Java-luettelomenetelmien opetusohjelma - Util List API -sovellus

Luettelot ovat yleisesti käytettyjä tietorakenteita jokaisella ohjelmointikielellä.

Tässä opetusohjelmassa aiomme tutkia Java's List API: ta. Aloitamme perustoiminnoista ja sitten perehdymme edistyneempiin juttuihin (kuten vertailu erilaisiin luettelotyyppeihin, kuten ArrayList ja LinkedList).

Annan sinulle myös joitain ohjeita, joiden avulla voit valita luetteloosi parhaiten sopivan tilanteen.

Vaikka Java-perustiedot ovat riittäviä opetusohjelman seuraamiseen, viimeinen osa vaatii perustietorakenteet (Array, LinkedList) ja Big-O-tiedot. Jos et ole perehtynyt niihin, voit ohittaa kyseisen osan.

Luetteloiden määrittely

Luettelot ovat järjestettyjä esineiden kokoelmia. Ne ovat samanlaisia ​​kuin matematiikan sekvenssit siinä mielessä. Ne ovat toisin kuin sarjat, joilla ei ole tiettyä järjestystä.

Pari mielessä pidettävää asiaa: luetteloissa saa olla kaksoiskappaleita ja nollaelementtejä. Ne ovat viite- tai objektityyppejä, ja kuten kaikki Java-objektit, ne on tallennettu kasaan.

Java-luettelo on käyttöliittymä, ja on monia luettelotyyppejä, jotka toteuttavat tämän käyttöliittymän.

Käytän ArrayListiä muutamassa ensimmäisessä esimerkissä, koska se on yleisimmin käytetty luettelotyyppi.

ArrayList on pohjimmiltaan kooltaan muutettava taulukko. Lähes aina, haluat käyttää ArrayListiä tavallisten matriisien yli, koska ne tarjoavat monia hyödyllisiä menetelmiä.

Matriisin ainoa etu oli aiemmin niiden kiinteä koko (sillä ei varattu enemmän tilaa kuin tarvitset). Mutta luettelot tukevat myös kiinteitä kokoja nyt.

Kuinka luoda luettelo Java-sovelluksessa

Tarpeeksi keskustelua, aloitetaan luomalla luettelo.

import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class CreateArrayList { public static void main(String[] args) { ArrayList list0 = new ArrayList(); // Makes use of polymorphism List list = new ArrayList(); // Local variable with "var" keyword, Java 10 var list2 = new ArrayList(); } }

Kulmasulkeissa () määritämme tallennettavien kohteiden tyypin.

Muista, että suluissa olevan tyypin on oltava objektityyppi eikä primitiivinen tyyppi . Siksi meidän on käytettävä objektin kääreitä, Integer-luokka int-sijasta, Double kaksoiskappaleen sijaan ja niin edelleen.

ArrayListin luomiseen on monia tapoja, mutta esitin kolme yleistä tapaa yllä olevassa katkelmassa.

Ensimmäinen tapa on luoda objekti konkreettisesta ArrayList-luokasta määrittämällä ArrayList tehtävän vasemmalle puolelle.

Toinen koodinpätkä hyödyntää polymorfismia käyttämällä vasemmalla puolella olevaa luetteloa. Tämä yhdistää tehtävän löyhästi ArrayList-luokkaan ja antaa meille mahdollisuuden määrittää muun tyyppisiä luetteloita ja vaihtaa helposti toiseen List-toteutukseen.

Kolmas tapa on Java 10 -tapa luoda paikallisia muuttujia hyödyntämällä var-avainsanaa. Kääntäjä tulkitsee muuttujan tyypin tarkistamalla oikean puolen.

Voimme nähdä, että kaikki tehtävät ovat samantyyppisiä:

System.out.println(list0.getClass()); System.out.println(list.getClass()); System.out.println(list2.getClass());

Tuotos:

class java.util.ArrayList class java.util.ArrayList class java.util.ArrayList 

Voimme myös määrittää luettelon alkuperäisen kapasiteetin.

List list = new ArrayList(20);

Tämä on hyödyllistä, koska aina kun luettelo täyttyy ja yrität lisätä toisen elementin, nykyinen luettelo kopioidaan uuteen luetteloon, joka on kaksinkertainen edellisen luettelon kapasiteettiin. Tämä kaikki tapahtuu kulissien takana.

Tämä operaatio tekee monimutkaisuudestamme kuitenkin O (n) , joten haluamme välttää sen. Oletuskapasiteetti on 10, joten jos tiedät, että tallennat enemmän elementtejä, sinun on määritettävä alkuperäinen kapasiteetti.

Kuinka lisätä ja päivittää Java-luetteloelementtejä

Lisätä elementtejä listaan voimme käyttää lisäosan menetelmää. Voimme myös määrittää uuden elementin indeksin, mutta ole varovainen, kun teemme sitä, koska se voi johtaa IndexOutOfBoundsExceptioniin .

import java.util.ArrayList; public class AddElement { public static void main(String[] args) { ArrayList list = new ArrayList(); list.add("hello"); list.add(1, "world"); System.out.println(list); } }

Tuotos:

[hello, world]

Voimme käyttää asetettua menetelmää elementin päivittämiseen.

list.set(1, "from the otherside"); System.out.println(list);

Tuotos:

[hello, world] [hello, from the otherside]

Kuinka hakea ja poistaa luetteloelementtejä Javassa

Voit noutaa elementin luettelosta käyttämällä get- menetelmää ja antamalla haettavan elementin hakemiston.

import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class GetElement { public static void main(String[] args) { List list = new ArrayList(); list.add("hello"); list.add("freeCodeCamp"); System.out.println(list.get(1)); } }

Tuotos:

freeCodeCamp 

Tämän operaation monimutkaisuus ArrayListissä on O (1), koska se käyttää taustalla säännöllistä hajasaantiryhmää.

Ja poistaa elementin ArrayList, eliminoida menetelmää käytetään.

list.remove(0);

Tämä poistaa elementin indeksistä 0, joka on tässä esimerkissä "hei".

We can also call the remove method with an element to find and remove it. Keep in mind that it only removes the first occurrence of the element if it is present.

public static void main(String[] args) { List list = new ArrayList(); list.add("hello"); list.add("freeCodeCamp"); list.add("freeCodeCamp"); list.remove("freeCodeCamp"); System.out.println(list); }

Output:

[hello, freeCodeCamp]

To remove all occurrences, we can use the removeAll method in the same way.

These methods are inside the List interface, so every List implementations has them (whether it is ArrayList, LinkedList or Vector).

How to Get the Length of a List in Java

To get the length of a list, or the number of elements,we can use the size() method.

import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class GetSize { public static void main(String[] args) { List list = new ArrayList(); list.add("Welcome"); list.add("to my post"); System.out.println(list.size()); } } 

Output:

2

Two-Dimensional Lists in Java

It is possible to create two-dimensional lists, similar to 2D arrays.

ArrayList
    
      listOfLists = new ArrayList();
    

We use this syntax to create a list of lists, and each inner list stores integers. But we have not initialized the inner lists yet. We need to create and put them on this list ourselves:

int numberOfLists = 3; for (int i = 0; i < numberOfLists; i++) { listOfLists.add(new ArrayList()); }

I am initializing my inner lists, and I am adding 3 lists in this case. I can also add lists later if I need to.

Now we can add elements to our inner lists. To add an element, we need to get the reference to the inner list first.

For example, let's say we want to add an element to the first list. We need to get the first list, then add to it.

listOfLists.get(0).add(1);

Here is an example for you. Try to guess the output of the below code segment:

public static void main(String[] args) { ArrayList
    
      listOfLists = new ArrayList(); System.out.println(listOfLists); int numberOfLists = 3; for (int i = 0; i < numberOfLists; i++) { listOfLists.add(new ArrayList()); } System.out.println(listOfLists); listOfLists.get(0).add(1); listOfLists.get(1).add(2); listOfLists.get(2).add(0,3); System.out.println(listOfLists); }
    

Output:

[] [[], [], []] [[1], [2], [3]]

Notice that it is possible to print the lists directly (unlike with regular arrays) because they override the toString() method.

Useful Methods in Java

There are some other useful methods and shortcuts that are used frequently. In this section I want to familiarize you with some of them so you will have an easier time working with lists.

How to Create a List with Elements in Java

It is possible to create and populate the list with some elements in a single line. There are two ways to do this.

The following is the old school way:

public static void main(String[] args) { List list = Arrays.asList( "freeCodeCamp", "let's", "create"); }

You need to be cautious about one thing when using this method: Arrays.asList returns an immutable list. So if you try to add or remove elements after creating the object, you will get an UnsupportedOperationException.

You might be tempted to use final keyword to make the list immutable but it won't work as expected.

It just makes sure that the reference to the object does not change – it does not care about what is happening inside the object. So it permits inserting and removing.

final List list2 = new ArrayList(); list2.add("erinc.io is the best blog ever!"); System.out.println(list2);

Output:

[erinc.io is the best blog ever!] 

Now let's look at the modern way of doing it:

ArrayList friends = new ArrayList(List.of("Gulbike", "Sinem", "Mete")); 

The List.of method was shipped with Java 9. This method also returns an immutable list but we can pass it to the  ArrayList constructor to create a mutable list with those elements. We can add and remove elements to this list without any problems.

How to Create a List with N Copies of Some Element in Java

Java provides a method called NCopies that is especially useful for benchmarking. You can fill an array with any number of elements in a single line.

public class NCopies { public static void main(String[] args) { List list = Collections.nCopies(10, "HELLO"); System.out.println(list); } }

Output:

[HELLO, HELLO, HELLO, HELLO, HELLO, HELLO, HELLO, HELLO, HELLO, HELLO] 

How to Clone a List in Java

As previously mentioned, Lists are reference types, so the rules of passing by reference apply to them.

public static void main(String[] args) { List list1 = new ArrayList(); list1.add("Hello"); List list2 = list1; list2.add(" World"); System.out.println(list1); System.out.println(list2); }

Output:

[Hello, World] [Hello, World]

The list1 variable holds a reference to the list. When we assign it to list2 it also points to the same object. If we do not want the original list to change, we can clone the list.

ArrayList list3 = (ArrayList) list1.clone(); list3.add(" Of Java"); System.out.println(list1); System.out.println(list3);

Output:

[Hello, World] [Hello, World, Of Java]

Since we cloned list1, list3 holds a reference to its clone in this case. Therefore list1 remains unchanged.

How to Copy a List to an Array in Java

Sometimes you need to convert your list to an array to pass it into a method that accepts an array. You can use the following code to achieve that:

List list = new ArrayList(List.of(1, 2)); Integer[] toArray = list.toArray(new Integer[0]);

You need to pass an array and the toArray method returns that array after filling it with the elements of the list.

How to Sort a List in Java

To sort a list we can use Collections.sort. It sorts in ascending order by default but you can also pass a comparator to sort with custom logic.

List toBeSorted = new ArrayList(List.of(3,2,4,1,-2)); Collections.sort(toBeSorted); System.out.println(toBeSorted);

Output:

[-2, 1, 2, 3, 4]

How do I choose which list type to use?

Before finishing this article, I want to give you a brief performance comparison of different list implementations so you can choose which one is better for your use case.

We will compare ArrayList, LinkedList and Vector. All of them have their ups and downs so make sure you consider the specific context before you decide.

Java ArrayList vs LinkedList

Here is a comparison of runtimes in terms of algorithmic complexity.

| | ArrayList | LinkedList | |-----------------------|----------------------------|------------| | GET(index) | O(1) | O(n) | | GET from Start or End | O(1) | O(1) | | ADD | O(1), if list is full O(n) | O(1) | | ADD(index) | O(n) | O(1) | | Remove(index) | O(n) | O(1) | | Search and Remove | O(n) | O(n) |

Generally, the get operation is much faster on ArrayList but add and remove are faster on LinkedList.

ArrayList uses an array behind the scenes, and whenever an element is removed, array elements need to be shifted (which is an O(n) operation).

Choosing data structures is a complex task and there is no recipe that applies to every situation. Still, I will try to provide some guidelines to help you make that decision easier:

  • If you plan to do more get and add operations other than remove, use ArrayList since the get operation is too costly on LinkedList. Keep in mind that insertion is O(1) only if you call it without specifying the index and add to the end of the list.
  • If you are going to remove elements and/or insert in the middle (not at the end) frequently, you can consider switching to a LinkedList because these operations are costly on ArrayList.
  • Keep in mind that if you access the elements sequentially (with an iterator), you will not experience a performance loss with LinkedList while getting elements.

Java ArrayList vs Vector

Vector is very similar to ArrayList. If you are coming from a C++ background, you might be tempted to use a Vector, but its use case is a bit different than C++.

Vector's methods have the synchronized keyword, so Vector guarantees thread safety whereas ArrayList does not.

You might prefer Vector over ArrayList in multithreaded programming or you can use ArrayList and handle the synchronization yourself.

In a single-threaded program, it is better to stick with ArrayList because thread-safety comes with a performance cost.

Conclusion

In this post, I have tried to provide an overview of Java's List API. We have learned to use basic methods, and we've also looked at some more advanced tricks to make our lives easier.

Teimme myös vertailun ArrayList, LinkedList ja Vector, jotka ovat haastatteluissa yleisesti kysytty aihe.

Kiitos, että käytit aikaa lukea koko artikkeli, ja toivon sen olevan hyödyllinen.

Voit käyttää koko koodia tästä arkistosta.

Jos olet kiinnostunut lukemaan lisää tällaisia ​​artikkeleita, voit tilata blogini postituslistan saadaksesi ilmoituksen, kun julkaisen uuden artikkelin.