一、List集合

????????List 是一種用于存儲有序元素的集合接口，它是 java.util 包中的一部分，并且繼承自 Collection 接口。List 接口提供了多種方法，用于按索引操作元素，允許元素重復，并且保持插入順序。常用的 List 實現類包括 ArrayList、LinkedList 和 Vector。

1.1概述

????????List 接口繼承自 Collection 接口，它支持按索引訪問元素。與 Set 不同，List 允許存儲重復元素，并且可以通過索引獲取、插入和刪除元素。

List 常用方法：

add(E e)：將元素 e 添加到列表的末尾。

add(int index, E element)：將元素 element 插入到指定的索引位置。

get(int index)：返回指定位置的元素。

set(int index, E element)：將指定位置的元素替換為新的元素。

remove(int index)：刪除指定位置的元素。

remove(Object o)：刪除指定的元素。

size()：返回列表的元素個數。

isEmpty()：檢查列表是否為空。

contains(Object o)：檢查列表是否包含指定元素。

indexOf(Object o)：返回元素首次出現的位置（如果不包含則返回 -1）。

lastIndexOf(Object o)：返回元素最后一次出現的位置。

clear()：清空列表。

1.2 實現類

1.2.1 ArrayList

ArrayList 是最常用的 List 實現，它基于動態數組來存儲元素，支持快速的隨機訪問。

優點：

1.提供快速的訪問操作（get 和 set）。

2.插入和刪除元素時，位于末尾的操作非常高效。

缺點：

1.插入和刪除元素時，尤其是對中間位置的元素，性能較差，因為需要移動元素。

1.2.2 LinkedList

LinkedList 是 List 接口的另一個實現，它基于雙向鏈表實現，因此在插入和刪除元素時效率較高，尤其是在列表的頭部和中間位置。

優點：

1. 插入和刪除操作（尤其是在頭部或中間位置）性能較好。
2. 支持隊列和棧的操作（通過 offer、poll、push 和 pop 方法）。

缺點：

1. 隨機訪問性能較差，特別是當需要訪問列表中的元素時，它需要從頭部或尾部開始遍歷。

1.2.3 Vector

Vector 類與 ArrayList 類類似，也基于動態數組實現，但與 ArrayList 的區別在于，Vector 是線程安全的（每個方法都使用 synchronized 關鍵字進行同步）。但由于同步的開銷，它的性能通常較差。

優點：

1. 線程安全。

缺點：

1. 性能較差，因為所有的方法都進行了同步操作。
2. ?不推薦在新代碼中使用。

二、Set集合

Set 是一個不允許重復元素的集合接口。它繼承自 Collection 接口，并且提供了與 List 不同的行為：Set 不保證元素的插入順序，并且不允許包含重復元素。因此，Set 在應用程序中用于需要保證元素唯一性的場景。

Set 接口代表一個集合，主要特點如下：

1. 不允許包含重復的元素。
2. 不保證元素的順序（但某些實現可能會有順序，如 LinkedHashSet）。
3. 基本操作包括添加、刪除和查找元素。

Set 接口的常見實現類包括：

1. HashSet：最常用的實現類，基于哈希表，不保證元素的順序。
2. LinkedHashSet：與 HashSet 類似，但它保持插入順序。
3. TreeSet：基于紅黑樹實現，按元素的自然順序（或自定義的比較器）對元素進行排序。

Set 接口的常用方法

add(E e)：將元素 e 添加到集合中。如果集合已經包含該元素，則返回 false。

remove(Object o)：刪除指定的元素。

contains(Object o)：檢查集合中是否包含指定的元素。

size()：返回集合中的元素數量。

isEmpty()：檢查集合是否為空。

clear()：清空集合中的所有元素。

iterator()：返回集合元素的迭代器，通常用于遍歷集合。

2.1 HashSet

HashSet 是最常用的 Set 實現，基于哈希表實現，不保證元素的順序。它的操作通常是快速的（平均時間復雜度為 O(1)），但不保證插入順序。

2.2 LinkedHashSet

LinkedHashSet 繼承自 HashSet，它保持元素的插入順序（通過鏈表維護插入順序）。與 HashSet 相比，LinkedHashSet 的插入操作稍慢一些，但它保證了元素的順序。

2.3 TreeSet

TreeSet 是一個基于紅黑樹實現的 Set，它會自動按元素的自然順序（或指定的比較器）對元素進行排序。TreeSet 中的元素是有序的，因此它支持基于排序的操作（如查找最小元素、最大元素等）。

2.4 應用場景

去重：Set 常用于去重操作，因為它不允許包含重復元素。可以利用 Set 來確保數據的唯一性。

集合運算：可以使用 Set 來進行集合的并集、交集和差集操作。Set 提供了 retainAll（交集）、removeAll（差集）和 addAll（并集）等方法。

三、Map集合

Map 是一個用于存儲鍵值對（key-value）映射的集合接口。Map 與 Set 和 List 不同，因為它是根據鍵（key）來存儲值（value）的，而不是按照元素的順序或索引順序。Map 接口并不繼承自 Collection 接口，雖然它也可以存儲多個對象，但它的結構是以鍵值對的形式組織的。

主要特點：

1. 鍵唯一：Map 中的每個鍵都是唯一的，但多個鍵可以對應相同的值。
2. 無序性：Map 本身并不保證鍵值對的存儲順序，但是一些實現類（如 LinkedHashMap）可以保證順序。
3. 支持快速查找：通過鍵可以非常高效地找到對應的值。

3.1 HashMap

HashMap 是最常用的 Map 實現類，基于哈希表實現，不保證鍵值對的順序。它的查找和插入操作平均時間復雜度是 O(1)，非常高效。

3.2 LinkedHashMap

LinkedHashMap 繼承自 HashMap，除了基于哈希表存儲元素外，還通過鏈表維護鍵值對的插入順序。它保證了元素的插入順序，因此適用于需要順序存儲的場景。

3.3 TreeMap

TreeMap 是一個有序的 Map 實現類，它基于紅黑樹實現，按鍵的自然順序（或通過構造時提供的比較器）對鍵值對進行排序。它支持鍵值對的排序操作。

3.4 Hashtable

Hashtable 是一個古老的線程安全的 Map 實現，它的行為類似于 HashMap，但它是同步的，因此比 HashMap 更慢。由于現代 Java 程序更傾向于使用 ConcurrentHashMap 或其他線程安全的集合類，Hashtable 現在很少使用。

3.5Map 接口常用方法

put(K key, V value)：將指定的值與指定的鍵關聯。如果鍵已經存在，則更新值。

get(Object key)：返回指定鍵所映射的值。如果鍵不存在，返回 null。

containsKey(Object key)：檢查 Map 是否包含指定的鍵。

containsValue(Object value)：檢查 Map 是否包含指定的值。

remove(Object key)：刪除指定鍵的鍵值對。

size()：返回 Map 中鍵值對的數量。

isEmpty()：檢查 Map 是否為空。

clear()：清空 Map 中的所有鍵值對。

keySet()：返回 Map 中所有鍵的集合。

values()：返回 Map 中所有值的集合。

entrySet()：返回 Map 中所有鍵值對的集合，Map.Entry 是 Map 鍵值對的表示。

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