Java中List、Set、Map的區(qū)別和實現(xiàn)方式

List

• List 是一個有序的集合，即元素按照插入的順序進行排序，可以有重復的元素。
• 因為是有序的，所以可以根據(jù)下標來獲取元素或者遍歷整個集合內(nèi)的元素。
• 常用的實現(xiàn)類包括 ArrayList 和 LinkedList。

ArrayList

• 底層是基于數(shù)組實現(xiàn)的，在內(nèi)部維護了一個 Object[] 數(shù)組。
• 當需要添加元素時，首先檢查數(shù)組是否已滿，如果未滿，就直接在后面添加元素，否則需要通過擴容數(shù)組的方式來增加容量。
• 由于數(shù)組長度固定且數(shù)組內(nèi)的元素是連續(xù)的，因此查詢某個元素的時間復雜度為 O(1)，而添加或刪除元素的時間復雜度為 O(n)（需要移動后面的元素）。

LinkedList

• 底層是基于鏈表實現(xiàn)的，每個節(jié)點包含一個元素和指向下一個節(jié)點的引用。
• 當需要添加(尾部添加O(1))或刪除(刪除頭結(jié)點或者使用 iterator 的 remove 方法 O(1))元素時，只需要修改相鄰節(jié)點之間的引用，不需要對其他元素進行移動。這使得 LinkedList 在添加或刪除元素方面比 ArrayList 更快。
• 由于沒有連續(xù)的內(nèi)存，并且需要遍歷整個鏈表才能找到指定元素，因此查詢某個元素的時間復雜度為 O(n)，而添加或刪除元素的時間復雜度為 O(1)。

Set

• Set 是一個不允許有重復元素的集合，元素沒有特定的順序。
• 可以用來判斷某個元素是否在集合￥￥現(xiàn)過。
• 常用的實現(xiàn)類包括 HashSet 和 TreeSet。

HashSet

• 底層是基于 HashMap 來實現(xiàn)的，內(nèi)部維護了一個 HashMap 實例作為其成員變量。
• 添加元素時，將元素作為 key 存儲在 HashMap 中，value 為一個固定的常量對象。
• 由于 HashMap 底層使用了哈希表，因此可以快速查找某個元素是否已存在集合中，時間復雜度為 O(1)。
• 不保證遍歷順序，也不保證插入順序。

TreeSet

• 底層是基于紅黑樹實現(xiàn)的，每個元素都必須實現(xiàn) Comparable 接口或向構(gòu)造函數(shù)傳遞一個 Comparator 對象。
• 每個節(jié)點對應一個元素，且每個節(jié)點具有以下性質(zhì)：
• 如果一個節(jié)點有左子節(jié)點，則左子節(jié)點上的所有元素都比該節(jié)點上的元素?。?/li>
• 如果一個節(jié)點有右子節(jié)點，則右子節(jié)點上的所有元素都比該節(jié)點上的元素大；
• 左右子樹自身都是一棵二叉搜索樹。
• 由于 TreeSet 底層采用了紅黑樹，因此平均情況下添加元素、刪除元素、查找元素的時間復雜度都為 O(logn)。
• 確保元素按升序排列，或者在創(chuàng)建時通過傳遞 Comparator 實例來自定義排序方式。

Map

• Map 是一個鍵值對映射的集合，允許鍵和值都可以為 null，但鍵不能重復，值可以重復。
• 可以用于存儲一些關(guān)聯(lián)性比較強的數(shù)據(jù)對象，例如電話簿、字典等。
• 常用的實現(xiàn)類包括 HashMap 和 TreeMap。

HashMap

• 底層也是基于哈希表來實現(xiàn)的，內(nèi)部維護了一個數(shù)組，每個元素都是一個鏈表或樹的首節(jié)點，用于解決哈希沖突。
• 添加元素時，會根據(jù) key 的 hash 值進行散列，然后找到對應的數(shù)組位置，如果該位置上已經(jīng)存在元素，則以鏈表或樹結(jié)構(gòu)的形式將其插入。
• HashMap 可以快速查找某個 key 對應的 value 是否存在集合中，時間復雜度為 O(1)（如果哈希函數(shù)設計得好）。
• 遍歷順序和插入順序都不保證。

TreeMap

• 底層是基于紅黑樹實現(xiàn)的，每個鍵值對都被封裝成一個 Entry 對象，按照鍵的自然順序或指定 Comparator 排序。
• TreeMap 中的所有元素都保證按照排序規(guī)則排列，在遍歷 TreeMap 時可以獲得有序的鍵值對列表。
• 添加、刪除、查找元素的時間復雜度都為 O(logn)，其中 n 表示元素個數(shù)。
• TreeMap 可以自定義排序方式，并且支持限制只允許包含實現(xiàn)了 Comparable 接口的鍵類型。

總結(jié)

List

List是Java集合框架中最基本和最常用的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它是有序集合，可以允許重復的元素。List提供了按照索引來插入、刪除和獲取指定位置上的元素等操作。

Java中List有很多實現(xiàn)類，比較常用的有：

• ArrayList：基于數(shù)組實現(xiàn)，以及動態(tài)擴容。
• LinkedList：基于鏈表實現(xiàn)，適合于頻繁添加、刪除元素操作。

Set

Set也是Java集合框架中的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它是由不同元素組合而成的無序集合，不允許有重復元素。Set的主要目的是為了消除重復元素。

Java中Set的實現(xiàn)類有：

• HashSet：基于哈希表實現(xiàn)，可快速判斷對象的唯一性。
• TreeSet：基于紅黑樹實現(xiàn)，可以對元素排序并保證元素唯一性。
• LinkedHashSet：基于哈希表和鏈表實現(xiàn)，保留插入時順序并保證元素唯一性。

Map

Map也是Java集合框架中最常用的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它是由鍵值對組成的集合，每個鍵只能出現(xiàn)一次，而且每個鍵只能映射到一個值。

Java中Map有很多實現(xiàn)類，比較常用的有：

• HashMap：基于哈希表實現(xiàn)，以鍵值對的形式進行存儲和訪問。
• TreeMap：基于紅黑樹實現(xiàn)，可以對鍵進行排序并保證鍵的唯一性。
• LinkedHashMap：基于哈希表和鏈表實現(xiàn)，按照插入順序維護元素的次序。

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