集合框架概述

什么是集合框架？

Java 集合框架（Java Collections Framework）是 Java 提供的一套用于存储和操作数据集合的类和接口。它提供了一种统一的方式来处理数据集合，使得开发者可以更高效地管理和操作数据。

集合框架的核心思想是将数据的存储和操作分离。通过定义一组通用的接口和实现类，Java 集合框架为开发者提供了灵活且强大的工具来处理各种类型的数据集合。

集合框架的核心接口

Java 集合框架的核心接口包括：

• Collection: 所有集合类的根接口，定义了集合的基本操作，如添加、删除、遍历等。
• List: 有序集合，允许重复元素。常见的实现类有 ArrayList 和 LinkedList。
• Set: 无序集合，不允许重复元素。常见的实现类有 HashSet 和 TreeSet。
• Map: 键值对集合，每个键最多映射到一个值。常见的实现类有 HashMap 和 TreeMap。

备注

注意: Map 接口并不直接继承自 Collection 接口，但它仍然是集合框架的一部分。

常用集合类

1. ArrayList

ArrayList 是一个基于动态数组实现的 List。它允许快速随机访问元素，但在中间插入或删除元素时性能较差。

java

import java.util.ArrayList;

public class ArrayListExample {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.add("Cherry");

        System.out.println(list); // 输出: [Apple, Banana, Cherry]
    }
}

2. LinkedList

LinkedList 是一个基于双向链表实现的 List。它在中间插入或删除元素时性能较好，但随机访问元素时性能较差。

java

import java.util.LinkedList;

public class LinkedListExample {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.add("Cherry");

        System.out.println(list); // 输出: [Apple, Banana, Cherry]
    }
}

3. HashSet

HashSet 是一个基于哈希表实现的 Set。它不允许重复元素，并且不保证元素的顺序。

java

import java.util.HashSet;

public class HashSetExample {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet<String> set = new HashSet<>();
        set.add("Apple");
        set.add("Banana");
        set.add("Cherry");
        set.add("Apple"); // 重复元素不会被添加

        System.out.println(set); // 输出: [Apple, Banana, Cherry]
    }
}

4. HashMap

HashMap 是一个基于哈希表实现的 Map。它允许存储键值对，并且键不允许重复。

java

import java.util.HashMap;

public class HashMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();
        map.put("Apple", 1);
        map.put("Banana", 2);
        map.put("Cherry", 3);

        System.out.println(map); // 输出: {Apple=1, Banana=2, Cherry=3}
    }
}

集合框架的实际应用

案例：统计单词频率

假设我们需要统计一段文本中每个单词出现的频率。我们可以使用 HashMap 来实现这个功能。

java

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class WordFrequency {
    public static void main(String[] args) {
        String text = "apple banana apple cherry banana apple";
        String[] words = text.split(" ");

        Map<String, Integer> frequencyMap = new HashMap<>();
        for (String word : words) {
            frequencyMap.put(word, frequencyMap.getOrDefault(word, 0) + 1);
        }

        System.out.println(frequencyMap); // 输出: {apple=3, banana=2, cherry=1}
    }
}

提示

提示: getOrDefault 方法用于获取指定键的值，如果键不存在则返回默认值。

总结

Java 集合框架为开发者提供了一套强大的工具来处理各种类型的数据集合。通过理解核心接口和常用实现类，开发者可以更高效地管理和操作数据。在实际开发中，集合框架的应用非常广泛，从简单的数据存储到复杂的数据处理，都能找到它的身影。

附加资源与练习

• 练习 1: 使用 ArrayList 实现一个简单的待办事项列表，支持添加、删除和查看任务。
• 练习 2: 使用 HashSet 实现一个去重功能，去除一个字符串列表中的重复元素。
• 练习 3: 使用 HashMap 实现一个简单的电话簿，支持添加、查找和删除联系人。

警告

注意: 在实际开发中，选择合适的集合类非常重要。不同的集合类在不同的场景下性能差异较大，因此需要根据具体需求进行选择。