Der ultimative Leitfaden für Listen in Java: Alles, was Sie wissen müssen

1. Was ist eigentlich eine Liste? Stellen Sie sich eine Liste als eine gut organisierte, mystische Schriftrolle vor, die Java-Entwickler verwenden, um die Ordnung in ihrer chaotischen Welt aufrechtzuerhalten. Dabei handelt es sich um eine Art Sammlung, die Elemente in einer Reihenfolge speichert, Duplikate zulässt und die Einfügereihenfolge beibehält. Aber lassen Sie sich nicht von seiner Einfachheit täuschen – List ist ein unglaublich leistungsstarkes Tool mit mehreren Varianten, die sich jeweils für unterschiedliche Szenarien eignen.

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1. Warum brauchen wir überhaupt eine Liste? Stellen Sie sich vor, Sie verwalten eine Reihe von Aufgaben. Sie könnten natürlich ein Array verwenden, aber was passiert, wenn Sie eine Aufgabe in der Mitte einfügen müssen? Arrays verschieben sich nicht höflich; Sie sind wie sture Freunde auf einem Konzert. Hier kommt die Liste ins Spiel:
2. Dynamische Größe: Im Gegensatz zu Arrays kann eine Liste nach Bedarf erweitert oder verkleinert werden.

• Ordnet: Elemente behalten ihre Einfügereihenfolge bei.

• Flexibel: Ermöglicht Duplikate, sodass Sie sich genauso wiederholen können wie die Erinnerungen Ihres Chefs.

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1. Arten von Listen in Java Java hört nicht nur bei einer Art von Liste auf. Es bietet ein komplettes Buffet:a. ArrayList
2. Unterstützt von: Ein dynamisches Array.

• Am besten geeignet für: Schneller Direktzugriff und Iterationen.

• Nachteile: Langsame Einfügungen und Löschungen (da Elemente verschoben werden müssen).

• Anwendungsfall: Wenn Sie häufig auf Elemente zugreifen müssen, z. B. das Abrufen von Videobildern in einem Mediaplayer.
  

List<String> arrayList = new ArrayList<>();
arrayList.add("First");
arrayList.add("Second");

Speicherlayout: ArrayLists verwalten einen zusammenhängenden Speicherblock, dessen Größe um 50 % oder mehr geändert wird, wenn er seine Kapazität überschreitet.b. LinkedList

• Unterstützt von: Eine doppelt verknüpfte Liste.

• Am besten geeignet für: Häufiges Einfügen und Löschen.

• Nachteile: Langsamere Zugriffszeiten aufgrund der Zeigerüberquerung.

• Anwendungsfall: Implementierung einer Wiedergabeliste, in der häufig Lieder hinzugefügt oder entfernt werden.
  

List<String> linkedList = new LinkedList<>();
linkedList.add("Node1");
linkedList.add("Node2");

Speicherlayout: LinkedLists verwenden nicht zusammenhängenden Speicher, wobei jeder Knoten auf seinen vorherigen und nächsten Knoten zeigt.c. CopyOnWriteArrayList

• Spezieller Zweck: Thread-sichere Variante von ArrayList.

• So funktioniert es: Erstellt bei jeder Änderung eine neue Kopie des zugrunde liegenden Arrays.

• Am besten geeignet für: Szenarien, in denen die Anzahl der Lesevorgänge die Schreibvorgänge bei weitem übersteigt, z. B. das Zwischenspeichern von Daten, auf die häufig zugegriffen wird.

• Nachteile: Speicherintensiv und langsam für Aktualisierungen.
  D. Vektor

• Legacy: Eingeführt in Java 1.0.

• Thread-Sicherheit: Der Synchronisierungsaufwand macht es langsamer als moderne Alternativen.

• Fun Fact: Wie die „Papa-Witze“ von List – nicht wirklich lustig, aber immer noch im Umlauf.

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1. Erstellen von Listen in Java Java bietet mehrere Möglichkeiten zum Erstellen einer Liste, die jeweils auf spezifische Anforderungen zugeschnitten sind:
2. Direkte Instanziierung:

List<String> arrayList = new ArrayList<>();
arrayList.add("First");
arrayList.add("Second");

• Verwenden von Arrays.asList():

List<String> linkedList = new LinkedList<>();
linkedList.add("Node1");
linkedList.add("Node2");

Hinweis: Dadurch wird eine Liste mit fester Größe zurückgegeben, sodass Sie keine Elemente hinzufügen oder entfernen können.

• Unveränderliche Listen (Java 9):

List<String> list = new ArrayList<>();

Unveränderlich bedeutet kein add(), delete() oder clear() – wie dieser eine Nachbar, der niemanden seinen Rasen berühren lässt.

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1. Gemeinsame Methoden in der Listenschnittstelle Hier ist eine Aufschlüsselung beliebter Methoden und ihrer praktischen Anwendungsfälle: A. add(E e) Fügt ein Element am Ende der Liste hinzu.

List<String> list = Arrays.asList("A", "B", "C");

b. add(int index, E element)
Fügt ein Element am angegebenen Index ein und verschiebt nachfolgende Elemente.

List<String> immutableList = List.of("X", "Y", "Z");

c. entfernen(int index)
Entfernt das Element am angegebenen Index.

list.add("Element");

d. get(int index)
Ruft das Element am angegebenen Index ab.

list.add(1, "Middle");

z.B. set(int index, E element)
Ersetzt das Element an der angegebenen Position durch ein neues Element.

list.remove(0);

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1. Wie Listen intern funktionieren a. ArrayList Internals ArrayList ist wie ein magischer Container, dessen Größe sich verdoppelt, wenn der Speicherplatz knapp wird. Diese Größenänderung erfolgt in O(n) Zeit, nachfolgende Hinzufügungen dauern jedoch O(1). Unter der Haube wird ein Object[]-Array verwendet.Diagramm:

String element = list.get(2);

Bei Größenänderung:

list.set(1, "UpdatedElement");

b. LinkedList-Interna Jedes Element (Knoten) in einer LinkedList enthält:

• Daten

• Zeiger auf den nächsten Knoten

• Zeiger auf den vorherigen Knoten (in einer doppelt verknüpften Liste)

Das Durchlaufen ist langsamer, da der Zugriff auf einen Index eine Iteration durch Knoten erfordert.
Diagramm :

[Element1] [Element2] [Element3] [Null] ... [Null]

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1. Algorithmen mit Listen Sortieralgorithmen :
2. Collections.sort(): Verwendet TimSort, eine Mischung aus Zusammenführungssortierung und Einfügungssortierung.

• Benutzerdefinierter Komparator: Zum Sortieren basierend auf benutzerdefinierter Logik.

[Element1] [Element2] [Element3] [NewElement] [Null] ... [Null]

Suchalgorithmen:

• Lineare Suche: O(n) – Scannen Sie jedes Element.

• Binäre Suche: O(log n) – Erfordert eine sortierte Liste.
  

List<String> arrayList = new ArrayList<>();
arrayList.add("First");
arrayList.add("Second");

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1. Speicherzuweisung und -effizienz ArrayList-Elemente werden in einem zusammenhängenden Block gespeichert, was eine schnellere Iteration, aber Speicheraufwand bei der Größenänderung gewährleistet. LinkedList hingegen speichert jedes Element in separaten Knoten mit Zeigern, was zu einer besseren Einfügeleistung, aber einem höheren Speicherverbrauch aufgrund von Zeigern führt.

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1. Tipps und Tricks zum Umgang mit Listen
2. ConcurrentModificationException vermeiden: Verwenden Sie Iterator oder ListIterator, wenn Sie eine Liste während der Iteration ändern.

• Streams für funktionale Programmierung verwenden:

List<String> linkedList = new LinkedList<>();
linkedList.add("Node1");
linkedList.add("Node2");

• Stapeloperationen: Für umfangreiche Änderungen bevorzugen Sie addAll(), removeAll() oder retainAll() für eine bessere Leistung.

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1. Identifizieren von Problemen, die sich am besten für Listen eignen Wann sollten Sie nach einer Liste greifen, beispielsweise über einem Satz oder einer Warteschlange?
2. Anzeigenreihenfolge beibehalten: Immer.

• Duplikate zulassen: Absolut.

• Häufige Zugriffsvorgänge: Gehe zu ArrayList.

• Häufige Änderungen: Gehen Sie zu LinkedList.

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1. Fortgeschrittene Techniken
2. Eine Liste umkehren:

List<String> list = new ArrayList<>();

• Elemente mischen:

List<String> list = Arrays.asList("A", "B", "C");

• Synchronisierte Listen:

List<String> immutableList = List.of("X", "Y", "Z");

• Parallele Streams für mehr Leistung:

list.add("Element");

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1. Häufige Fehler und Best Practices
2. Vorsicht vor NullPointerException: Überprüfen Sie vor Operationen immer, ob eine Liste null ist.

• Generika verwenden: Geben Sie immer den Typ an, um ClassCastException zu vermeiden.

• Verwenden Sie new ArrayList<>() nicht in Schleifen: Instanzen wiederverwenden oder ordnungsgemäß verwalten, um OutOfMemoryError zu vermeiden.

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Fazit: Werden Sie zum Listenflüsterer!

Wenn Sie List gründlich verstehen, können Sie effiziente, skalierbare und lesbare Java-Programme schreiben. Es ist, als ob Sie die Grundlagen des Kochens beherrschen, bevor Sie sich auf Gourmetrezepte stürzen – Sie ersparen sich verbrannten Code (und verbrannten Toast). Spielen Sie gerne mit den Beispielen, erstellen Sie benutzerdefinierte Szenarien und nutzen Sie die Leistungsfähigkeit von List. Und denken Sie daran, ein erfahrener Entwickler weiß, dass jedes Element zählt, sowohl im Leben als auch in List.

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Jetzt machen Sie sich auf den Weg, meistern Sie Ihre Codierungsherausforderungen mit Ihrer neu erworbenen List-Beherrschung und lassen Sie sich nie wieder von Ihren Arrays herumkommandieren!

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonDer ultimative Leitfaden für Listen in Java: Alles, was Sie wissen müssen. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!