Java集合常用類和接口詳解

Java集合框架是Java編程中非常常用的工具之一，是基於數據存儲、獲取和操作的封裝。Java集合框架提供了一系列接口和類，用於表示和操作不同類型的數據結構，如數組、棧、列表、隊列、樹、圖等。在本篇文章中，我們將詳細介紹Java集合框架中一些常用的類和接口。

一、List接口

List 是一個有序集合接口，它允許重複元素。Java集合框架提供了兩個主要的List接口實現類: ArrayList和LinkedList。

import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
public class ListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //創建ArrayList對象
        List<String> arrayList = new ArrayList<>();
        arrayList.add("Java");
        arrayList.add("C++");
        arrayList.add("Python");
        System.out.println(arrayList); //輸出 [Java, C++, Python]

        //創建LinkedList對象
        List<String> linkedList = new LinkedList<>();
        linkedList.add("Java");
        linkedList.add("C++");
        linkedList.add("Python");
        System.out.println(linkedList); //輸出 [Java, C++, Python]
    }
}

在上述代碼中，我們首先import了ArrayList、LinkedList和List類，然後分別創建了ArrayList和LinkedList對象。接下來，我們分別通過add()方法向兩個對象中添加元素。由於它們都是List接口的實現類，我們可以通過輸出List對象來檢查列表的元素是否添加成功。

二、Set接口

Set 是一個不允許重複元素的無序集合接口。Java集合框架提供了三個主要的Set接口實現類: HashSet、TreeSet和LinkedHashSet。

import java.util.HashSet;
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.TreeSet;
import java.util.Set;
public class SetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //創建HashSet對象
        Set<String> hashSet = new HashSet<>();
        hashSet.add("Java");
        hashSet.add("C++");
        hashSet.add("Java");
        System.out.println(hashSet); //輸出 [Java, C++]

        //創建LinkedHashSet對象
        Set<String> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>();
        linkedHashSet.add("Java");
        linkedHashSet.add("C++");
        linkedHashSet.add("Java");
        System.out.println(linkedHashSet); //輸出 [Java, C++]

        //創建TreeSet對象
        Set<String> treeSet = new TreeSet<>();
        treeSet.add("Java");
        treeSet.add("C++");
        treeSet.add("Java");
        System.out.println(treeSet); //輸出 [C++, Java]
    }
}

在上述代碼中，我們import了HashSet、LinkedHashSet、TreeSet和Set類，然後分別創建了HashSet、LinkedHashSet和TreeSet對象。接下來，我們分別通過add()方法向三個對象中添加元素。由於HashSet和LinkedHashSet都不允許重複元素，我們可以看到它們都成功地刪除了重複的Java元素。TreeSet則是一個有序集合，不僅刪除了重複Java元素，而且它還按字母順序對元素進行了排序。

三、Map接口

Map 是一個 key-value 映射集合接口。Java集合框架提供了三個主要的Map接口實現類: HashMap、TreeMap和LinkedHashMap。

import java.util.HashMap;
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.TreeMap;
import java.util.Map;
public class MapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //創建HashMap對象
        Map<String, Integer> hashMap = new HashMap<>();
        hashMap.put("Java", 100);
        hashMap.put("C++", 90);
        hashMap.put("Python", 95);
        System.out.println(hashMap); //輸出 {Java=100, Python=95, C++=90}

        //創建LinkedHashMap對象
        Map<String, Integer> linkedHashMap = new LinkedHashMap<>();
        linkedHashMap.put("Java", 100);
        linkedHashMap.put("C++", 90);
        linkedHashMap.put("Python", 95);
        System.out.println(linkedHashMap); //輸出 {Java=100, C++=90, Python=95}

        //創建TreeMap對象
        Map<String, Integer> treeMap = new TreeMap<>();
        treeMap.put("Java", 100);
        treeMap.put("C++", 90);
        treeMap.put("Python", 95);
        System.out.println(treeMap); //輸出 {C++=90, Java=100, Python=95}
    }
}

在上述代碼中，我們import了HashMap、LinkedHashMap、TreeMap和Map類，然後分別創建了HashMap、LinkedHashMap和TreeMap對象。接下來，我們分別通過put()方法向三個對象中添加元素。由於HashMap和LinkedHashMap都是無序集合，我們可以看到它們分別維持了鍵值對添加的順序。而TreeMap則是一個有序集合，不僅維持了鍵值對添加的順序，而且它還按鍵的字母順序對元素進行了排序。

四、其他常用接口和類

除了List、Set和Map接口及其實現類之外，Java集合框架還提供了一些其他常用的接口和類。在本節中，我們將簡要介紹Collections、Queue和Deque接口及其實現類。

Collections類: Collections 是一個包含各種操作集合數據的靜態類。它可以用於操作 List、Set 和 Map 等集合，包括排序、搜索、修改等操作。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
public class CollectionsDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Java");
        list.add("C++");
        list.add("Python");

        System.out.println("原始List: " + list);

        //Collections排序
        Collections.sort(list);
        System.out.println("Collections排序後的List: " + list);

        //Collections反轉
        Collections.reverse(list);
        System.out.println("Collections反轉後的List: " + list);

        //Collections替換
        Collections.replaceAll(list, "C++", "PHP");
        System.out.println("Collections替換後的List: " + list);
    }
}

在上述代碼中，我們import了Arrayist、Collections和List類，然後創建了一個ArrayList對象，並向其中添加了三個字符串元素。接下來，我們分別使用Collections類的sort()、reverse()和replaceAll()方法對列表進行排序、反轉和替換。最後，我們將修改後的列表輸出，以檢查修改是否成功。

Queue接口與Deque接口

Queue 接口表示隊列集合，其中包含一組操作隊列的方法，如插入和刪除元素。Java集合框架還提供了一個雙端隊列接口 Deque，它繼承自Queue接口，並在此基礎上添加了雙端操作的方法。

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.Deque;
import java.util.ArrayDeque;
public class QueueDequeDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //創建Queue對象
        Queue<String> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer("Java");
        queue.offer("C++");
        queue.offer("Python");

        //創建Deque對象，並添加元素
        Deque<String> deque = new ArrayDeque<>();
        deque.offer("PHP");
        deque.offerFirst("C#");
        deque.offerLast("GO");

        //Queue的操作
        System.out.println("隊列頭元素：" + queue.peek());
        System.out.println("移除隊列頭元素：" + queue.poll());

        //Deque的操作
        System.out.println("雙端隊列頭元素：" + deque.peek());
        System.out.println("移除雙端隊列頭元素：" + deque.poll());
        System.out.println("雙端隊列最後一個元素：" + deque.peekLast());
    }
}

在上述代碼中，我們首先import了LinkedList、Queue、Deque、ArrayDeque類，然後分別創建了Queue對象和Deque對象，並分別向隊列和雙端隊列中添加了元素。接下來，我們分別對隊列和雙端隊列進行了一系列操作，如輸出隊列頭元素、移除隊列頭元素、輸出雙端隊列頭元素和尾元素等。

總結

Java集合框架提供了豐富的接口和類來實現各種數據結構，我們可以根據具體的場景和需求來選擇適合的集合類。在本篇文章中，我們詳細探討了Java集合框架中一些常用的類和接口，並提供了相應的代碼示例和說明。通過閱讀本篇文章，我們相信讀者們已經掌握了Java集合框架的基礎知識，可以更加靈活和高效地應用Java集合框架來處理不同的數據結構。