Java中的数组与集合基本用法详解

目录

一、Java数组基础

1.1 数组结构概述1.2 一维数组1.2.1 声明与初始化1.2.2 访问与修改元素1.2.3 数组遍历1.3 二维数组1.3.1 声明与初始化1.3.2 访问与遍历1.4 三维数组及更高维数组1.5 数组类(Arrays) 1.5.1 常用方法1.6 复制数组1.6.1 系统复制方法1.6.2 手动复制

二、Java集合框架

2.1 集合框架概述2.2 列表类(List) 2.2.1 ArrayList 2.2.2 LinkedList 2.3 集合类(Set) 2.3.1 HashSet 2.3.2 TreeSet 2.4 映射类(Map) 2.4.1 HashMap 2.4.2 TreeMap 2.5 队列类(Queue) 2.5.1 PriorityQueue 2.5.2 ArrayDeque 2.6 堆栈类(Stack) 2.7 集合工具类(Collections)

三、完整案例代码

3.1 数组操作完整示例3.2 集合操作完整示例

四、数组与集合使用对比

总结

一、Java数组基础

1.1 数组结构概述数组是Java中最基本的数据结构之一，用于存储相同类型的多个元素。数组具有以下特点：固定大小：一旦创建，大小不可改变连续内存空间：元素在内存中是连续存储的索引访问：通过从0开始的整数索引访问元素1.2 一维数组1.2.1 声明与初始化// 声明数组int[] arr1; // 推荐方式int arr2[]; // 效果相同，但不推荐// 静态初始化int[] arr3 = {1, 2, 3, 4, 5};String[] names = {"Alice", "Bob", "Charlie"};// 动态初始化int[] arr4 = new int[5]; // 默认初始化为0 boolean[] flags = new boolean[3]; // 默认初始化为false String[] strArr = new String[4]; // 默认初始化为null1.2.2 访问与修改元素int[] numbers = {10, 20, 30, 40, 50};// 访问元素System.out.println(numbers[0]); // 输出: 10 System.out.println(numbers[numbers.length - 1]); // 输出最后一个元素: 50// 修改元素numbers[2] = 300;System.out.println(numbers[2]); // 输出: 3001.2.3 数组遍历// 使用for循环for (int i = 0; i < numbers.length; i++) {System.out.println("Element at index " + i + ": " + numbers[i]);}// 使用增强for循环for (int num : numbers) {System.out.println("Number: " + num);}1.3 二维数组1.3.1 声明与初始化// 声明二维数组int[][] matrix1;int matrix2[][];// 静态初始化int[][] matrix3 = {{1, 2, 3},{4, 5, 6},{7, 8, 9}};// 动态初始化int[][] matrix4 = new int[3][4]; // 3行4列int[][] matrix5 = new int[2][]; // 只指定行数，列数可后续指定matrix5[0] = new int[3];matrix5[1] = new int[5];1.3.2 访问与遍历// 访问元素System.out.println(matrix3[1][2]); // 输出: 6 (第2行第3列)// 遍历二维数组for (int i = 0; i < matrix3.length; i++) {for (int j = 0; j < matrix3[i].length; j++) {System.out.print(matrix3[i][j] + " ");}System.out.println();}// 使用增强for循环for (int[] row : matrix3) {for (int num : row) {System.out.print(num + " ");}System.out.println();}1.4 三维数组及更高维数组// 三维数组声明与初始化int[][][] cube = new int[2][3][4]; // 2个3x4的矩阵// 静态初始化int[][][] cube2 = {{{1, 2, 3, 4},{5, 6, 7, 8},{9, 10, 11, 12}},{{13, 14, 15, 16},{17, 18, 19, 20},{21, 22, 23, 24}}};// 访问三维数组元素System.out.println(cube2[1][2][3]); // 输出: 24// 遍历三维数组for (int[][] matrix : cube2) {for (int[] row : matrix) {for (int num : row) {System.out.print(num + " ");}System.out.println();}System.out.println("--- Next Matrix ---");}1.5 数组类(Arrays) Java提供了java.util.Arrays类来操作数组。

1.5.1 常用方法import java.util.Arrays;int[] arr = {5, 2, 9, 1, 5, 6};// 排序Arrays.sort(arr);System.out.println(Arrays.toString(arr)); // [1, 2, 5, 5, 6, 9]// 二分查找(数组必须有序) int index = Arrays.binarySearch(arr, 5);System.out.println("5的索引: " + index); // 2或3(取决于第一个找到的5)// 填充Arrays.fill(arr, 0);System.out.println(Arrays.toString(arr)); // [0, 0, 0, 0, 0, 0]// 比较int[] arr2 = {1, 2, 3};int[] arr3 = {1, 2, 3};System.out.println(Arrays.equals(arr2, arr3)); // true// 复制数组int[] arrCopy = Arrays.copyOf(arr2, arr2.length);int[] arrCopyRange = Arrays.copyOfRange(arr2, 1, 3);1.6 复制数组1.6.1 系统复制方法// 使用System.arraycopy() int[] source = {1, 2, 3, 4, 5};int[] destination = new int[5];System.arraycopy(source, 0, destination, 0, source.length);// 使用Arrays.copyOf() int[] copy1 = Arrays.copyOf(source, source.length);int[] copy2 = Arrays.copyOf(source, 3); // 只复制前3个元素// 使用clone() int[] clone = source.clone();1.6.2 手动复制int[] original = {10, 20, 30, 40, 50};int[] manualCopy = new int[original.length];for (int i = 0; i < original.length; i++) {manualCopy[i] = original[i];}

二、Java集合框架

Java集合框架位于java.util包中，提供了多种数据结构和算法。

2.1 集合框架概述接口实现类特点Collection-所有集合的根接口List ArrayList, LinkedList, Vector, Stack有序，可重复Set HashSet, LinkedHashSet, TreeSet无序，不可重复Queue PriorityQueue, ArrayDeque队列接口Deque ArrayDeque, LinkedList双端队列Map HashMap, LinkedHashMap, TreeMap, Hashtable键值对存储2.2 列表类(List) 2.2.1 ArrayListimport java.util.ArrayList;import java.util.List;// 创建ArrayList List names = new ArrayList<>();// 添加元素names.add("Alice");names.add("Bob");names.add(1, "Charlie"); // 在索引1处插入// 访问元素System.out.println(names.get(0)); // Alice// 遍历for (String name : names) {System.out.println(name);}// 删除元素names.remove(0); // 按索引删除names.remove("Bob"); // 按对象删除// 大小System.out.println("Size: " + names.size());// 检查包含System.out.println(names.contains("Charlie"));2.2.2 LinkedListimport java.util.LinkedList;LinkedList numbers = new LinkedList<>();// 添加元素numbers.add(10);numbers.addFirst(5); // 添加到头部numbers.addLast(15); // 添加到尾部// 获取元素System.out.println("First: " + numbers.getFirst());System.out.println("Last: " + numbers.getLast());// 删除元素numbers.removeFirst();numbers.removeLast();// 转换为数组Integer[] arr = numbers.toArray(new Integer[0]);2.3 集合类(Set) 2.3.1 HashSetimport java.util.HashSet;import java.util.Set;Set uniqueNames = new HashSet<>();// 添加元素uniqueNames.add("Alice");uniqueNames.add("Bob");uniqueNames.add("Alice"); // 重复元素不会被添加// 遍历for (String name : uniqueNames) {System.out.println(name);}// 检查是否存在System.out.println(uniqueNames.contains("Bob"));// 删除元素uniqueNames.remove("Alice");2.3.2 TreeSetimport java.util.TreeSet;TreeSet sortedNumbers = new TreeSet<>();// 添加元素(自动排序) sortedNumbers.add(5);sortedNumbers.add(2);sortedNumbers.add(8);sortedNumbers.add(1);// 遍历(有序) for (int num : sortedNumbers) {System.out.println(num); // 输出: 1, 2, 5, 8}// 获取子集System.out.println(sortedNumbers.subSet(2, 6)); // [2, 5]2.4 映射类(Map) 2.4.1 HashMapimport java.util.HashMap;import java.util.Map;Map ageMap = new HashMap<>();// 添加键值对ageMap.put("Alice", 25);ageMap.put("Bob", 30);ageMap.put("Charlie", 25);// 获取值System.out.println(ageMap.get("Alice")); // 25// 遍历for (Map.Entry entry : ageMap.entrySet()) {System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());}// 检查键是否存在System.out.println(ageMap.containsKey("Bob"));// 检查值是否存在System.out.println(ageMap.containsValue(30));// 删除条目ageMap.remove("Charlie");2.4.2 TreeMapimport java.util.TreeMap;TreeMap rankMap = new TreeMap<>();// 添加键值对(按键排序) rankMap.put(3, "Bronze");rankMap.put(1, "Gold");rankMap.put(2, "Silver");// 遍历(按键有序) for (Map.Entry entry : rankMap.entrySet()) {System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());}// 获取子映射System.out.println(rankMap.subMap(1, 3)); // {1=Gold, 2=Silver}2.5 队列类(Queue) 2.5.1 PriorityQueueimport java.util.PriorityQueue;import java.util.Queue;Queue priorityQueue = new PriorityQueue<>();// 添加元素(按自然顺序排序) priorityQueue.add("Orange");priorityQueue.add("Apple");priorityQueue.add("Banana");// 查看但不移除头部System.out.println(priorityQueue.peek()); // Apple// 移除并返回头部System.out.println(priorityQueue.poll()); // Apple System.out.println(priorityQueue.poll()); // Banana2.5.2 ArrayDequeimport java.util.ArrayDeque;import java.util.Deque;Deque deque = new ArrayDeque<>();// 添加元素deque.addFirst(1); // 添加到头部deque.addLast(3); // 添加到尾部deque.offerFirst(0); // 另一种添加到头部的方式deque.offerLast(4); // 另一种添加到尾部的方式// 查看元素System.out.println(deque.peekFirst()); // 0 System.out.println(deque.peekLast()); // 4// 移除元素System.out.println(deque.pollFirst()); // 0 System.out.println(deque.pollLast()); // 42.6 堆栈类(Stack)虽然Java有Stack类，但推荐使用Deque接口的实现类作为堆栈。

import java.util.ArrayDeque;import java.util.Deque;Deque stack = new ArrayDeque<>();// 压栈stack.push(10);stack.push(20);stack.push(30);// 查看栈顶System.out.println(stack.peek()); // 30// 弹栈System.out.println(stack.pop()); // 30 System.out.println(stack.pop()); // 202.7 集合工具类(Collections)java.util.Collections提供了许多有用的集合操作方法。

import java.util.ArrayList;import java.util.Collections;import java.util.List;List numbers = new ArrayList<>();numbers.add(5);numbers.add(2);numbers.add(8);numbers.add(1);// 排序Collections.sort(numbers);System.out.println(numbers); // [1, 2, 5, 8]// 反转Collections.reverse(numbers);System.out.println(numbers); // [8, 5, 2, 1]// 洗牌(随机排序) Collections.shuffle(numbers);System.out.println(numbers);// 最大值/最小值System.out.println("Max: " + Collections.max(numbers));System.out.println("Min: " + Collections.min(numbers));// 不可变集合List immutableList = Collections.unmodifiableList(numbers);// immutableList.add(10); // 抛出UnsupportedOperationException

三、完整案例代码

3.1 数组操作完整示例import java.util.Arrays;public class ArrayDemo {public static void main(String[] args) {// 一维数组示例int[] oneDArray = {5, 2, 9, 1, 5, 6};System.out.println("原始数组: " + Arrays.toString(oneDArray));Arrays.sort(oneDArray);System.out.println("排序后: " + Arrays.toString(oneDArray));int index = Arrays.binarySearch(oneDArray, 5);System.out.println("5的索引: " + index);// 二维数组示例int[][] twoDArray = {{1, 2, 3},{4, 5, 6},{7, 8, 9}};System.out.println("\n二维数组:");for (int[] row : twoDArray) {for (int num : row) {System.out.print(num + " ");}System.out.println();}// 数组复制示例int[] copy = Arrays.copyOf(oneDArray, oneDArray.length);System.out.println("\n数组复制: " + Arrays.toString(copy));// 手动复制int[] manualCopy = new int[oneDArray.length];for (int i = 0; i < oneDArray.length; i++) {manualCopy[i] = oneDArray[i];}System.out.println("手动复制: " + Arrays.toString(manualCopy));}}3.2 集合操作完整示例import java.util.*;public class CollectionDemo {public static void main(String[] args) {// List示例 - ArrayList List names = new ArrayList<>();names.add("Alice");names.add("Bob");names.add("Charlie");names.add(1, "David"); // 在索引1处插入System.out.println("ArrayList内容:");for (String name : names) {System.out.println(name);}// List示例 - LinkedList LinkedList numbers = new LinkedList<>();numbers.add(10);numbers.addFirst(5);numbers.addLast(15);System.out.println("\nLinkedList内容:");Iterator iterator = numbers.iterator();while (iterator.hasNext()) {System.out.println(iterator.next());}// Set示例 - HashSet Set uniqueNames = new HashSet<>();uniqueNames.add("Alice");uniqueNames.add("Bob");uniqueNames.add("Alice"); // 重复元素System.out.println("\nHashSet内容(去重):");for (String name : uniqueNames) {System.out.println(name);}// Set示例 - TreeSet TreeSet sortedNumbers = new TreeSet<>();sortedNumbers.add(5);sortedNumbers.add(2);sortedNumbers.add(8);sortedNumbers.add(1);System.out.println("\nTreeSet内容(排序):");for (int num : sortedNumbers) {System.out.println(num);}// Map示例 - HashMap Map ageMap = new HashMap<>();ageMap.put("Alice", 25);ageMap.put("Bob", 30);ageMap.put("Charlie", 25);System.out.println("\nHashMap内容:");for (Map.Entry entry : ageMap.entrySet()) {System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());}// Map示例 - TreeMap TreeMap rankMap = new TreeMap<>();rankMap.put(3, "Bronze");rankMap.put(1, "Gold");rankMap.put(2, "Silver");System.out.println("\nTreeMap内容(按键排序):");for (Map.Entry entry : rankMap.entrySet()) {System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());}// Queue示例 - PriorityQueue Queue priorityQueue = new PriorityQueue<>();priorityQueue.add("Orange");priorityQueue.add("Apple");priorityQueue.add("Banana");System.out.println("\nPriorityQueue内容(按字母顺序):");while (!priorityQueue.isEmpty()) {System.out.println(priorityQueue.poll());}// 堆栈示例 - 使用Deque Deque stack = new ArrayDeque<>();stack.push(10);stack.push(20);stack.push(30);System.out.println("\n堆栈内容(LIFO):");while (!stack.isEmpty()) {System.out.println(stack.pop());}// Collections工具类示例List nums = new ArrayList<>();nums.add(5);nums.add(2);nums.add(8);nums.add(1);Collections.sort(nums);System.out.println("\n排序后的列表: " + nums);Collections.reverse(nums);System.out.println("反转后的列表: " + nums);System.out.println("最大值: " + Collections.max(nums));System.out.println("最小值: " + Collections.min(nums));}}

四、数组与集合使用对比

以下是数组和集合的使用场景、优势劣势及代码示例的完整表格：数据结构使用场景优势劣势代码示例数组

1. 数据量固定且已知（如月份天数、配置参数）

2. 需要高效随机访问（如图像处理像素数组）

3. 存储基本数据类型（如

int[]、char[]）

1.

内存连续，访问效率高（时间复杂度O(1)）

2.

无额外开销，内存占用少

3.

直接支持基本类型，无需装箱/拆箱

1.

长度固定，无法动态扩展

2.

功能有限，缺乏排序、搜索等高级方法

3.

类型单一，所有元素必须相同类型java // 声明并初始化整型数组 int[] numbers = {10, 20, 30}; // 访问元素 int first = numbers[0]; // 输出: 10 // 遍历数组 for (int i = 0; i < numbers.length; i++) { System.out.println(numbers[i]); } 集合（List）

1. 数据量动态变化（如用户列表、日志记录）

2. 需要频繁插入/删除元素（如任务队列）

3. 存储对象类型（如

String、自定义类）

1.

动态扩容，无需预先指定大小

2.

功能丰富，提供add()、remove()、sort()等方法

3.

类型灵活，支持泛型（可存储不同类型对象）

1.

内存不连续，访问效率略低（如LinkedList需遍历）

2.

额外开销，需存储元数据（如容量、负载因子）

3.

仅支持对象，基本类型需自动装箱（如Integer）

java // 创建ArrayList并添加元素 List names = new ArrayList<>(); names.add("Alice"); names.add("Bob"); // 访问元素 String firstName = names.get(0); // 输出: Alice // 遍历集合 for (String name : names) { System.out.println(name); } // 删除元素 names.remove("Bob"); 集合（Set）

1. 需要去重（如标签系统、唯一ID集合）

2. 快速判断元素是否存在（如黑名单过滤）

1.

自动去重，无需手动检查

2.

查找效率高（如HashSet基于哈希表实现）

1.

无序存储，无法通过索引访问

2.

功能受限，不支持get(index)等操作java // 创建HashSet并添加元素 Set tags = new HashSet<>(); tags.add("Java"); tags.add("Python"); tags.add("Java"); // 自动去重，集合大小为2 // 判断元素是否存在 boolean hasJava = tags.contains("Java"); // 输出: true 集合（Map）

1. 键值对存储（如字典、缓存系统）

2. 需要快速通过键查找值（如数据库索引）

1.

高效查找（如HashMap时间复杂度O(1)）

2.

结构灵活，支持自定义键类型

1.

键唯一，重复键会覆盖值

2.

无序存储（除非使用TreeMap）

java // 创建HashMap并添加键值对 Map scores = new HashMap<>(); scores.put("Alice", 90); scores.put("Bob", 85); // 通过键获取值 int aliceScore = scores.get("Alice"); // 输出: 90 // 遍历键值对 for (Map.Entry entry : scores.entrySet()) { System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue()); } 总结通过本文的学习，我们掌握了Java中数组和集合的基本用法：数组：固定大小，类型相同，连续内存支持一维、二维及更高维度使用Arrays类进行排序、搜索、复制等操作集合框架：List：有序可重复，常用实现有ArrayList和LinkedList Set：无序不可重复，常用实现有HashSet和TreeSet Map：键值对存储，常用实现有HashMap和TreeMap Queue/Deque：队列和双端队列接口使用Collections工具类进行排序、反转等操作

数组和集合各有优缺点：

数组简单高效，但大小固定集合大小可变，提供更多功能，但稍有性能开销在实际开发中，应根据具体需求选择合适的数据结构。对于固定大小的数据，数组是更好的选择；对于需要动态增删的数据，集合更为合适。

到此这篇关于Java中的数组与集合的文章就介绍到这了,更多相关Java数组与集合内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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