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2024-08-08发表2024-08-10更新编程 / Java进阶5 分钟读完 (大约679个字)

List、Set、Map的深入理解与应用

1. List的深入理解与应用

1.1 List接口概述

List是一个有序的集合，允许重复元素。它有一个特定的顺序，元素可以按索引访问。

1.2 常用实现类

ArrayList
LinkedList

1.2.1 ArrayList

动态数组实现
随机访问性能优越

案例：

List<String> arrayList = new ArrayList<>();
arrayList.add("元素1");
arrayList.add("元素2");
System.out.println(arrayList.get(0)); // 输出: 元素1

1.2.2 LinkedList

双向链表实现
在插入和删除操作上性能更优

案例：

List<String> linkedList = new LinkedList<>();
linkedList.add("元素1");
linkedList.add("元素2");
linkedList.remove(0); // 移除第一个元素
System.out.println(linkedList.get(0)); // 输出: 元素2

1.3 List的常用方法

add()
remove()
get()
size()

1.4 使用场景

按顺序处理元素
需要随机访问元素时

2. Set的深入理解与应用

2.1 Set接口概述

Set是一个不允许重复元素的集合。它没有特定的顺序（除非使用特定的实现类）。

2.2 常用实现类

HashSet
LinkedHashSet
TreeSet

2.2.1 HashSet

基于哈希表实现
效率高，查询、插入、删除平均时间复杂度为O(1)

案例：

Set<String> hashSet = new HashSet<>();
hashSet.add("元素1");
hashSet.add("元素2");
hashSet.add("元素1"); // 重复元素不会被添加
System.out.println(hashSet.size()); // 输出: 2

2.2.2 LinkedHashSet

保持插入顺序的HashSet

案例：

Set<String> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>();
linkedHashSet.add("元素1");
linkedHashSet.add("元素2");
for (String element : linkedHashSet) {
    System.out.println(element); // 输出: 元素1 元素2
}

2.2.3 TreeSet

实现了SortedSet接口，自动排序

案例：

Set<Integer> treeSet = new TreeSet<>();
treeSet.add(3);
treeSet.add(1);
treeSet.add(2);
for (Integer number : treeSet) {
    System.out.println(number); // 输出: 1 2 3
}

2.3 Set的常用方法

add()
remove()
contains()
size()

2.4 使用场景

去重的需求
不在乎元素的顺序时

3. Map的深入理解与应用

3.1 Map接口概述

Map是一个键值对的集合，其中每个键唯一，而值可以重复。

3.2 常用实现类

HashMap
LinkedHashMap
TreeMap

3.2.1 HashMap

基于哈希表实现
性能高效，查询和插入平均时间复杂度为O(1)

案例：

Map<String, Integer> hashMap = new HashMap<>();
hashMap.put("键1", 1);
hashMap.put("键2", 2);
System.out.println(hashMap.get("键1")); // 输出: 1

3.2.2 LinkedHashMap

保持插入顺序的HashMap

案例：

Map<String, Integer> linkedHashMap = new LinkedHashMap<>();
linkedHashMap.put("键1", 1);
linkedHashMap.put("键2", 2);
for (Map.Entry<String, Integer> entry : linkedHashMap.entrySet()) {
    System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());
    // 输出: 键1: 1 然后 键2: 2
}

3.2.3 TreeMap

实现了NavigableMap接口，按键排序

案例：

Map<Integer, String> treeMap = new TreeMap<>();
treeMap.put(3, "值3");
treeMap.put(1, "值1");
treeMap.put(2, "值2");
for (Map.Entry<Integer, String> entry : treeMap.entrySet()) {
    System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());
    // 输出: 1: 值1 2: 值2 3: 值3
}

3.3 Map的常用方法

put()
remove()
get()
containsKey()

3.4 使用场景

快速查找与映射关系
需要确保键唯一性时

4. 总结

通过对List、Set和Map的深入理解与应用，可以有效提升Java开发中的数据处理能力，合理选择数据结构以满足业务需求。

2024-08-08发表2024-08-10更新编程 / Java小白5 分钟读完 (大约729个字)

算术运算符

在 Java 中，算术运算符用于执行基本的数学运算。掌握这些运算符对于编写有效的 Java 代码至关重要。以下是 Java 中常用的算术运算符及其用法。

1. 常用算术运算符

运算符	功能	示例
`+`	加法	`a + b`
`-`	减法	`a - b`
`*`	乘法	`a * b`
`/`	除法	`a / b`
`%`	取模（余数）	`a % b`

1.1 加法运算符 (`+`)

加法运算符用于将两个数相加。

示例代码：

public class AdditionExample {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 5;
        int b = 3;
        int sum = a + b;
        System.out.println("和是: " + sum); // 输出 和是: 8
    }
}

1.2 减法运算符 (`-`)

减法运算符用于从第一个数中减去第二个数。

示例代码：

public class SubtractionExample {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 5;
        int b = 2;
        int difference = a - b;
        System.out.println("差是: " + difference); // 输出 差是: 3
    }
}

1.3 乘法运算符 (`*`)

乘法运算符用于计算两个数的乘积。

示例代码：

public class MultiplicationExample {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 4;
        int b = 7;
        int product = a * b;
        System.out.println("积是: " + product); // 输出 积是: 28
    }
}

1.4 除法运算符 (`/`)

除法运算符用于计算第一个数除以第二个数的结果。在整型运算中，结果会是整数部分。

示例代码：

public class DivisionExample {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 3;
        int quotient = a / b;
        System.out.println("商是: " + quotient); // 输出 商是: 3
    }
}

注意事项：

当两个整数相除时，Java 会返回整数部分，余数会被截断。如果想得到小数部分，需要将其中一个数转换为浮点数（float 或 double）。

1.5 取模运算符 (`%`)

取模运算符用于计算两数相除后的余数。

示例代码：

public class ModulusExample {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 3;
        int remainder = a % b;
        System.out.println("余数是: " + remainder); // 输出 余数是: 1
    }
}

2. 组合运算符

Java 还支持组合运算符，可以用来同时执行赋值和运算。例如：

+=：加法赋值
-=：减法赋值
*=：乘法赋值
/=：除法赋值
%=：取模赋值

示例代码：

public class CombinedOperatorsExample {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        
        a += 5; // 相当于 a = a + 5
        System.out.println("a += 5: " + a); // 输出 a += 5: 15
        
        a -= 2; // 相当于 a = a - 2
        System.out.println("a -= 2: " + a); // 输出 a -= 2: 13
        
        a *= 3; // 相当于 a = a * 3
        System.out.println("a *= 3: " + a); // 输出 a *= 3: 39
        
        a /= 3; // 相当于 a = a / 3
        System.out.println("a /= 3: " + a); // 输出 a /= 3: 13
        
        a %= 5; // 相当于 a = a % 5
        System.out.println("a %= 5: " + a); // 输出 a %= 5: 3
    }
}

3. 总结

通过掌握 Java 中的算术运算符，您可以轻松地执行各种数学计算。在实际编程中，熟练使用这些运算符将显著提高您的编程效率。记住这些运算符的功能和用法，将帮助您在后续的学习和开发中更加得心应手。

接下来，您可以继续学习 Java 中的其他运算符，例如关系运算符和逻辑运算符。

2024-08-08发表2024-08-10更新编程 / Java进阶6 分钟读完 (大约945个字)

集合类的性能分析与优化

Java 的集合框架是一个强大而灵活的工具，广泛用于存储和操作数据。理解其性能特征并进行优化是提升Java程序性能的关键。

1. 集合类概述

Java 集合框架主要包含以下几种类型的集合类：

List: 有序集合，允许重复元素，如 ArrayList 和 LinkedList。
Set: 不允许重复元素的集合，如 HashSet 和 TreeSet。
Map: 键值对集合，如 HashMap 和 TreeMap。

每种类型的集合在操作性能上有显著差异，通常取决于数据结构的底层实现。

2. 性能分析

2.1 List 性能分析

ArrayList:
- 查找: O(1) （通过索引直接访问数组）
- 插入: O(n) （插入末尾通常是 O(1)，但如果数组需要扩容则是 O(n)）
- 删除: O(n) （需要移动元素）
LinkedList:
- 查找: O(n) （需要遍历链表）
- 插入: O(1) （在首尾添加元素）
- 删除: O(1) （在已知节点位置删除）

2.2 Set 性能分析

HashSet:
- 查找: O(1) （平均情况下）
- 插入: O(1) （平均情况下，当没有哈希冲突时）
- 删除: O(1) （平均情况下）
TreeSet:
- 查找: O(log n) （树的特性）
- 插入: O(log n)
- 删除: O(log n)

2.3 Map 性能分析

HashMap:
- 查找: O(1) （平均情况下）
- 插入: O(1) （平均情况下）
- 删除: O(1) （平均情况下）
TreeMap:
- 查找: O(log n)
- 插入: O(log n)
- 删除: O(log n)

3. 性能优化技巧

3.1 选择合适的集合类

选择集合类时应根据具体使用场景来确定：

当需要频繁插入和删除操作时，优先考虑 LinkedList。
当需要快速随机访问时，ArrayList 是更好的选择。
对于需要去重的集合，应选择 HashSet，如果需要排序，则选择 TreeSet。
对于键值对操作，使用 HashMap 提高效率。

3.2 适当设置初始容量

设置初始容量可以有效减少扩容次数，减少内存浪费及性能损耗。例如：

1	List<Integer> list = new ArrayList<>(100); // 初始容量为 100

3.3 利用并发集合

如有多线程需求，考虑使用 java.util.concurrent 包下的 CopyOnWriteArrayList, ConcurrentHashMap 等并发集合。

3.4 避免不必要的遍历

对于集合的操作，尽量减少不必要的完全遍历。例如，使用集合的内置方法进行过滤或查找。

3.5 内存和垃圾回收优化

避免频繁创建大量小对象，这会增加垃圾回收的压力。考虑使用对象池或重用对象。

4. 示例代码

以下是对 ArrayList 和 LinkedList 性能的简单对比示例：

import java.util.*;

public class PerformanceTest {
    public static void main(String[] args) {
        int size = 100000;
        
        // 测试 ArrayList
        List<Integer> arrayList = new ArrayList<>();
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            arrayList.add(i);
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("ArrayList 添加时间: " + (end - start) + " ms");

        // 测试 LinkedList
        List<Integer> linkedList = new LinkedList<>();
        start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            linkedList.add(i);
        }
        end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("LinkedList 添加时间: " + (end - start) + " ms");
    }
}

在以上示例中，我们测试了在 ArrayList 和 LinkedList 中添加元素的性能差异。可以根据不同场景中的性能表现进行选择。

5. 总结

正确理解和使用 Java 集合类的性能特点，以及根据应用需求进行适当的优化，是提升 Java 开发效率和应用性能的关键。通过合适的选择、初始容量设置和对并发等特性的利用，可以显著提升程序的执行效率。同时，充分利用 Java 集合框架的各种特性，以满足不同的业务需求。

1. List的深入理解与应用

1.1 List接口概述

1.2 常用实现类

1.2.1 ArrayList

1.2.2 LinkedList

1.3 List的常用方法

1.4 使用场景

2. Set的深入理解与应用

2.1 Set接口概述

2.2 常用实现类

2.2.1 HashSet

2.2.2 LinkedHashSet

2.2.3 TreeSet

2.3 Set的常用方法

2.4 使用场景

3. Map的深入理解与应用

3.1 Map接口概述

3.2 常用实现类

3.2.1 HashMap

3.2.2 LinkedHashMap

3.2.3 TreeMap

3.3 Map的常用方法

3.4 使用场景

4. 总结

1. 常用算术运算符

1.1 加法运算符 (+)

1.2 减法运算符 (-)

1.3 乘法运算符 (*)

1.4 除法运算符 (/)

1.5 取模运算符 (%)

2. 组合运算符

3. 总结

1. 集合类概述

2. 性能分析

2.1 List 性能分析

2.2 Set 性能分析

2.3 Map 性能分析

3. 性能优化技巧

3.1 选择合适的集合类

3.2 适当设置初始容量

3.3 利用并发集合

3.4 避免不必要的遍历

3.5 内存和垃圾回收优化

4. 示例代码

5. 总结

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1.1 加法运算符 (`+`)

1.2 减法运算符 (`-`)

1.3 乘法运算符 (`*`)

1.4 除法运算符 (`/`)

1.5 取模运算符 (`%`)