25 Java数据结构

Java工具包提供了强大的数据结构。在Java中的数据结构主要包括以下几种接口和类：

  • 枚举（Enumeration）

  • 位集合（BitSet）

  • 向量（Vector）

  • 栈（Stack）

  • 字典（Dictionary）

  • 哈希表（Hashtable）

  • 属性（Properties）

以上这些类是传统遗留的，在Java2中引入了一种新的框架-集合框架(Collection)，我们后面再讨论。

枚举（Enumeration）

枚举（Enumeration）接口虽然它本身不属于数据结构,但它在其他数据结构的范畴里应用很广。 枚举（The Enumeration）接口定义了一种从数据结构中取回连续元素的方式。

例如，枚举定义了一个叫nextElement 的方法，该方法用来得到一个包含多元素的数据结构的下一个元素。

Enumeration接口中定义了一些方法，通过这些方法可以枚举（一次获得一个）对象集合中的元素。

这种传统接口已被迭代器取代，虽然Enumeration 还未被遗弃，但在现代代码中已经被很少使用了。尽管如此，它还是使用在诸如Vector和Properties这些传统类所定义的方法中，除此之外，还用在一些API类，并且在应用程序中也广泛被使用。

下表总结了一些Enumeration声明的方法：

实例

以下实例演示了Enumeration的使用：

import java.util.Vector;
import java.util.Enumeration;

public class EnumerationTester {

   public static void main(String args[]) {
      Enumeration days;
      Vector dayNames = new Vector();
      dayNames.add("Sunday");
      dayNames.add("Monday");
      dayNames.add("Tuesday");
      dayNames.add("Wednesday");
      dayNames.add("Thursday");
      dayNames.add("Friday");
      dayNames.add("Saturday");
      days = dayNames.elements();
      while (days.hasMoreElements()){
         System.out.println(days.nextElement()); 
      }
   }
}

以上实例编译运行结果如下：

Sunday
Monday
Tuesday
Wednesday
Thursday
Friday
Saturday

位集合（BitSet）

位集合类实现了一组可以单独设置和清除的位或标志。

该类在处理一组布尔值的时候非常有用，你只需要给每个值赋值一"位"，然后对位进行适当的设置或清除，就可以对布尔值进行操作了。

一个Bitset类创建一种特殊类型的数组来保存位值。BitSet中数组大小会随需要增加。这和位向量（vector of bits）比较类似。

这是一个传统的类，但它在Java 2中被完全重新设计。

BitSet定义了两个构造方法。

第一个构造方法创建一个默认的对象：

BitSet()

第二个方法允许用户指定初始大小。所有位初始化为0。

BitSet(int size)

BitSet中实现了Cloneable接口中定义的方法如下表所列：

实例

下面的程序说明这个数据结构支持的几个方法：

import java.util.BitSet;

public class BitSetDemo {

  public static void main(String args[]) {
     BitSet bits1 = new BitSet(16);
     BitSet bits2 = new BitSet(16);

     // set some bits
     for(int i=0; i<16; i++) {
        if((i%2) == 0) bits1.set(i);
        if((i%5) != 0) bits2.set(i);
     }
     System.out.println("Initial pattern in bits1: ");
     System.out.println(bits1);
     System.out.println("\nInitial pattern in bits2: ");
     System.out.println(bits2);

     // AND bits
     bits2.and(bits1);
     System.out.println("\nbits2 AND bits1: ");
     System.out.println(bits2);

     // OR bits
     bits2.or(bits1);
     System.out.println("\nbits2 OR bits1: ");
     System.out.println(bits2);

     // XOR bits
     bits2.xor(bits1);
     System.out.println("\nbits2 XOR bits1: ");
     System.out.println(bits2);
  }
}

以上实例编译运行结果如下：

Initial pattern in bits1:
{0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14}

Initial pattern in bits2:
{1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14}

bits2 AND bits1:
{2, 4, 6, 8, 12, 14}

bits2 OR bits1:
{0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14}

bits2 XOR bits1:
{}

向量（Vector）

向量（Vector）类和传统数组非常相似，但是Vector的大小能根据需要动态的变化。

和数组一样，Vector对象的元素也能通过索引访问。

使用Vector类最主要的好处就是在创建对象的时候不必给对象指定大小，它的大小会根据需要动态的变化。

Vector类实现了一个动态数组。和ArrayList和相似，但是两者是不同的：

  • Vector是同步访问的。

  • Vector包含了许多传统的方法，这些方法不属于集合框架。

Vector主要用在事先不知道数组的大小，或者只是需要一个可以改变大小的数组的情况。

Vector类支持4种构造方法。

第一种构造方法创建一个默认的向量，默认大小为10：

Vector()

第二种构造方法创建指定大小的向量。

Vector(int size)

第三种构造方法创建指定大小的向量，并且增量用incr指定. 增量表示向量每次增加的元素数目。

Vector(int size,int incr)

第四中构造方法创建一个包含集合c元素的向量：

Vector(Collection c)

除了从父类继承的方法外Vector还定义了以下方法：

实例

下面的程序说明这个集合所支持的几种方法：

import java.util.*;

public class VectorDemo {

   public static void main(String args[]) {
      // initial size is 3, increment is 2
      Vector v = new Vector(3, 2);
      System.out.println("Initial size: " + v.size());
      System.out.println("Initial capacity: " +
      v.capacity());
      v.addElement(new Integer(1));
      v.addElement(new Integer(2));
      v.addElement(new Integer(3));
      v.addElement(new Integer(4));
      System.out.println("Capacity after four additions: " +
          v.capacity());

      v.addElement(new Double(5.45));
      System.out.println("Current capacity: " +
      v.capacity());
      v.addElement(new Double(6.08));
      v.addElement(new Integer(7));
      System.out.println("Current capacity: " +
      v.capacity());
      v.addElement(new Float(9.4));
      v.addElement(new Integer(10));
      System.out.println("Current capacity: " +
      v.capacity());
      v.addElement(new Integer(11));
      v.addElement(new Integer(12));
      System.out.println("First element: " +
         (Integer)v.firstElement());
      System.out.println("Last element: " +
         (Integer)v.lastElement());
      if(v.contains(new Integer(3)))
         System.out.println("Vector contains 3.");
      // enumerate the elements in the vector.
      Enumeration vEnum = v.elements();
      System.out.println("\nElements in vector:");
      while(vEnum.hasMoreElements())
         System.out.print(vEnum.nextElement() + " ");
      System.out.println();
   }
}

以上实例编译运行结果如下：

Initial size: 0
Initial capacity: 3
Capacity after four additions: 5
Current capacity: 5
Current capacity: 7
Current capacity: 9
First element: 1
Last element: 12
Vector contains 3.

Elements in vector:
1 2 3 4 5.45 6.08 7 9.4 10 11 12

字典（Dictionary）

Dictionary类已经过时了。在实际开发中，你可以实现Map接口来获取键/值的存储功能。

Java Map 接口

Map接口中键和值一一映射. 可以通过键来获取值。

  • 给定一个键和一个值，你可以将该值存储在一个Map对象. 之后，你可以通过键来访问对应的值。

  • 当访问的值不存在的时候，方法就会抛出一个NoSuchElementException异常.

  • 当对象的类型和Map里元素类型不兼容的时候，就会抛出一个 ClassCastException异常。

  • 当在不允许使用Null对象的Map中使用Null对象，会抛出一个NullPointerException 异常。

  • 当尝试修改一个只读的Map时，会抛出一个UnsupportedOperationException异常。

示例

下面的例子来解释Map的功能

import java.util.*;

public class CollectionsDemo {

   public static void main(String[] args) {
      Map m1 = new HashMap(); 
      m1.put("Zara", "8");
      m1.put("Mahnaz", "31");
      m1.put("Ayan", "12");
      m1.put("Daisy", "14");
      System.out.println();
      System.out.println(" Map Elements");
      System.out.print("\t" + m1);
   }
}

以上实例编译运行结果如下：

Map Elements
        {Mahnaz=31, Ayan=12, Daisy=14, Zara=8}

哈希表（Hashtable）

Hashtable类提供了一种在用户定义键结构的基础上来组织数据的手段。

例如，在地址列表的哈希表中，你可以根据邮政编码作为键来存储和排序数据，而不是通过人名。

哈希表键的具体含义完全取决于哈希表的使用情景和它包含的数据。

Hashtable是原始的java.util的一部分， 是一个Dictionary具体的实现 。

然而，Java 2 重构的Hashtable实现了Map接口，因此，Hashtable现在集成到了集合框架中。它和HashMap类很相似，但是它支持同步。

像HashMap一样，Hashtable在哈希表中存储键/值对。当使用一个哈希表，要指定用作键的对象，以及要链接到该键的值。

然后，该键经过哈希处理，所得到的散列码被用作存储在该表中值的索引。

Hashtable定义了四个构造方法。第一个是默认构造方法：

Hashtable()

第二个构造函数创建指定大小的哈希表：

Hashtable(int size)

第三个构造方法创建了一个指定大小的哈希表，并且通过fillRatio指定填充比例。 填充比例必须介于0.0和1.0之间，它决定了哈希表在重新调整大小之前的充满程度：

Hashtable(int size,float fillRatio)

第四个构造方法创建了一个以M中元素为初始化元素的哈希表。 哈希表的容量被设置为M的两倍。

Hashtable(Map m)

Hashtable中除了从Map接口中定义的方法外，还定义了以下方法：

实例

下面的程序说明这个数据结构支持的几个方法：

import java.util.*;

public class HashTableDemo {

   public static void main(String args[]) {
      // Create a hash map
      Hashtable balance = new Hashtable();
      Enumeration names;
      String str;
      double bal;

      balance.put("Zara", new Double(3434.34));
      balance.put("Mahnaz", new Double(123.22));
      balance.put("Ayan", new Double(1378.00));
      balance.put("Daisy", new Double(99.22));
      balance.put("Qadir", new Double(-19.08));

      // Show all balances in hash table.
      names = balance.keys();
      while(names.hasMoreElements()) {
         str = (String) names.nextElement();
         System.out.println(str + ": " +
         balance.get(str));
      }
      System.out.println();
      // Deposit 1,000 into Zara's account
      bal = ((Double)balance.get("Zara")).doubleValue();
      balance.put("Zara", new Double(bal+1000));
      System.out.println("Zara's new balance: " +
      balance.get("Zara"));
   }
}

以上实例编译运行结果如下：

Qadir: -19.08
Zara: 3434.34
Mahnaz: 123.22
Daisy: 99.22
Ayan: 1378.0

Zara's new balance: 4434.34

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