List є одним із основних інтерфейсів для роботи зі списками. List розширює інтерфейс Collection, додаючи нові методи, які дозволяють додавати та видаляти елементи за індексом, відстежувати кількість елементів у списку, знаходити індекс елемента, тощо.
add(int index, E element): додає елемент у заданий індекс у спискуremove(int index): видаляє елемент за вказаним індексом зі спискуget(int index): повертає елемент за вказаним індексомset(int index, E element): змінює елемент за вказаним індексомindexOf(Object o): повертає індекс першого входження елемента в списку
Інтерфейс List може бути реалізований за допомогою різних класів, таких як ArrayList, LinkedList, Vector тощо.
ArrayList - клас, що дозволяє зберігати дані різних типів у відсортованому порядку, а також додавати та видаляти елементи у списку. Може автоматично збільшувати свій розмір при додаванні нових елементів, що дозволяє не вказувати розмір масиву вручну. Кожен елемент масиву зберігається у вигляді об'єкта, тому ArrayList також дозволяє зберігати дані різних типів, включаючи примітивні типи даних.
- Надає швидкий доступ до елементу по індексу.
- Повільний, коли треба вставити або видалити елемент з середини списку.
- Дозволяє зберігати будь-які значення в т.ч. null.
- Не синхронізований
LinkedList - це клас, що дозволяє зберіганти елементи у зв'язаному списку, де кожен елемент списку зберігає вказівник на наступний елемент у списку. LinkedList складається з вузлів (Node), кожен з яких містить дві властивості: дані та вказівник на наступний вузол. Для доступу до елементів списку потрібно пройти через усі вузли від голови до хвоста. Одна з переваг LinkedList полягає в тому, що він може динамічно змінювати свій розмір, без необхідності копіювати всі елементи у новий масив, як у випадку з ArrayList.
- Дозволяє додавати та видаляти елементи з початку та кінця списку швидше, ніж у випадку з ArrayList, хоча це може бути повільніше, ніж у випадку з доступом до елементів за індексом.
- Дозволяє зберігати будь-які значення в т.ч. null.
- Не синхронізований
Vector є динамічним масивом, подібним до класу ArrayList. Однак, у відміну від ArrayList, Vector є потокобезпечним (англ. thread-safe), тобто може використовуватися у багатопоточних програмах без додаткового синхронізації доступу до елементів.
Stack - це клас, який використовується для зберігання та управління елементами в порядку "останнім прийшов - першим вийшов" (LIFO - Last-In-First-Out). Stack утримує колекцію елементів, доступ до яких можливий тільки через один кінець стеку, який називається вершиною (англ. top). Нові елементи додаються та видаляються з вершини. Stack можна реалізувати у вигляді масиву або LinkedList, проте використання LinkedList є більш ефективним, оскільки дозволяє легко додавати та вилучати елементи з початку та кінця списку.
Інтерфейс Queue в Java є частиною Collection Framework і визначає контракт для структури даних типу queue. Структура даних queue - це колекція, що працює за принципом "перший ввійшов, перший вийшов" (англ. first-in, first-out, FIFO).
Основні методи, які доступні в інтерфейсі Queue, включають:
add(E element), абоoffer(E element)- додає елемент в кінець чергиremove(), абоpoll()- вилучає та повертає елемент з початку чергиelement(), абоpeek()- повертає елемент з початку черги без його вилученняsize()- повертає кількість елементів в черзіisEmpty()- перевіряє, чи черга порожня
Інтерфейс Queue є базовим для інших інтерфейсів, які використовують структуру даних черга, наприклад, Deque (Double Ended Queue) та BlockingQueue. У Java існує кілька реалізацій інтерфейсу Queue, таких як ArrayDeque, LinkedList та PriorityQueue.
Інтерфейс Set в Java є частиною Collection Framework і визначає контракт для колекції, що не містить дублікатів елементів. Set можна розглядати як математичну множину, яка не допускає повторення елементів.
Основні методи, які доступні в інтерфейсі Set, включають:
add(E element)- додає елемент в Set, якщо його там ще немаєremove(Object o)- вилучає елемент з Setcontains(Object o)- перевіряє, чи містить Set заданий елементsize()- повертає кількість елементів в SetisEmpty()- перевіряє, чи Set порожнійiterator()- повертає ітератор для ітерування елементів Set
Інтерфейс Set є базовим для деяких інших інтерфейсів, які використовують колекції без дублікатів, такі як SortedSet та NavigableSet.
SortedSet - це підінтерфейс інтерфейсу Set у Java, який додає можливість зберігати елементи відсортованими в порядку зростання або спадання. У SortedSet немає дублікатів, але всі елементи зберігаються в відсортованому порядку за допомогою Comparator або Comparable інтерфейсу.
NavigableSet - це розширення інтерфейсу SortedSet у Java, який надає додаткові методи для навігації по відсортованому множині. NavigableSet дозволяє знаходити найближчий елемент до заданого значення, отримувати підмножину елементів в заданому діапазоні, а також виконувати операції над елементами в порядку зростання або спадання. NavigableSet має ряд методів, які не доступні у SortedSet, такі як ceiling, floor, higher, lower, pollFirst, pollLast, descendingSet та інші.
У Java існує кілька реалізацій інтерфейсу Set, таких як HashSet, TreeSet, LinkedHashSet.
HashSet є найбільш швидкою реалізацією інтерфейсу Set, який забезпечує зберігання колекції елементів без дублікатів в довільному порядку. HashSet забезпечує швидкий доступ до елементів завдяки своїй реалізації на основі хеш-таблиць. HashSet дозволяє додавати значення null, але тільки одне.
TreeSet є реалізацією інтерфейсу SortedSet, який забезпечує зберігання колекції елементів без дублікатів у відсортованому порядку. TreeSet забезпечує швидкий доступ до елементів завдяки своїй реалізації на основі дерев. TreeSet не дозволяє додавати значення null.
LinkedHashSet є реалізацією інтерфейсу Set, який зберігає колекцію унікальних елементів без дублікатів. Відмінність LinkedHashSet від HashSet полягає у тому, що він зберігає порядок додавання елементів в колекцію.
Інтерфейс Map є частиною Java Collections Framework і представляє собою колекцію пар ключ-значення. Кожне значення в Map може бути доступним за допомогою свого ключа, який є унікальним у межах колекції.
Основні методи, що доступні в інтерфейсі Map, включають:
put(key, value)- додає пару ключ-значення в колекцію Map.get(key)- повертає значення, що відповідає заданому ключу в колекції Map.remove(key)- вилучає пару ключ-значення, що відповідає заданому ключу, з колекції Map.containsKey(key)- перевіряє наявність заданого ключу в колекції Map.containsValue(value)- перевіряє наявність заданого значення в колекції Map.keySet()- повертає Set ключів, що містяться в колекції Map.values()- повертає колекцію значень, що містяться в колекції Map.entrySet()- повертає Set пар ключ-значення, що містяться в колекції Map.
Інтерфейс Map має кілька реалізацій у Java, таких як HashMap, TreeMap, LinkedHashMap та інші.
HashMap є реалізацією інтерфейсу Map, який зберігає дані у хеш-таблиці. Клас HashMap дозволяє швидко здійснювати операції додавання, вилучення та отримання значення. При додаванні елемента до колекції HashMap, його ключ обчислюється за допомогою хеш-функції, що перетворює ключ у числовий індекс, який використовується для зберігання значення в внутрішній хеш-таблиці.
TreeMap є реалізацією інтерфейсу Map, який зберігає дані у вигляді ключ-значення у відсортованій колекції.Основна відмінність TreeMap від HashMap полягає у тому, що елементи зберігаються у відсортованому порядку за ключем. Порядок сортування може бути заданий за допомогою порівняння ключів за замовчуванням або власним компаратором, переданим як параметр конструктора.
LinkedHashMap є реалізацією інтерфейсу Map, який зберігає пари ключ-значення у впорядкованому вигляді, згідно з порядком їх додавання до мапи. Тобто порядок ітерації через мапу буде такий самий, як порядок, в якому елементи були додані. Клас LinkedHashMap зберігає зв'язки між ключами і значеннями в зв'язаному списку, який зберігає порядок додавання елементів. При додаванні нових елементів в мапу, вони додаються до кінця цього списку. В порівнянні з HashMap, LinkedHashMap має більшу витрату пам'яті, оскільки потребує додаткового простору для зберігання посилань на елементи списку.