java中Array（数组）、List（列表）、Set（集合）、Map（映射）、Queue（队列）详解
1. 数组（Array）
概念
数组是存储固定大小相同类型元素的集合。数组在Java中是静态的，长度一旦确定就不能改变。
特点
- 固定大小：数组长度固定，不能动态改变。
- 索引访问：通过索引（从0开始）快速访问元素。
- 类型一致：数组中的所有元素必须是相同类型。
示例
int[] numbers = new int[5]; // 声明一个包含5个整数的数组
numbers[0] = 1; // 向数组中赋值
System.out.println(numbers[0]); // 输出数组的第一个元素
优缺点
- 优点：访问和修改速度快，适合固定大小的数据集。
- 缺点：大小不可变，不适合需要动态添加或删除元素的场景。
2. 列表（List）
概念
列表是一个有序的集合，允许重复元素，并且可以动态调整大小。列表是Java集合框架的一部分，最常用的实现是ArrayList和LinkedList。
特点
- 动态大小：可以根据需要自动扩展或缩减。
- 有序：元素按照插入顺序排列。
- 类型一致：列表中的所有元素通常是同一类型，但可以通过泛型支持不同类型（如
List<Object>）。
示例
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Apple");
list.add("Banana");
System.out.println(list.get(0)); // 输出 "Apple"
ArrayList vs LinkedList
ArrayList：底层基于数组，访问速度快，但插入和删除元素速度相对慢（需要移动元素）。LinkedList：底层基于双向链表，插入和删除速度快，但访问速度相对慢（需要遍历链表）。
优缺点
- 优点：动态调整大小，适合需要频繁添加、删除操作的数据集。
- 缺点：访问速度比数组慢（尤其是
LinkedList）。
3. 集合（Set）
概念
集合是一个不允许重复元素的无序集合。常用的实现有HashSet和TreeSet。
特点
- 无序：元素没有特定顺序（
TreeSet是按自然顺序排序）。 - 唯一性：不允许重复元素。
示例
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;Set<String> set = new HashSet<>();
set.add("Apple");
set.add("Banana");
set.add("Apple"); // 尝试添加重复元素
System.out.println(set.size()); // 输出 2，因为集合不允许重复
HashSet vs TreeSet
HashSet：基于哈希表，操作速度快，但元素无序。TreeSet：基于红黑树，元素有序，但操作速度相对慢。
优缺点
- 优点：保证元素唯一，适合需要快速查找和去重的数据集。
- 缺点：不保留插入顺序，
TreeSet操作性能较HashSet低。
4. 映射（Map）
概念
映射是一个键值对的集合，每个键唯一映射到一个值。常用的实现有HashMap和TreeMap。
特点
- 键唯一：每个键只能对应一个值。
- 键值对：存储的是键值对，可以通过键快速访问对应的值。
示例
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Apple", 1);
map.put("Banana", 2);
System.out.println(map.get("Apple")); // 输出 1
HashMap vs TreeMap
HashMap：基于哈希表，键值对无序，但操作速度快。TreeMap：基于红黑树，键值对按键的自然顺序排序，但操作速度相对慢。
优缺点
- 优点：可以快速访问、插入、删除键值对，适合映射关系的数据集。
- 缺点：
TreeMap性能较低，HashMap不保留顺序。
5. 队列（Queue）
概念
队列是一种按顺序处理元素的集合，支持FIFO（先进先出）原则。常用的实现有LinkedList和PriorityQueue。
特点
- FIFO：先进先出，最早加入的元素最先处理。
- 优先级队列：
PriorityQueue按优先级处理元素（最高优先级最先处理）。
示例
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;Queue<String> queue = new LinkedList<>();
queue.add("Apple");
queue.add("Banana");
System.out.println(queue.poll()); // 输出 "Apple"
优缺点
- 优点：适合需要顺序处理元素的场景。
- 缺点：不支持随机访问，只能按顺序操作。
总结
| 数据结构 | 特点 | 适用场景 |
|---|---|---|
| 数组（Array） | 固定大小，索引访问，类型一致 | 固定大小数据集，快速访问 |
| 列表（List） | 动态大小，有序，允许重复 | 需要频繁添加、删除元素的数据集 |
| 集合（Set） | 无序，不允许重复元素 | 快速查找，去重 |
| 映射（Map） | 键值对，键唯一 | 映射关系的数据集，快速访问键对应的值 |
| 队列（Queue） | FIFO顺序处理元素 | 按顺序处理元素的场景 |
掌握这些基本数据结构及其应用场景，能够帮助你更有效地处理和管理数据，从而编写更高效的Java程序。