نظرة عامة موجزة بناءً على مجموعة من مراجعات Java

الكاتب：Eve Cole وقت التحديث：2024-11-18 12:48:01

تتركز المجموعات في Java بشكل أساسي في جزأين، أحدهما موجود في الحزمة java.util والآخر في java.util.concurrent، ويستند الأخير إلى الأول ويحدد بعض المجموعات التي تنفذ وظائف المزامنة.

تركز هذه المقالة بشكل أساسي على كائنات المجموعة المتنوعة ضمن java.util. يمكن تقسيم كائنات المجموعة في Java تقريبًا إلى ثلاث فئات: القائمة، والضبط، والخريطة. مخطط UML المقابل هو كما يلي (بما في ذلك معظم كائنات المجموعة ضمن java.util):

نظرة عامة على المجموعة

تأتي كل من مجموعات List وSet في Java من Collection، وهي نقطة دخول جيدة لمجموعات التعلم، وتتضمن العمليات المطلوبة عادةً في المجموعات:

إضافة عناصر: إضافة/إضافة الكل
مسح المجموعة: واضح
إزالة العناصر: إزالة/إزالة الكل
تحديد ما إذا كانت المجموعة تحتوي على عنصر: يحتوي على/يحتوي على الكل
تحديد ما إذا كانت المجموعة فارغة: isEmpty
احسب عدد العناصر في المجموعة: الحجم
تحويل مجموعة إلى مصفوفة: toArray
الحصول على المكرر: المكرر

دعونا نلقي نظرة على مثال بسيط، الكود التالي سوف يُرجع مجموعة عناصرها عبارة عن أعداد صحيحة تم إنشاؤها بشكل عشوائي:

انسخ رمز الكود كما يلي:

مجموعة ثابتة خاصة initCollection()
{
Collection<Integer> Collection = new ArrayList<Integer>();
Random r = new Random();
لـ (int i = 0; i < 5; i++)
{
Collection.add(new Integer(r.nextInt(100)));
}

جمع العودة
}

في عملية التشغيل على المجموعات، يعد الاجتياز عملية مستخدمة بشكل متكرر. يمكننا اجتياز المجموعات بطريقتين:

1) استخدم التكرارات لاجتياز المجموعة. كما ذكرنا عند وصف واجهة المجموعة أعلاه، ستحتوي جميع المجموعات على مكرر يمكننا استخدامه لاجتياز المجموعة.

انسخ رمز الكود كما يلي:

الوصول إلى الفراغ الثابت الخاصCollectionByIterator (مجموعة <Integer>)
{
Iterator<Integer> iterator = Collection.iterator();
System.out.println("القيمة في القائمة:");
بينما (iterator.hasNext ())
{
System.out.println(iterator.next());
}
}

2) استخدم foreach لاجتياز المجموعة.

انسخ رمز الكود كما يلي:

الوصول إلى الفراغ الثابت الخاصCollectionByFor(مجموعة <Integer>)
{
System.out.println("القيمة في القائمة:");
لـ (قيمة عددية: المجموعة)
{
System.out.println(value);
}
}

قائمة

تعد القائمة في Java امتدادًا فعالاً للمصفوفة، وهي عبارة عن بنية يمكنها الاحتفاظ بعناصر من أي نوع إذا لم يتم استخدام الأدوية العامة، فيمكنها الاحتفاظ فقط بعناصر من النوع المحدد بواسطة الأدوية العامة. بالمقارنة مع المصفوفات، يمكن توسيع سعة القائمة ديناميكيًا.

يمكن تكرار العناصر الموجودة في القائمة، والعناصر الموجودة بداخلها "مرتبة". "مرتبة" هنا لا تعني الفرز، ولكنها تعني أنه يمكننا تحديد موضع العنصر في المجموعة.

تتضمن كائنات المجموعة شائعة الاستخدام في القائمة: ArrayList وVector وLinkedList، ويتم تخزين الاثنين السابقين على أساس المصفوفات، ويتم تخزين الأخير على أساس القوائم المرتبطة. من بينها، Vector آمن للخيط، والاثنان الآخران ليسا آمنين للخيط.

يمكن أن تحتوي القائمة على قيمة فارغة، حتى إذا تم استخدام الأدوية العامة.

قد يكون ArrayList هو كائن المجموعة الأكثر استخدامًا في كود المثال أعلاه، ونحن نستخدمه أيضًا لإنشاء كائن Collection، لذلك لن ندخل في التفاصيل هنا.
ناقل

مثال على Vector هو كما يلي أولاً ننظر إلى كيفية إنشاء وإخراج Vector:

انسخ رمز الكود كما يلي:

ناقل الفراغ الثابت الخاصTest1()
{
List<Integer> list = new Vector<Integer>();
لـ (int i = 0; i < 5; i++)
{
list.add(new Integer(100));
}
list.add(null);
System.out.println("حجم المتجه هو" + list.size());
System.out.println(list);
}

تتضمن عناصره كلاً من العناصر المتكررة والعناصر الفارغة وتكون نتائج الإخراج كما يلي:

انسخ رمز الكود كما يلي:

حجم المتجه هو 6
[100، 100، 100، 100، 100، خالية]

يوضح المثال التالي بعض الطرق الشائعة في Vector:

انسخ رمز الكود كما يلي:

ناقل الفراغ الثابت الخاصTest2()
{
قائمة Vector<Integer> = new Vector<Integer>();
Random r = new Random();
لـ (int i = 0; i < 10; i++)
{
list.add(new Integer(r.nextInt(100)));
}
System.out.println("حجم المتجه هو" + list.size());
System.out.println(list);
System.out.println(list.firstElement());
System.out.println(list.lastElement());
System.out.println(list.subList(3, 8));
List<Integer> temp = new ArrayList<Integer>();
ل(int i = 4; i < 7; i++)
{
temp.add(list.get(i));
}
list.retainAll(temp);
System.out.println("حجم المتجه هو" + list.size());
System.out.println(list);
}

مخرجاته هي كما يلي:

انسخ رمز الكود كما يلي:

حجم المتجه هو 10
[39، 41، 20، 9، 29، 32، 54، 12، 94، 82]

[9، 29، 32، 54، 12]
حجم المتجه هو 3
[29، 32، 54]

قائمة مرتبطة

يستخدم LinkedList القوائم المرتبطة لتخزين البيانات، ويكون نموذج التعليمات البرمجية الخاص به كما يلي:

انسخ رمز الكود كما يلي:

مثال القائمة المرتبطة
الفراغ الثابت الخاص المرتبطListTest1()
{
LinkedList<Integer> list = new LinkedList<Integer>();
Random r = new Random();
لـ (int i = 0; i < 10; i++)
{
list.add(new Integer(r.nextInt(100)));
}
list.add(null);
System.out.println("حجم القائمة المرتبطة هو" + list.size());
System.out.println(list);
System.out.println(list.element());
System.out.println(list.getFirst());
System.out.println(list.getLast());
System.out.println(list.peek());
System.out.println(list.peekFirst());
System.out.println(list.peekLast());
System.out.println(list.poll());
System.out.println(list.pollFirst());
System.out.println(list.pollLast());
System.out.println(list.pop());
list.push(new Integer(100));
System.out.println("حجم القائمة المرتبطة هو" + list.size());
System.out.println(list);
}

فيما يلي طرق LinkedList شائعة الاستخدام، كما ترى من أسماء الطرق، يمكن أيضًا استخدام LinkedList لتنفيذ المكدسات وقوائم الانتظار.

الإخراج هو كما يلي:

انسخ رمز الكود كما يلي:

حجم القائمة المرتبطة هو 11
[17، 21، 5، 84، 19، 57، 68، 26، 27، 47، لاغية]

باطل

حجم القائمة المرتبطة هو 8
[100، 84، 19، 57، 68، 26، 27، 47]

تعيين

المجموعة تشبه القائمة، وكلاهما يستخدم لتخزين عنصر واحد، وعدد العناصر الفردية غير مؤكد. لكن لا يمكن أن تحتوي المجموعة على عناصر مكررة. إذا تم إدراج عنصرين متطابقين في المجموعة، فلن يتم إدراج العنصر الأخير.

يمكن تقسيم المجموعة تقريبًا إلى فئتين: المجموعة غير المصنفة والمجموعة المصنفة تتضمن HashSet وLinkedHashSet، وتشير المجموعة المصنفة بشكل أساسي إلى TreeSet. من بينها، يمكن أن تحتوي HashSet وLinkedHashSet على قيمة فارغة.
HashSet

HashSet عبارة عن مجموعة مدعومة بجدول Hash، وهي ليست آمنة لمؤشرات الترابط.

دعونا نلقي نظرة على المثال التالي، والذي هو في الأساس نفس المثال الأول مع Vector:

انسخ رمز الكود كما يلي:

hashSetTest1 () باطلة ثابتة خاصة
{
Set<Integer> set = new HashSet<Integer>();

لـ (int i = 0; i < 3; i++)
{
set.add(new Integer(100));
}
set.add(null);

System.out.println("حجم المجموعة هو" + set.size());
System.out.println(set);
}

هنا، يحتوي HashSet على كل من العناصر المتكررة والعناصر الفارغة، على عكس Vector، يكون الإخراج هنا كما يلي:

انسخ رمز الكود كما يلي:

حجم المجموعة هو 2
[خالية، 100]

يمكننا إلقاء نظرة متعمقة على كيفية تحديد HashSet ما إذا كان العنصران مكررين. يتم تعريف طريقة يساوي أيضًا في Object. بالنسبة للعناصر الموجودة في HashSet، يتم الحكم على ما إذا كانت العناصر متساوية أم لا بناءً على طريقة يساوي، يمكننا تحديد نوع "غير طبيعي":

انسخ رمز الكود كما يلي:

تحديد كائن MyInteger

classMyInteger
{
قيمة عددية خاصة؛

MyInteger العام (قيمة عددية)
{
this.value = value;
}

سلسلة عامة إلى سلسلة ()
{
إرجاع String.valueOf(value);
}

رمز التجزئة العام ()
{
العودة 1؛
}

القيمة المنطقية العامة تساوي (Object obj)
{
عودة صحيحة؛
}
}

يمكن ملاحظة أنه بالنسبة لـ MyInteger، في أي حالتين، فإننا نعتبره غير متساوٍ.

وفيما يلي طريقة الاختبار المقابلة:

انسخ رمز الكود كما يلي:

hashSetTest2 () باطلة ثابتة خاصة
{
Set<MyInteger> set = new HashSet<MyInteger>();

لـ (int i = 0; i < 3; i++)
{
set.add(new MyInteger(100));
}

System.out.println("حجم المجموعة هو" + set.size());
System.out.println(set);
}

مخرجاته هي كما يلي:

انسخ رمز الكود كما يلي:

حجم المجموعة هو 3
[100، 100، 100]

كما ترون، هناك الآن عناصر "مكررة" في HashSet، ولكن بالنسبة لـ MyInteger، فهي ليست "متماثلة".
TreeSet

TreeSet عبارة عن مجموعة تدعم الفرز، والواجهة الرئيسية الخاصة بها هي SortedSet.

دعونا أولاً نلقي نظرة على العمليات الأساسية لـ TreeSet:

انسخ رمز الكود كما يلي:

شجرة باطلة ثابتة خاصةSetTest1()
{
TreeSet<Integer> set = new TreeSet<Integer>();

Random r = new Random();
لـ (int i = 0; i < 5; i++)
{
set.add(new Integer(r.nextInt(100)));
}

System.out.println(set);
System.out.println(set.first());
System.out.println(set.last());
System.out.println(set.descendingSet());
System.out.println(set.headSet(new Integer(50)));
System.out.println(set.tailSet(new Integer(50)));
System.out.println(set.subSet(30, 60));
System.out.println(set.floor(50));
System.out.println(set.ceiling(50));
}

مخرجاته هي كما يلي:

انسخ رمز الكود كما يلي:

[8، 42، 48، 49، 53]

[53، 49، 48، 42، 8]
[8، 42، 48، 49]
[53]
[42، 48، 49، 53]

تقوم العناصر الموجودة في TreeSet عمومًا بتنفيذ الواجهة القابلة للمقارنة. بشكل افتراضي، بالنسبة إلى العدد الصحيح، يتم تخزين SortedList بترتيب تصاعدي. يمكننا أيضًا تخصيص طريقة المقارنة، مثل التخزين بترتيب تنازلي.

بعد ذلك، نقوم أولاً بإعادة تعريف العدد الصحيح:

انسخ رمز الكود كما يلي:

تعريف كائن MyInteger2
تنفذ فئة MyInteger2 قابلة للمقارنة
{
قيمة كثافة العمليات العامة؛

MyInteger2 العامة (قيمة int)
{
this.value = value;
}

int العام قارن إلى (كائن arg0)
{
MyInteger2 temp = (MyInteger2)arg0;
إذا (درجة الحرارة == فارغة) العودة -1؛
إذا (قيمة مؤقتة > هذه القيمة)
{
العودة 1؛
}
وإلا إذا (قيمة مؤقتة < هذه. قيمة)
{
العودة -1؛
}
العودة 0؛
}

القيمة المنطقية العامة تساوي (Object obj)
{
إرجاع CompareTo(obj) == 0;
}

سلسلة عامة إلى سلسلة ()
{
إرجاع String.valueOf(value);
}
}

هنا هو رمز الاختبار:

انسخ رمز الكود كما يلي:

شجرة باطلة ثابتة خاصةSetTest2()
{
TreeSet<Integer> set1 = new TreeSet<Integer>();
TreeSet<MyInteger2> set2 = new TreeSet<MyInteger2>();
Random r = new Random();
لـ (int i = 0; i < 5; i++)
{
قيمة int = r.nextInt(100);
set1.add(new Integer(value));
set2.add(new MyInteger2(value));
}
System.out.println("Set1 على النحو التالي:");
System.out.println(set1);
System.out.println("Set2 على النحو التالي:");
System.out.println(set2);
}

نتيجة تشغيل الكود كما هو متوقع، كما هو موضح أدناه:

انسخ رمز الكود كما يلي:

Set1 على النحو التالي:
[13، 41، 42، 45، 61]
Set2 على النحو التالي:
[61، 45، 42، 41، 13]

رسم خريطة

تخزن الخرائط "أزواج القيمة الرئيسية". على غرار Set، يوجد نوعان من الخرائط في Java: الخرائط المصنفة وغير المصنفة والتي تتضمن HashMap وHashtable وLinkedHashMap، وتتضمن الخرائط المصنفة TreeMap.
خريطة غير مصنفة

يتم تخزين كل من HashMap وHashtable في شكل جداول Hash. HashMap ليس آمنًا لمؤشر الترابط، ولكن يمكننا اعتبار HashMap بمثابة نسخة "مبسطة" من Hashtable.

يمكن لـ HashMap تخزين قيمة فارغة، سواء للمفتاح أو القيمة. لا يمكن تخزين Hashtable فارغًا.

بغض النظر عن HashMap أو Hashtable، إذا لاحظنا منشئه، فسنجد أنه يمكن أن يحتوي على معلمتين: السعة الأولية وقيمة التحميل افتراضيًا، السعة الأولية تساوي 16 وعامل التحميل يساوي 0.75. يرتبط هذا بعدد العناصر التي يمكن تخزينها في جدول التجزئة. عندما يتجاوز عدد العناصر السعة الأولية * عامل التحميل، سيتم تشغيل طريقة إعادة التجزئة لتوسيع جدول التجزئة. إذا أردنا إدراج الكثير من العناصر فيه، فسنحتاج إلى ضبط هاتين المعلمتين بشكل مناسب.

دعونا نلقي نظرة أولاً على مثال HashMap:

انسخ رمز الكود كما يلي:

hashMapTest1 () باطلة ثابتة خاصة
{
Map<Integer,String> Map = new HashMap<Integer, String>();

Map.put(new Integer(1), "a");
Map.put(new Integer(2), "b");
Map.put(new Integer(3), "c");

System.out.println(map);
System.out.println(map.entrySet());
System.out.println(map.keySet());
System.out.println(map.values());
}

سيؤدي هذا إلى إخراج معلومات العنصر في HashMap، كما هو موضح أدناه.

انسخ رمز الكود كما يلي:

{1=أ، 2=ب، 3=ج}
[1=أ، 2=ب، 3=ج]
[1، 2، 3]
[أ، ب، ج]

يوضح المثال التالي فارغة:

انسخ رمز الكود كما يلي:

hashMapTest2 () باطلة ثابتة خاصة
{
Map<Integer,String> Map = new HashMap<Integer, String>();

Map.put(null, null);
Map.put(null, null);
Map.put(new Integer(4), null);
Map.put(new Integer(5), null);

System.out.println(map);
System.out.println(map.entrySet());
System.out.println(map.keySet());
System.out.println(map.values());
}

نتائج التنفيذ هي كما يلي:

انسخ رمز الكود كما يلي:

{خالية=خالية، 4=خالية، 5=خالية}
[خالية=خالية، 4=خالية، 5=خالية]
[خالية، 4، 5]
[فارغة، فارغة، فارغة]

بعد ذلك نعرض Hashtable، وهو في الأساس نفس المثالين أعلاه (لن يتم توسيع الكود):

انسخ رمز الكود كما يلي:

مثال على جدول التجزئة
hashTableTest1 () باطلة ثابتة خاصة
{
Map<Integer,String> table = new Hashtable<Integer, String>();

table.put(new Integer(1), "a");
table.put(new Integer(2), "b");
table.put(new Integer(3), "c");

System.out.println(table);
System.out.println(table.entrySet());
System.out.println(table.keySet());
System.out.println(table.values());
}

hashTableTest2 () باطلة ثابتة خاصة
{
Map<Integer,String> table = new Hashtable<Integer, String>();

table.put(null, null);
table.put(null, null);
table.put(new Integer(4), null);
table.put(new Integer(5), null);

System.out.println(table);
System.out.println(table.entrySet());
System.out.println(table.keySet());
System.out.println(table.values());
}

نتائج التنفيذ هي كما يلي:

انسخ رمز الكود كما يلي:

{3=ج، 2=ب، 1=أ}
[3=ج، 2=ب، 1=أ]
[3، 2، 1]
[ج، ب، أ]
استثناء في مؤشر الترابط "الرئيسي" java.lang.NullPointerException
في java.util.Hashtable.put (مصدر غير معروف)
في Sample.collections.MapSample.hashTableTest2(MapSample.java:61)
في Sample.collections.MapSample.main(MapSample.java:11)

يمكن أن نرى بوضوح أنه عندما نحاول إدراج قيمة خالية في جدول التجزئة، يتم الإبلاغ عن استثناء مؤشر فارغ.
خريطة الترتيب

تشير خريطة الفرز بشكل أساسي إلى TreeMap، التي لها تعقيد زمني يبلغ O(log(n)) عند إضافة العناصر وحذفها والبحث عنها. إنها ليست آمنة للخيط.

خصائصه مشابهة جدًا لـ TreeSet، لذا لن أخوض في التفاصيل هنا.