Java应用7（类集）

晚上不睡觉的周某人2025-04-30 9:48

1. Collection 接口

Collection 是集合框架的根接口，定义了集合的基本操作，如添加、删除、查询元素等。它有两个主要的子接口：List 和 Set。

java

复制代码 
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;

public class CollectionExample {
    public static void main(String[] args) {
        Collection<String> collection = new ArrayList<>();
        collection.add("element1");
        collection.add("element2");
        System.out.println("Collection size: " + collection.size());
        System.out.println("Collection contains 'element1': " + collection.contains("element1"));
        collection.remove("element1");
        System.out.println("Collection size after removal: " + collection.size());
    }
}

上述代码创建了一个 ArrayList 实例，并将其赋值给 Collection 类型的引用变量，展示了 Collection 接口的基本操作。

2. List 接口

List 是一个有序的集合，允许重复元素。它提供了基于索引的访问方式，常见的实现类有：

2.1 ArrayList
  • 特点：基于动态数组实现，支持随机访问，访问速度快，但插入和删除操作效率较低，尤其是在数组中间位置。
  • 使用场景：适用于需要频繁随机访问元素，而插入和删除操作较少的场景。

java

复制代码 
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ArrayListExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("apple");
        list.add("banana");
        list.add(1, "cherry"); // 在指定位置插入元素
        System.out.println("Element at index 1: " + list.get(1));
        list.remove(2); // 删除指定位置的元素
        for (String fruit : list) {
            System.out.println(fruit);
        }
    }
}
2.2 LinkedList
  • 特点：基于双向链表实现，插入和删除操作效率高，尤其是在链表头部和尾部，但随机访问速度较慢。
  • 使用场景：适用于需要频繁进行插入和删除操作，而随机访问较少的场景。

java

复制代码 
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;

public class LinkedListExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new LinkedList<>();
        list.add("apple");
        list.add("banana");
        ((LinkedList<String>) list).addFirst("cherry"); // 在链表头部添加元素
        ((LinkedList<String>) list).addLast("date"); // 在链表尾部添加元素
        System.out.println("First element: " + ((LinkedList<String>) list).getFirst());
        System.out.println("Last element: " + ((LinkedList<String>) list).getLast());
        ((LinkedList<String>) list).removeFirst(); // 删除链表头部元素
        ((LinkedList<String>) list).removeLast(); // 删除链表尾部元素
        for (String fruit : list) {
            System.out.println(fruit);
        }
    }
}
2.3 Vector
  • 特点 ：与 ArrayList 类似，也是基于动态数组实现，但它是线程安全的，不过性能相对较低。
  • 使用场景：适用于多线程环境下需要保证线程安全的场景。

java

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import java.util.List;
import java.util.Vector;

public class VectorExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new Vector<>();
        list.add("apple");
        list.add("banana");
        System.out.println("Vector size: " + list.size());
        for (String fruit : list) {
            System.out.println(fruit);
        }
    }
}

3. Set 接口

Set 是一个不允许重复元素的集合，常见的实现类有：

3.1 HashSet
  • 特点：基于哈希表实现，不保证元素的顺序，插入、删除和查找操作的时间复杂度为 O (1)。
  • 使用场景：适用于需要快速查找元素且不关心元素顺序的场景。

java

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import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class HashSetExample {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new HashSet<>();
        set.add("apple");
        set.add("banana");
        set.add("apple"); // 重复元素，不会被添加
        System.out.println("Set size: " + set.size());
        for (String fruit : set) {
            System.out.println(fruit);
        }
    }
}
3.2 TreeSet
  • 特点：基于红黑树实现，元素会按照自然顺序或指定的比较器顺序进行排序。插入、删除和查找操作的时间复杂度为 O (log n)。
  • 使用场景：适用于需要对元素进行排序的场景。

java

复制代码 
import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;

public class TreeSetExample {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new TreeSet<>();
        set.add("banana");
        set.add("apple");
        set.add("cherry");
        for (String fruit : set) {
            System.out.println(fruit); // 按字母顺序输出
        }
    }
}
3.3 LinkedHashSet
  • 特点：基于哈希表和链表实现，它维护了元素插入的顺序，插入、删除和查找操作的时间复杂度为 O (1)。
  • 使用场景：适用于需要保证元素插入顺序的场景。

java

复制代码 
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Set;

public class LinkedHashSetExample {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new LinkedHashSet<>();
        set.add("banana");
        set.add("apple");
        set.add("cherry");
        for (String fruit : set) {
            System.out.println(fruit); // 按插入顺序输出
        }
    }
}

4. Queue 接口

Queue 用于在处理前保存元素，通常遵循先进先出（FIFO）原则，常见的实现类有：

4.1 LinkedList

LinkedList 不仅实现了 List 接口，还实现了 Queue 接口，可作为队列使用。

java

复制代码 
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class QueueExample {
    public static void main(String[] args) {
        Queue<String> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer("apple");
        queue.offer("banana");
        System.out.println("Head of the queue: " + queue.peek());
        System.out.println("Removed element: " + queue.poll());
        System.out.println("Queue size after removal: " + queue.size());
    }
}
4.2 PriorityQueue
  • 特点：基于优先级堆实现，元素按照优先级进行排序，优先级高的元素先出队。
  • 使用场景：适用于需要根据元素优先级进行处理的场景。

java

复制代码 
import java.util.PriorityQueue;
import java.util.Queue;

public class PriorityQueueExample {
    public static void main(String[] args) {
        Queue<Integer> queue = new PriorityQueue<>();
        queue.offer(3);
        queue.offer(1);
        queue.offer(2);
        while (!queue.isEmpty()) {
            System.out.println(queue.poll()); // 按升序输出
        }
    }
}

5. Map 接口

Map 是一种键值对的映射集合，键不能重复，常见的实现类有：

5.1 HashMap
  • 特点：基于哈希表实现，不保证键值对的顺序，插入、删除和查找操作的时间复杂度为 O (1)。
  • 使用场景：适用于需要快速查找键对应的值的场景。

java

复制代码 
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class HashMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
        map.put("apple", 1);
        map.put("banana", 2);
        System.out.println("Value of 'apple': " + map.get("apple"));
        map.remove("banana");
        for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());
        }
    }
}
5.2 TreeMap
  • 特点：基于红黑树实现，键会按照自然顺序或指定的比较器顺序进行排序。插入、删除和查找操作的时间复杂度为 O (log n)。
  • 使用场景：适用于需要对键进行排序的场景。

java

复制代码 
import java.util.Map;
import java.util.TreeMap;

public class TreeMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> map = new TreeMap<>();
        map.put("banana", 2);
        map.put("apple", 1);
        map.put("cherry", 3);
        for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue()); // 按键的字母顺序输出
        }
    }
}
5.3 LinkedHashMap
  • 特点：基于哈希表和链表实现，它维护了键值对插入的顺序，插入、删除和查找操作的时间复杂度为 O (1)。
  • 使用场景：适用于需要保证键值对插入顺序的场景。
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