rubilnik-bor.ru
Интерфейс Collection является одним из основных интерфейсов коллекций в языке программирования Java. Он определяет базовые операции над группами объектов, такие как добавление, удаление, поиск и доступ к элементам коллекции. Однако, сам по себе интерфейс Collection не предоставляет реализации этих операций, а только определяет их сигнатуры.
Чтобы использовать коллекции в Java, необходимо реализовать интерфейс Collection или его подинтерфейсы. Они предоставляют более конкретные методы и функциональность для работы с коллекциями. В языке программирования Java существует несколько интерфейсов, которые унаследованы от интерфейса Collection. Эти интерфейсы дополняют его функциональность и предоставляют дополнительные методы для работы с коллекциями.
Один из таких интерфейсов — List. Он представляет упорядоченный список элементов, где каждый элемент имеет свой индекс. Интерфейс List определяет методы, позволяющие добавлять, удалять и получать элементы по индексу. Также он предоставляет возможность работать с подсписками и осуществлять сортировку элементов.
Еще один интерфейс, унаследованный от интерфейса Collection — Set. Он представляет собой неупорядоченную коллекцию уникальных элементов. То есть, в Set не могут быть дублирующиеся элементы. Интерфейс Set определяет методы для работы с множествами, такие как добавление, удаление и проверка наличия элементов.
Также стоит упомянуть о интерфейсе Queue, который представляет собой коллекцию элементов с принципом «первым пришел — первым обслужен». Он предоставляет методы для добавления элементов в конец очереди, удаления элементов из начала очереди и проверки наличия элементов в очереди. Интерфейс Queue может использоваться для реализации структур данных, таких как очередь и стек.
Интерфейсы унаследованные от Collection
Интерфейс Collection является корневым интерфейсом, который наследуют многие другие интерфейсы в Java. Collection определяет основные операции над коллекцией объектов, такие как добавление, удаление, поиск элементов и т.д.
Существует несколько интерфейсов, которые без посредников наследуются от Collection:
- List — представляет собой упорядоченную коллекцию элементов, где каждый элемент имеет свой индекс. Дублирующиеся элементы разрешены. Некоторые из реализаций List: ArrayList, LinkedList и Vector.
- Set — представляет собой коллекцию уникальных элементов без определенного порядка. Set не позволяет хранить дублирующиеся элементы. Некоторые из реализаций Set: HashSet, TreeSet и LinkedHashSet.
- Queue — представляет собой коллекцию элементов, упорядоченных по принципу «первый пришел, первый вышел» (FIFO — First-In-First-Out). Методы Queue используются для вставки элементов в конец очереди, удаления элемента из начала очереди и доступа к элементам очереди. Некоторые из реализаций Queue: LinkedList, PriorityQueue и ArrayDeque.
- Deque — представляет собой двустороннюю очередь, где элементы могут быть добавлены или удалены с обоих концов. Некоторые из реализаций Deque: LinkedList и ArrayDeque.
Каждый из этих интерфейсов предоставляет свою уникальную функциональность, позволяя эффективно работать с различными типами данных и вариантами хранения их в памяти. Чтобы использовать эти интерфейсы, необходимо реализовать их методы в соответствующем классе или использовать уже доступные реализации из стандартной библиотеки Java.
Интерфейс List
Интерфейс List является подинтерфейсом интерфейса Collection и представляет собой упорядоченную коллекцию элементов, в которой допустимо наличие дубликатов. Элементы в List упорядочены по индексам, начиная с 0.
Интерфейс List определяет базовый функционал для работы с упорядоченными коллекциями. Помимо методов, унаследованных от интерфейса Collection, он добавляет дополнительные операции для манипуляции с элементами:
- get(int index) — возвращает элемент с указанным индексом;
- set(int index, E element) — заменяет элемент с указанным индексом на новый;
- add(int index, E element) — вставляет элемент на указанную позицию;
- remove(int index) — удаляет элемент с указанным индексом;
- indexOf(Object o) — возвращает индекс первого вхождения указанного элемента;
- lastIndexOf(Object o) — возвращает индекс последнего вхождения указанного элемента;
- subList(int fromIndex, int toIndex) — возвращает подсписок элементов с заданного диапазона индексов.
Интерфейс List имеет ряд конкретных реализаций в стандартной библиотеке Java, таких как ArrayList, LinkedList и Vector.
| Реализация | Описание |
|---|---|
| ArrayList | Реализация List, основанная на динамическом массиве. Поддерживает произвольный доступ к элементам по индексу. |
| LinkedList | Реализация List, основанная на двусвязном списке. Поддерживает эффективные вставки и удаления элементов в начало и конец списка. |
| Vector | Устаревшая реализация List, являющаяся синхронизированной версией ArrayList. |
Интерфейс Set
Set (множество) — один из интерфейсов, унаследованных от интерфейса Collection. Он представляет собой коллекцию уникальных элементов, то есть элементы в множестве не могут повторяться.
Основные методы, определенные в интерфейсе Set:
- add(E element) — добавляет элемент в множество, если такого элемента еще нет в нем
- remove(Object element) — удаляет указанный элемент из множества, если он присутствует
- contains(Object element) — проверяет, содержит ли множество указанный элемент
- isEmpty() — проверяет, является ли множество пустым
- size() — возвращает количество элементов в множестве
Интерфейс Set не определяет порядок элементов в множестве и не гарантирует сохранение порядка при добавлении элементов. При необходимости сохранить порядок, можно воспользоваться реализацией интерфейса List, например, ArrayList или LinkedList.
Классы, реализующие интерфейс Set, предоставляют различные способы хранения элементов, такие как массив, связный список, хеш-таблицы и другие. Наиболее известными реализациями интерфейса Set являются HashSet, TreeSet и LinkedHashSet.
HashSet использует хеш-таблицу для хранения элементов и обеспечивает быстрое добавление, удаление и проверку наличия элементов. Однако, порядок элементов в множестве не определен.
TreeSet представляет собой сбалансированное дерево и автоматически сортирует элементы по возрастанию. Это позволяет использовать методы для получения элементов в отсортированном порядке.
LinkedHashSet хранит элементы в порядке их добавления. Он использует хеш-таблицу для быстрого доступа к элементам и связный список для сохранения порядка.
Интерфейс Set полезен для моделирования математических множеств и решения задач без повторений, а также для удаления дубликатов из коллекций.
Интерфейс Queue
Интерфейс Queue является наследником интерфейса Collection и представляет собой коллекцию, где элементы добавляются и извлекаются в порядке «первый вошел — первый вышел» (FIFO — First-In-First-Out).
Основные методы интерфейса Queue:
- add(element) — добавляет элемент в конец очереди. Если добавление не удалось (например, если очередь ограничена по размеру), генерирует исключение
- offer(element) — добавляет элемент в конец очереди. Если добавление не удалось, возвращает false
- remove() — удаляет и возвращает элемент из начала очереди. Если очередь пуста, генерирует исключение
- poll() — удаляет и возвращает элемент из начала очереди. Если очередь пуста, возвращает null
- element() — возвращает элемент из начала очереди без его удаления. Если очередь пуста, генерирует исключение
- peek() — возвращает элемент из начала очереди без его удаления. Если очередь пуста, возвращает null
Реализации интерфейса Queue, доступные в Java, включают в себя классы ArrayDeque, LinkedList и PriorityQueue. Например, класс ArrayDeque представляет двустороннюю (дек) очередь.
Интерфейс Queue полезен при реализации алгоритмов, где необходимо сохранять порядок элементов в очереди. Кроме того, интерфейс Queue широко используется в многопоточных приложениях для реализации потокобезопасных очередей.
Интерфейс Deque
Deque (Double Ended Queue) – это интерфейс, который расширяет интерфейс Queue и представляет собой двустороннюю очередь.
В интерфейсе Deque определены следующие методы:
- add(element) – добавляет элемент в конец очереди.
- offer(element) – добавляет элемент в конец очереди и возвращает true, если элемент успешно добавлен.
- remove() – удаляет и возвращает элемент из начала очереди. Если очередь пуста, генерирует исключение.
- poll() – удаляет и возвращает элемент из начала очереди. Если очередь пуста, возвращает null.
- element() – возвращает элемент из начала очереди, не удаляя его. Если очередь пуста, генерирует исключение.
- peek() – возвращает элемент из начала очереди, не удаляя его. Если очередь пуста, возвращает null.
- addFirst(element) – добавляет элемент в начало очереди.
- addLast(element) – добавляет элемент в конец очереди.
- offerFirst(element) – добавляет элемент в начало очереди и возвращает true, если элемент успешно добавлен.
- offerLast(element) – добавляет элемент в конец очереди и возвращает true, если элемент успешно добавлен.
- removeFirst() – удаляет и возвращает первый элемент очереди. Если очередь пуста, генерирует исключение.
- removeLast() – удаляет и возвращает последний элемент очереди. Если очередь пуста, генерирует исключение.
- pollFirst() – удаляет и возвращает первый элемент очереди. Если очередь пуста, возвращает null.
- pollLast() – удаляет и возвращает последний элемент очереди. Если очередь пуста, возвращает null.
- getFirst() – возвращает первый элемент очереди, не удаляя его. Если очередь пуста, генерирует исключение.
- getLast() – возвращает последний элемент очереди, не удаляя его. Если очередь пуста, генерирует исключение.
- peekFirst() – возвращает первый элемент очереди, не удаляя его. Если очередь пуста, возвращает null.
- peekLast() – возвращает последний элемент очереди, не удаляя его. Если очередь пуста, возвращает null.
- removeFirstOccurrence(element) – удаляет первое вхождение указанного элемента в очередь.
- removeLastOccurrence(element) – удаляет последнее вхождение указанного элемента в очередь.
- offerFirst(element) – добавляет элемент в начало очереди и возвращает true, если элемент успешно добавлен.
- offerLast(element) – добавляет элемент в конец очереди и возвращает true, если элемент успешно добавлен.
- descendingIterator() – возвращает итератор для обхода очереди в обратном порядке.
Интерфейс Deque имеет две реализации в стандартной библиотеке Java: ArrayDeque и LinkedList. ArrayDeque реализует двустороннюю очередь на основе массива, а LinkedList – на основе связного списка.
Deque может использоваться как стек (LIFO — Last In, First Out) или как очередь (FIFO — First In, First Out), а также для получения элементов с обоих концов очереди.
Интерфейс Deque является частью Java Collections Framework и широко используется для реализации алгоритмов и структур данных.
Интерфейс SortedSet
Интерфейс SortedSet является подинтерфейсом интерфейса Collection. Он представляет собой упорядоченное множество элементов, которые автоматически сортируются в определенном порядке. Он расширяет интерфейс Set и добавляет некоторые методы для работы с сортированным множеством.
Методы интерфейса SortedSet обеспечивают возможность получения элемента с наименьшим/наибольшим значением, а также элементов в заданном диапазоне значений. Интерфейс SortedSet имеет несколько реализаций в стандартной библиотеке Java, включая классы TreeSet и ConcurrentSkipListSet.
Некоторые методы интерфейса SortedSet:
- comparator() — возвращает компаратор, используемый для сортировки элементов в наборе.
- first() — возвращает первый (с наименьшим значением) элемент в наборе.
- last() — возвращает последний (с наибольшим значением) элемент в наборе.
- headSet(E toElement) — возвращает представление набора, содержащего все элементы, которые меньше заданного элемента toElement.
- tailSet(E fromElement) — возвращает представление набора, содержащего все элементы, которые больше или равны заданному элементу fromElement.
- subSet(E fromElement, E toElement) — возвращает представление набора, содержащего все элементы, которые находятся в указанном диапазоне значений.
Интерфейс SortedSet обеспечивает алгоритмическую сложность операций в соответствии с порядком сортировки элементов. Например, получение первого элемента имеет сложность O(1), а получение всех элементов в диапазоне значений имеет сложность O(log(n) + m), где n — общее количество элементов в наборе, m — количество элементов в указанном диапазоне значений.
Использование интерфейса SortedSet позволяет легко управлять упорядоченным множеством элементов и выполнять операции сортировки и поиска. Кроме того, он предоставляет возможность использования пользовательского компаратора для определения порядка сортировки элементов.
Интерфейс NavigableSet
Интерфейс NavigableSet является наследником интерфейса SortedSet и представляет собой упорядоченный набор элементов, удовлетворяющих принципу сортировки. Этот интерфейс предоставляет дополнительные методы, которые позволяют навигироваться по набору и выполнять операции, связанные с поиском, получением ближайших элементов и т.д.
Некоторые методы, которые определены в интерфейсе NavigableSet:
lower(element)— возвращает наибольший элемент, который строго меньше заданного элемента;floor(element)— возвращает наибольший элемент, который меньше или равен заданному элементу;ceiling(element)— возвращает наименьший элемент, который больше или равен заданному элементу;higher(element)— возвращает наименьший элемент, который строго больше заданного элемента;pollFirst()— удаляет и возвращает наименьший элемент из набора;pollLast()— удаляет и возвращает наибольший элемент из набора.
Интерфейс NavigableSet дополняет возможности интерфейса SortedSet и позволяет работать с набором элементов, используя методы навигации. Такой функционал особенно полезен при работе с упорядоченными множествами данных, где требуется быстрый доступ к элементам, поиск ближайших значений и выполнение различных операций над ними.
В Java стандартной реализацией интерфейса NavigableSet является класс TreeSet, который представляет собой упорядоченное множество элементов на основе дерева.