreach loop");
for (String str : list) {
    System.out.println("Item is: " + str);
}

// 第三种方法:使用迭代器
// hasNext(): 返回true表示链表链表中还有元素
// next(): 返回下一个元素
System.out.println("Retrieving items using iterator");
Iterator<String> iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()) {
    System.out.println(iterator.next());
}

LinkedList

LinkedList 实现了List 接口，能对它进行列表操作。
LinkedList 实现了Deque 接口，即能将LinkedList当作双端队列使用。
LinkedList 实现了Cloneable接口，能克隆。

创建

//常规方法
LinkedList<String> linkedList1 = new LinkedList<>();
System.out.println(linkedList1);
//使用Arrays.asList()方法
String[] arr = {"H", "E", "L", "L", "O"};
LinkedList<String> linkedList2 = new LinkedList<>(Arrays.asList(arr));
System.out.println(linkedList2);

LinkedList类中定义了3个变量size，first和last，其add、remove、set、get、contains、indexOf、lastIndexOf方法与ArrayList的用法基本相同
但是LinkedList中定义了getFirst、getLast、removeFirst、removeLast方法

//增
public boolean add(E e)，链表末尾添加元素，返回是否成功；
public void add(int index, E element)，向指定位置插入元素；
public boolean addAll(Collection<? extends E> c)，将一个集合的所有元素添加到链表后面，返回是否成功；
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c)，将一个集合的所有元素添加到链表的指定位置后面，返回是否成功；
public void addFirst(E e)，添加到第一个元素；
public void addLast(E e)，添加到最后一个元素；
public void push(E e)，与addFirst方法一致。
public boolean offer(E e)，向链表末尾添加元素，返回是否成功；
public boolean offerFirst(E e)，头部插入元素，返回是否成功；
public boolean offerLast(E e)，尾部插入元素，返回是否成功；

//删
public void clear()，清空链表；
public E removeFirst()，删除并返回第一个元素；
public E removeLast()，删除并返回最后一个元素；
public boolean remove(Object o)，删除某一元素，返回是否成功；
public E remove(int index)，删除指定位置的元素；
public E poll()，删除并返回第一个元素；
public E remove()，删除并返回第一个元素；
public E pollFirst()：删除并返回头。
public E pollLast()：删除并返回尾。
public E pop()：和removeFirst方法一致，删除头。

//改
public E set(int index, E element)，设置指定位置的元素；

//查
public boolean contains(Object o)，判断是否含有某一元素；
public E get(int index)，返回指定位置的元素；
public E getFirst(), 返回第一个元素；
public E getLast()，返回最后一个元素；
public int indexOf(Object o)，查找指定元素从前往后第一次出现的索引；
public int lastIndexOf(Object o)，查找指定元素最后一次出现的索引；
public E peek()，返回第一个元素；
public E element()，返回第一个元素；
public E peekFirst()，返回头部元素；
public E peekLast()，返回尾部元素；

注意使用peek和get方式获取元素不会删除，而poll，pop，remove删除并返回

Vector

创建了一个Vector类的对象后，可以往其中随意插入不同类的对象，即不需顾及类型也不需预先选定向量的容量，并可以方便地进行查找

创建

public vector()
public vector(int initialcapacity,int capacityIncrement)
public vector(int initialcapacity)

使用第一种方法系统会自动对向量进行管理，若使用后两种方法，则系统将根据参数，initialcapacity设定向量对象的容量（即向量对象可存储数据的大小），当真正存放的数据个数超过容量时。系统会扩充向量对象存储容量。
参数capacityincrement给定了每次扩充的扩充值。当capacityincrement为0的时候，则每次扩充一倍，利用这个功能可以优化存储。

增删改查搜

//增
void add(int index, Object element) 
boolean add(Object o) 
boolean addAll(Collection c) 
boolean addAll(int index, Collection c) 
void addElement(Object obj) 
void insertElementAt(Object obj, int index) 
//注意add与addElement的区别是是否有返回值
//删
Object remove(int index)
boolean remove(Object o) 
boolean removeAll(Collection c) 
void removeAllElements() 
protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex)
//改
Object set(int index, Object element)
//查
Object get(int index) 
boolean contains(Object elem) 
boolean containsAll(Collection c) 
Object elementAt(int index) 
Object firstElement() 
int indexOf(Object elem) 
int indexOf(Object elem, int index)
Object lastElement() 
int lastIndexOf(Object elem) 
int lastIndexOf(Object elem, int index)

Stack

栈是Vector的一个子类，它实现了一个标准的后进先出的栈。堆栈只定义了默认构造函数，用来创建一个空栈。 堆栈除了包括由Vector定义的所有方法，也定义了自己的一些方法。

//测试堆栈是否为空。
boolean empty() 
//查看堆栈顶部的对象，但不从堆栈中移除它。
Object peek( )
//移除堆栈顶部的对象，并作为此函数的值返回该对象。
Object pop( )
//把项压入堆栈顶部。
Object push(Object element)
//返回对象在堆栈中的位置，以 1 为基数。
int search(Object element)

总结

image.png

ArrayList和Vector都是基于数组来实现的，它们会在内存中开辟一块连续的空间来存储，由于数据存储是连续的，因此，它们支持用下标（即get(int index)）来访问元素，同时索引数据的速度比较快。但是在插入元素时需要移动容器中的元素，所以对数据的插入操作执行的比较慢。ArrayList和Vector都有一个初始化的容量的大小，当里面存储的元素超过这个大小的时候就需要动态地扩充它们的存储空间。为了提高程序的效率，每次扩充容量，不是简单地扩充一个存储单元，而是一次增加多个存储单元。Vector默认扩充为原来的2倍（每次扩充空间的大小是可以设置的），而ArrayList默认扩充为原来的1.5倍（没有提供方法来设置空间扩充的方法）。

LinkedList是采用双向列表来实现的，对数据的索引需要从列表头开始遍历，因此用于随机访问则效率比较低。但是插入元素时不需要对数据进行移动，因此插入效率较高。同时，LinkedList是非线程安全的容器。
ArrayList与Vector最大的区别就是synchronization的使用，没有一个ArrayList的方法是同步 的，而Vector的绝大多数方法（例如add、insert、remove、set、equals、hashcode等）都是直接或者间接同步的，所以Vector是线程安全的，ArrayList不是线程安全的。正是由于Vector提供了线程安全的机制，其性能上也要略逊于ArrayList。

当对数据的主要操作为索引或只在集合的末端增加、删除元素时，使用ArrayList或Vector效率比较高；当对数据的操作主要为指定位置的插入或删除操作时，使用LinkedList效率比较高；当在多线程中使用容器时（即多个线程会同时访问该容器），选Vector较为安全。

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