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Java基础集合框架：从数组到泛型，全面解析常用集合类及其应用

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Java集合框架是Java语言中非常重要的一部分，它提供了丰富的数据结构，使得我们可以方便地存储、检索和操作数据。本文将从数组到泛型，全面解析Java集合框架中的常用集合类及其应用。

数组：最基础的集合

在Java中，数组是一种最基础的集合类型。它是一个固定大小的容器，可以存储同一种类型的元素。数组在内存中是连续存储的，这使得它在访问元素时非常高效。

int[] array = new int[10]; // 创建一个长度为10的整型数组
array[0] = 1; // 给数组的第一个元素赋值

数组的优点是访问速度快，但缺点是长度固定，不能动态扩容。

向量：动态数组

向量（ArrayList）是Java集合框架中的一种动态数组。它可以存储任意类型的元素，并且长度可以动态扩展。

List<Integer> list = new ArrayList<>(); // 创建一个整型列表
list.add(1); // 添加元素
list.add(2);
list.add(3);

向量的优点是长度可以动态扩展，但缺点是插入和删除元素时效率较低。

链表：元素间有指针连接

链表是另一种常见的集合类型，它由一系列节点组成，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。

LinkedList<Integer> linkedList = new LinkedList<>(); // 创建一个整型链表
linkedList.add(1); // 添加元素
linkedList.add(2);
linkedList.add(3);

链表的优点是插入和删除元素时效率较高，但缺点是访问速度较慢。

栈：后进先出

栈是一种后进先出（LIFO）的集合类型，它只允许在顶部添加和删除元素。

Stack<Integer> stack = new Stack<>(); // 创建一个整型栈
stack.push(1); // 添加元素
stack.push(2);
stack.push(3);
System.out.println(stack.pop()); // 输出栈顶元素

栈在算法设计中非常有用，例如逆序输出、括号匹配等。

队列：先进先出

队列是一种先进先出（FIFO）的集合类型，它只允许在尾部添加元素，在头部删除元素。

Queue<Integer> queue = new LinkedList<>(); // 创建一个整型队列
queue.add(1); // 添加元素
queue.add(2);
queue.add(3);
System.out.println(queue.poll()); // 输出队列头部元素

队列在任务调度、资源分配等方面非常有用。

泛型：类型安全

泛型是Java 5引入的特性，它允许我们在集合中指定元素的类型，从而提高类型安全性。

List<String> stringList = new ArrayList<>(); // 创建一个字符串列表
stringList.add("Hello"); // 添加元素
stringList.add("World");

泛型可以避免在运行时出现类型转换错误，提高代码的健壮性。

常用集合类及其应用

  1. HashSet：基于哈希表实现的集合，无序，不包含重复元素。常用于存储唯一元素，例如用户ID、邮箱等。

  2. HashMap：基于哈希表实现的映射，存储键值对。常用于快速查找、存储对象属性等。

  3. TreeSet：基于红黑树实现的集合，有序，不包含重复元素。常用于排序、查找等。

  4. TreeMap：基于红黑树实现的映射，有序，不包含重复键。常用于排序、查找等。

  5. LinkedList：基于链表实现的集合，有序，插入和删除元素效率较高。常用于实现栈、队列等。

  6. PriorityQueue：基于优先队列实现的集合，元素按照优先级排序。常用于任务调度、资源分配等。

总结

Java集合框架提供了丰富的数据结构，使得我们可以方便地存储、检索和操作数据。通过本文的介绍，相信你已经对Java集合框架有了更深入的了解。在实际开发中，选择合适的集合类型，可以提高代码的效率和质量。

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