前言

掌握 Java 核心的資料結構和集合框架非常重要。今天，我們將深入探討Collection 框架，特別聚焦於 Stack 和 Queue 這兩種經典的資料結構。無論是在日常開發中處理資料，還是在面試中應對算法題，理解並靈活運用這些資料結構都能讓我們事半功倍。本文將為您揭開 Collection、Stack 和 Queue 的神秘面紗。

導覽

1. Collection 框架：
   • 介紹 Collection 介面及其層次結構
   • 詳解主要子介面：List、Set 和 Queue
   • 探討常用實現類如 ArrayList、LinkedList、HashSet 等
2. Stack 深入解析：
   • Stack 類的基本概念和特性
   • 核心方法詳解：push、pop、peek 等
3. Queue 全面剖析：
   • Queue 介面的特點和實現類（以 LinkedList 為例）
   • 重要操作：offer、poll、peek 等

通過本文，您將能夠:

• 全面了解 Collection 框架的結構和特點
• 熟練掌握 Stack 和 Queue 的使用方法
• 在實際開發中靈活選擇和應用適當的資料結構

用法解析

Collection

• Collection 介面：Collection 是 Java 集合框架中的一個核心介面，它定義了一組操作集合物件的標準方法。然而，Collection 介面本身並不直接實例化，而是透過其子介面和實現類來操作不同類型的集合。Collection 是 List、Set 和 Queue 這些子介面的父介面。
• 層次結構：
  • List：一個有序的集合，允許重複的元素。典型實現包括 ArrayList 和 LinkedList。
  • Set：一個不允許重複元素的集合。典型實現包括 HashSet 和 TreeSet。
  • Queue：通常以 FIFO（先進先出）的順序來處理元素，但具體行為取決於具體實現類別。常見的實現包括 LinkedList 和 PriorityQueue。
• 方法：
  • add(E e) ：添加元素
  • remove(Object o) ：移除元素
  • size() ：返回集合大小
  • isEmpty() ：檢查集合是否為空
  • contains(Object o) ：檢查是否包含某元素
  • clear() ： 清空集合
  • iterator() ：返回迭代器
• 主要實現類：
  • ArrayList：基於動態陣列的實現，允許隨機訪問元素。它在讀取操作上效率較高，但在中間插入或刪除元素時效率較低。
  • LinkedList：基於雙向鏈結的實現，對於頻繁的插入和刪除操作有較好的性能。
  • HashSet：基於哈希表的實現，不保證元素的順序，並且不允許重複的元素。
  • TreeSet：基於紅黑樹的有序集合，元素以自然順序或自定義的比較器順序儲存。不允許重複元素。
• 其他相關類：
  • Map 介面（如 HashMap 和 TreeMap）儘管不屬於 Collection 介面的子介面，但它也是 Java 集合框架的重要組成部分，負責儲存鍵值對。

Stack

import java.util.Stack;
Stack<Integer> stk = new Stack<Integer>();

stk.push(0);// 將元素推入堆疊

stk.pop(); // 移除並返回堆疊頂部元素

stk.peek();// 返回堆疊頂部元素，但不移除

stk.empty();// 堆疊為空返回 true，否則返回 false

stk.contains(Object o);// 檢查堆疊是否包含指定元素

stk.get(int index);// 獲取指定索引處的元素

stk.set(int index, Object o);// 替換指定索引處的元素

stk.size(); // 返回堆疊中的元素數量

Queue

Java 中的 LinkedList 實作了 Queue 介面

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
Queue<String> queue = new LinkedList<String>();

queue.offer("a"); // 添加元素

queue.poll(); // 從隊列頭部取出並移除元素。如果隊列為空，則返回 null

queue.peek(); // 從隊列頭部取出但不移除元素。如果隊列為空，則返回 null

queue.isEmpty();// 如果隊列為空則返回 true，否則返回 false

queue.contains(Object o); // 檢查隊列是否包含指定元素

queue.size(); // 返回隊列中的元素數量