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詳解java中多種通用遍歷方式

Y2J
發布: 2017-05-09 13:45:49
原創
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下面小編就為大家帶來一篇java集合遍歷的幾種方式總結及詳細比較。小編覺得蠻不錯的,現在就分享給大家,也給大家做個參考。一起跟著小編過來看看吧

集合類別的通用遍歷方式, 用迭代器迭代:

Iterator it = list.iterator();
while(it.hasNext()) {
  Object obj = it.next();
}
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Map遍歷方式:

1、透過取得所有的key依照key來遍歷

//Set<Integer> set = map.keySet(); //得到所有key的集合
for (Integer in : map.keySet()) {
  String str = map.get(in);//得到每个key多对用value的值
}
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2.透過Map.entrySet使用iterator遍歷key和value

Iterator<Map.Entry<Integer, String>> it = map.entrySet().iterator();
while (it.hasNext()) {
   Map.Entry<Integer, String> entry = it.next();
    System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
}
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3、透過Map.entrySet遍歷key和value,推薦,尤其是容量大時

for (Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet()) {
  //Map.entry<Integer,String> 映射项(键-值对) 有几个方法:用上面的名字entry
  //entry.getKey() ;entry.getValue(); entry.setValue();
  //map.entrySet() 返回此映射中包含的映射关系的 Set视图。
  System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
}
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4、透過Map.values()遍歷所有的value,但不能遍歷key

for (String v : map.values()) {
  System.out.println("value= " + v);
}
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#List遍歷方式:

第一種:

for(Iterator iterator = list.iterator();iterator.hasNext();){          
  int i = (Integer) iterator.next();          
  System.out.println(i);        
}
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第二個:

Iterator iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()){
  int i = (Integer) iterator.next();
  System.out.println(i);
}
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第三種:

for (Object object : list) { 
  System.out.println(object); 
}
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第四種:

for(int i = 0 ;i<list.size();i++) { 
  int j= (Integer) list.get(i);
  System.out.println(j); 
}
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##資料元素是如何在內存中存放的?

主要有2種儲存方式:

#1、順序存儲,Random Access (Direct Access):

這種方式,相鄰的資料元素存放於相鄰的記憶體位址中,整塊記憶體位址是連續的。可以根據元素的位置直接計算出記憶體位址,直接進行讀取。讀取一個特定位置元素的平均時間複雜度為O(1)。正常來說,只有基於

陣列實現的集合,才有這種特性。 Java中以ArrayList為代表。

2、鍊式存儲,Sequential Access:

這種方式,每一個資料元素,在記憶體中都不要求處於相鄰的位置,每個資料元素包含它下一個元素的記憶體位址。不可以根據元素的位置直接計算記憶體位址,只能依序讀取元素。讀取一個特定位置元素的平均時間複雜度為O(n)。主要以鍊錶為代表。 Java中以LinkedList為代表。


每個遍歷方法的實作原理是什麼?

1、傳統的for循環遍歷,基於計數器的:

遍歷者自己在集合外部維護一個計數器,然後依序讀取每個位置的元素,當讀取到最後一個元素後,停止。主要就是需要按元素的位置來讀取元素。

2、迭代器遍歷,Iterator:

#每一個具體實現的

資料集合,一般都需要提供對應的Iterator。相較於傳統for循環,Iterator取締了明確的遍歷計數器。所以基於順序儲存集合的Iterator可以直接按位置存取資料。而基於鍊式儲存集合的Iterator,正常的實現,都是需要保存目前遍歷的位置。然後根據當前位置來向前或向後移動指針。

3、foreach循環遍歷:

根據反編譯的字節碼可以發現,foreach內部也是採用了Iterator的方式實現,只不過Java編譯器幫我們產生了這些程式碼。


各遍歷方式對於不同的儲存方式,效能如何?

1、傳統的for循環遍歷,基於計數器的:

因為是基於元素的位置,按位置讀取。所以我們可以知道,對於順序存儲,因為讀取特定位置元素的平均時間複雜度是O(1),所以遍歷整個集合的平均時間複雜度為O(n)。而對於鍊式存儲,因為讀取特定位置元素的平均時間複雜度是O(n),所以遍歷整個集合的平均時間複雜度為O(n2)(n的平方)。

ArrayList按位置讀取的程式碼:直接按元素位置讀取。

transient Object[] elementData;

public E get(int index) {
  rangeCheck(index);
  return elementData(index);
}

E elementData(int index) {
  return (E) elementData[index];
}
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LinkedList按位置讀取的程式碼:每次都需要從第0個元素開始向後讀取。其實它內部也做了小小的優化。

transient int size = 0;
transient Node<E> first;
transient Node<E> last;

public E get(int index) {
  checkElementIndex(index);
  return node(index).item;
}

Node<E> node(int index) {
  if (index < (size >> 1)) {  //查询位置在链表前半部分,从链表头开始查找
    Node<E> x = first;
    for (int i = 0; i < index; i++)
      x = x.next;
    return x;
  } else {           //查询位置在链表后半部分,从链表尾开始查找
    Node<E> x = last;
    for (int i = size - 1; i > index; i--)
      x = x.prev;
    return x;
  }
}
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2、迭代器遍歷,Iterator:

那么对于RandomAccess类型的集合来说,没有太多意义,反而因为一些额外的操作,还会增加额外的运行时间。但是对于Sequential Access的集合来说,就有很重大的意义了,因为Iterator内部维护了当前遍历的位置,所以每次遍历,读取下一个位置并不需要从集合的第一个元素开始查找,只要把指针向后移一位就行了,这样一来,遍历整个集合的时间复杂度就降低为O(n);
(这里只用LinkedList做例子)LinkedList的迭代器,内部实现,就是维护当前遍历的位置,然后操作指针移动就可以了:

代码:

public E next() {
  checkForComodification();
  if (!hasNext())
    throw new NoSuchElementException();

  lastReturned = next;
  next = next.next;
  nextIndex++;
  return lastReturned.item;
}

public E previous() {
  checkForComodification();
  if (!hasPrevious())
    throw new NoSuchElementException();

  lastReturned = next = (next == null) ? last : next.prev;
  nextIndex--;
  return lastReturned.item;
}
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3、foreach循环遍历:

分析Java字节码可知,foreach内部实现原理,也是通过Iterator实现的,只不过这个Iterator是Java编译器帮我们生成的,所以我们不需要再手动去编写。但是因为每次都要做类型转换检查,所以花费的时间比Iterator略长。时间复杂度和Iterator一样。

Iterator和foreach字节码如下:

//使用Iterator的字节码:
  Code:
    0: new      #16         // class java/util/ArrayList
    3: dup
    4: invokespecial #18         // Method java/util/ArrayList."<init>":()V
    7: astore_1
    8: aload_1
    9: invokeinterface #19, 1      // InterfaceMethod java/util/List.iterator:()Ljava/util/Iterator;
   14: astore_2
   15: goto     25
   18: aload_2
   19: invokeinterface #25, 1      // InterfaceMethod java/util/Iterator.next:()Ljava/lang/Object;
   24: pop
   25: aload_2
   26: invokeinterface #31, 1      // InterfaceMethod java/util/Iterator.hasNext:()Z
   31: ifne     18
   34: return
 
 
//使用foreach的字节码:
  Code:
    0: new      #16         // class java/util/ArrayList
    3: dup
    4: invokespecial #18         // Method java/util/ArrayList."<init>":()V
    7: astore_1
    8: aload_1
    9: invokeinterface #19, 1      // InterfaceMethod java/util/List.iterator:()Ljava/util/Iterator;
   14: astore_3
   15: goto     28
   18: aload_3
   19: invokeinterface #25, 1      // InterfaceMethod java/util/Iterator.next:()Ljava/lang/Object;
   24: checkcast   #31         // class loop/Model
   27: astore_2
   28: aload_3
   29: invokeinterface #33, 1      // InterfaceMethod java/util/Iterator.hasNext:()Z
   34: ifne     18
   37: return
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各遍历方式的适用于什么场合?

1、传统的for循环遍历,基于计数器的:

顺序存储:读取性能比较高。适用于遍历顺序存储集合。

链式存储:时间复杂度太大,不适用于遍历链式存储的集合。

2、迭代器遍历,Iterator:

顺序存储:如果不是太在意时间,推荐选择此方式,毕竟代码更加简洁,也防止了Off-By-One的问题。

链式存储:意义就重大了,平均时间复杂度降为O(n),还是挺诱人的,所以推荐此种遍历方式。

3、foreach循环遍历:

foreach只是让代码更加简洁了,但是他有一些缺点,就是遍历过程中不能操作数据集合(删除等),所以有些场合不使用。而且它本身就是基于Iterator实现的,但是由于类型转换的问题,所以会比直接使用Iterator慢一点,但是还好,时间复杂度都是一样的。所以怎么选择,参考上面两种方式,做一个折中的选择。

Java的最佳实践是什么?

Java数据集合框架中,提供了一个RandomAccess接口,该接口没有方法,只是一个标记。通常被List接口的实现使用,用来标记该List的实现是否支持Random Access。

一个数据集合实现了该接口,就意味着它支持Random Access,按位置读取元素的平均时间复杂度为O(1)。比如ArrayList。

而没有实现该接口的,就表示不支持Random Access。比如LinkedList。

所以看来JDK开发者也是注意到这个问题的,那么推荐的做法就是,如果想要遍历一个List,那么先判断是否支持Random Access,也就是 list instanceof RandomAccess。

比如:

if (list instanceof RandomAccess) {
  //使用传统的for循环遍历。
} else {
  //使用Iterator或者foreach。
}
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