高頻率出現的Java Collections

前言

最近在Leetcode刷個幾題，使用到集合(Collection)物件的頻率甚高，顧名思義就是把多個有關聯的資料存放在Collection裡面，而這些資料叫做元素(Elements)，同時也就是物件。因為常常會不小心忘記有一些集合的宣告方法或具有哪些方法，因此，這邊來記錄一下我在Leetcode上最常用到的幾個Collection。

Collection

集合物件(Collections)是將一群相關的資料聚集在一個物件當中，且可以對這些資料做存放及排序等操作，其實就類似陣列，所以Collection也被人叫做動態陣列(dynamically array)，最重要的是它具備許多有效和方便的功能。下列為Collection的特色

屬於Java的java.util.*套件
在集合裡面的成員(Element)要是物件(Object)型態，如果要使用基本型別的話要用Wrapper class(但其實存放int宣告的變數還是可以，Java會幫你轉成Integer)
可以搭配使用到泛型(genric)，讓編譯時就可以檢查元素的資料型態，所以會具有更彈性的型別安全(type safety)檢查機制，且同時可以減少轉型(Casting)的使用
實作Collection的物件有許多都是常見的資料結構

下面這張圖是集合物件之間的關係圖

Stack

堆疊(Stack)繼承Vector類別，實現了一種資料結構為後進先出(LIFO)的類別。因為Stack繼承父類別Vector的的add(Element e)及isEmpty()等方法，但使用Stack類別自己實作的push(Element e)及empty()方法可以增加程式的可讀性及目的性 (引用link )。

Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>();
stack.push(10);
stack.push(null); //stack可以存放null
stack.push(5);
stack.push(1);
System.out.println(stack); //[10, null, 5, 1]
System.out.println(stack.size()); //4
System.out.println(stack.indexOf(1)); //3
System.out.println(stack.peek()); //1，檢視為上層的物件(不移除)
int t = stack.pop(); //移除Stack中的最上層的物件，並返回此物件，所以t=1
System.out.println(stack); //[10, null, 5]
System.out.println(stack.search(10)); //3，search為返回目標物件在stack中到最上層的物件的距離，如果最上層是5，stack.search(5)就會返回1

另外還要注意當stack為空時，如果使用peek()和pop()會拋出java.util.EmptyStackException

Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>();
try {
	stack.peek();
	stack.pop();
} catch (EmptyStackException e) {
	System.out.println("Stack為空");
}

Queue

貯列(Queue)與Stack相反，資料型態為先進先出(FIFO)的類別，這邊要注意的地方是Queue為一個介面，要由LinkedList或PriorityQueue來實作，還有Queue因為繼承至Collection介面，所以也具備一些相同的等方法，但通常為了可讀性及安全性，還是會使用Queue自己的offer()及poll()等方法，而且官方文件有提到offer()、poll()和peek()遇到操作失敗時，不同於add()、remove()及element()會直接拋出Exception，反而是會返回特定值，像是offer()會返回boolean值 ; poll()遇queue為空，則是會回傳null，否則就回傳最前面的那個物件，並再回傳後刪除此物件 ; peek()也是當queue為空時，即返回一個null，不然就回傳queue最前面那一個物件。Queue有自己的一個不放參數直接remove()方法，其表示移除最接近的元素，但要小心，如果遇到空的Queue，則會拋出java.util.NoSuchElementException

LinkedList	PriorityQueue
最常見實作Queue的類別，具備貯列(Queue)基本的原則(FIFO)，規則為每次都從尾端加入，並從前端來取出元素，來達到類似排隊的效果	從行為來看PriorityQueue已經沒有貯列(Queue)基本的原則(FIFO)，因為他的排列順序是根據元素的小到大，意思就是每次取出(poll)的元素都是Queue中數值為小的那一個
可存放null元素	不能存放null元素，會拋出`java.lang.NullPointerException`

Queue<Integer> queue = new LinkedList<Integer>();
queue.offer(1);
queue.offer(5);
queue.offer(3);
queue.offer(2);
System.out.println(queue); //[1, 5, 3, 2]
System.out.println(queue.poll()); //1
System.out.println(queue); //[5, 3, 2]
System.out.println(queue.peek()); //5
		
Queue<Integer> queue = new PriorityQueue();
queue.offer(1);
queue.offer(5);
queue.offer(3);
queue.offer(2);
System.out.println(queue); //[1, 2, 3, 5]
System.out.println(queue.poll()); //1
System.out.println(queue); //[2, 5, 3]
System.out.println(queue.peek()); //2

Dequeue

1	Deque deque = new ArrayDeque();

通用方法

Iterable 介面

方法	說明	回傳型態
hasNext()	判斷迭代器還有沒有元素，有的話就回傳true	boolean
next()	將迭代器的元素傳回，並指向下一個元素，只能從前往後取值(不可逆)	Object()
remove()	刪除iterator.next()方法目前指到的元素，所以可以在迴圈裏面放在next()的後面，就可以清空集合物件的元素了	void

List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);
Iterator<Integer> iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()) {
	System.out.println(iterator.next());
}
//System.out.println(iterator.next()); // 跳出java.util.NoSuchElementException

Collection 介面

方法	說明	回傳型態
remove(Object o)	刪除放在參數的o物件，成功回傳true	boolean
remove(int i)	移除索引值為i的物件，成功則回傳此物件，若超出集合物件的索引時會拋出`java.lang.IndexOutOfBoundsException`	泛型所宣告的物件型態<E>
indexOf(Object o)	指參數的物件在集合物件從前面數來第幾個索引(從0開始)，而還有一個是lastIndexOf(Object o)則是從後面來找尋，若都沒有符合的那一個物件就回傳一個-1，注意這是具有索引的集合物件才有的方法，像是Set或Map就沒有	int
size()	回傳集合的元素有多少個元素	int
iterator()	將Collection變成iterator物件，以便來取得集合內所有的值，通常會搭配一個迴圈，然後條件判斷呼叫已經iterator()的參考變數的hasNext()，來判斷是否還有元素可以迭代出來，迴圈裡面使用參考變數的next()來取集合內的值	Iterator
isEmpty()	檢視集合物件是否為空	boolean