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Java的List介绍以及常见方法和五种遍历方式

Java的List介绍

在Java中，List接口是集合框架的一部分，它定义了一个有序的集合，允许存储重复的元素，并且可以通过索引访问这些元素。List继承自Collection接口，提供了额外的功能来处理有序集合。List的主要特点包括：

• 有序性：存取元素的顺序与插入时的顺序一致。
• 可重复性：允许存储重复的元素。
• 索引访问：可以通过整数索引来访问和操作元素。

常见的List实现类有ArrayList、LinkedList、Vector和Stack等。其中，ArrayList基于动态数组实现，适合频繁的随机访问；而LinkedList基于双向链表实现，更适合频繁的插入和删除操作。

List常见方法

以下是List接口的一些常用方法及其示例代码：

1. 添加元素

   • add(E e)：向列表末尾添加一个元素。
   • add(int index, E element)：在指定位置插入元素，原有元素将向后移动。
   • addAll(Collection<? extends E> c)：将指定集合中的所有元素按顺序添加到列表的末尾。
   • addAll(int index, Collection<? extends E> c)：从指定位置开始，将指定集合中的所有元素插入到列表中。

   import java.util.ArrayList;
   import java.util.List;public class ListAddExample {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("Apple");list.add("Banana");list.add(1, "Orange"); // 在索引1处插入"Orange"System.out.println("After adding elements: " + list);List<String> moreFruits = new ArrayList<>();moreFruits.add("Grape");moreFruits.add("Peach");list.addAll(moreFruits); // 添加到末尾list.addAll(1, moreFruits); // 从索引1开始添加System.out.println("After adding all elements: " + list);}
   }
   

2. 获取元素

   • get(int index)：返回列表中指定位置的元素。
   • indexOf(Object o)：返回首次出现的指定元素的索引；如果未找到，则返回-1。
   • lastIndexOf(Object o)：返回最后一次出现的指定元素的索引；如果未找到，则返回-1。

   import java.util.ArrayList;
   import java.util.List;public class ListGetExample {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("Apple");list.add("Banana");list.add("Orange");String fruit = list.get(1); // 获取索引1处的元素System.out.println("Element at index 1: " + fruit);int index = list.indexOf("Orange"); // 查找"Orange"的索引System.out.println("Index of 'Orange': " + index);int lastIndex = list.lastIndexOf("Banana"); // 查找最后一个"Banana"的索引System.out.println("Last index of 'Banana': " + lastIndex);}
   }
   

3. 修改元素

   • set(int index, E element)：用指定元素替换列表中指定位置的元素，并返回被替换的元素。

   import java.util.ArrayList;
   import java.util.List;public class ListSetExample {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("Apple");list.add("Banana");list.add("Orange");String oldFruit = list.set(1, "Grape"); // 修改索引1处的元素System.out.println("Replaced element: " + oldFruit);System.out.println("Updated list: " + list);}
   }
   

4. 删除元素

   • remove(int index)：移除列表中指定位置的元素，并返回被移除的元素。
   • remove(Object o)：移除列表中第一次出现的指定元素（仅当存在时），并返回true，否则返回false。

   import java.util.ArrayList;
   import java.util.List;public class ListRemoveExample {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("Apple");list.add("Banana");list.add("Orange");String removedFruit = list.remove(1); // 移除索引1处的元素System.out.println("Removed element: " + removedFruit);System.out.println("Updated list: " + list);boolean isRemoved = list.remove("Apple"); // 移除第一个"Apple"System.out.println("Is 'Apple' removed? " + isRemoved);System.out.println("Final list: " + list);}
   }
   

5. 查询元素

   • contains(Object o)：如果列表包含指定的元素，则返回true。
   • isEmpty()：如果列表不包含任何元素，则返回true。

   import java.util.ArrayList;
   import java.util.List;public class ListQueryExample {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("Apple");list.add("Banana");list.add("Orange");boolean containsBanana = list.contains("Banana");System.out.println("Does the list contain 'Banana'? " + containsBanana);boolean isEmpty = list.isEmpty();System.out.println("Is the list empty? " + isEmpty);}
   }
   

6. 其他操作

   • clear()：从列表中移除所有元素。
   • size()：返回列表中的元素个数。
   • iterator()：返回一个迭代器，用于遍历列表中的元素。
   • listIterator()：返回一个ListIterator，可以双向遍历列表，并支持在遍历过程中添加或删除元素。

   import java.util.ArrayList;
   import java.util.Iterator;
   import java.util.List;
   import java.util.ListIterator;public class ListOtherOperationsExample {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("Apple");list.add("Banana");list.add("Orange");System.out.println("List size: " + list.size());Iterator<String> iterator = list.iterator();while (iterator.hasNext()) {System.out.println("Iterator: " + iterator.next());}ListIterator<String> listIterator = list.listIterator();while (listIterator.hasNext()) {System.out.println("ListIterator forward: " + listIterator.next());}while (listIterator.hasPrevious()) {System.out.println("ListIterator backward: " + listIterator.previous());}list.clear(); // 清空列表System.out.println("Is the list empty after clearing? " + list.isEmpty());}
   }
   

五种遍历方式

1. 迭代器（Iterator）

   • 使用Iterator接口提供的hasNext()和next()方法来遍历列表。这种方式适用于需要在遍历过程中移除元素的情况，因为Iterator提供了安全地移除元素的能力，避免了ConcurrentModificationException的风险。

   import java.util.ArrayList;
   import java.util.Iterator;
   import java.util.List;public class IteratorTraversalExample {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("Apple");list.add("Banana");list.add("Orange");Iterator<String> iterator = list.iterator();while (iterator.hasNext()) {String item = iterator.next();System.out.println(item);if ("Banana".equals(item)) {iterator.remove(); // 安全地移除当前元素}}System.out.println("List after removal: " + list);}
   }
   

2. 增强for循环（Enhanced for loop）

   • 增强for循环（也称为foreach循环）提供了一种更简洁的方式来遍历List，无需显式地管理索引。代码更加清晰易读，适合不需要索引信息的场景。

   import java.util.ArrayList;
   import java.util.List;public class EnhancedForLoopTraversalExample {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("Apple");list.add("Banana");list.add("Orange");for (String item : list) {System.out.println(item);}}
   }
   

3. 普通for循环

   • 使用传统的for循环是遍历List最直接的方式之一。这种方式允许你通过索引访问列表中的元素，适用于需要知道当前元素位置或需要根据索引进行操作的情况。

   import java.util.ArrayList;
   import java.util.List;public class ForLoopTraversalExample {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("Apple");list.add("Banana");list.add("Orange");for (int i = 0; i < list.size(); i++) {System.out.println("Index " + i + ": " + list.get(i));}}
   }
   

4. Stream API（Java 8+）

   • 自Java 8起引入的Stream API为集合操作提供了强大的功能，包括但不限于过滤、映射、排序等。它允许以声明式的方式编写复杂的集合操作逻辑，并且可以轻松地转换成并行流（parallel stream），从而利用多核处理器的优势加速处理速度。

   import java.util.ArrayList;
   import java.util.List;public class StreamApiTraversalExample {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("Apple");list.add("Banana");list.add("Orange");list.stream().forEach(System.out::println); // 单线程遍历// 或者使用并行流// list.parallelStream().forEach(System.out::println);}
   }
   

5. 列表迭代器（ListIterator）

   • ListIterator是Iterator的一个子接口，专门用于List集合。它不仅支持双向遍历（向前和向后），还可以在遍历过程中添加或删除元素。这使得ListIterator在某些特定场景下非常有用。

   import java.util.ArrayList;
   import java.util.List;
   import java.util.ListIterator;public class ListIteratorTraversalExample {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("Apple");list.add("Banana");list.add("Orange");ListIterator<String> listIterator = list.listIterator();while (listIterator.hasNext()) {String item = listIterator.next();System.out.println("Forward: " + item);if ("Banana".equals(item)) {listIterator.add("Grape"); // 在当前元素后添加新元素}}System.out.println("List after addition: " + list);while (listIterator.hasPrevious()) {String item = listIterator.previous();System.out.println("Backward: " + item);if ("Banana".equals(item)) {listIterator.remove(); // 移除当前元素}}System.out.println("List after removal: " + list);}
   }
   

总结

List接口及其常见实现类如ArrayList和LinkedList是Java编程中不可或缺的部分，提供了丰富的API来处理有序集合。通过理解List的特点和常用方法，以及掌握五种遍历方式，开发者可以根据具体需求选择最合适的方式来操作List集合。无论是简单的遍历还是复杂的集合操作，Java都提供了灵活且高效的解决方案。