Lists

Java 的資料型別與例外狀況

Jim White

Java Developer

List 介面

List 介面，為 Collection 的子介面
- 定義「有序」的物件集合
- 可包含重複物件
List 的多種實作
- 行為大致相同
- 實作決定底層如何管理物件

List 的實作

ArrayList：可調整大小、具索引（如陣列）、有序的物件清單

ArrayList 類似具有索引元素的 Java 陣列

LinkedList：物件以連結串接到下一個與前一個物件。

LinkedList 是以指標串接的物件清單

無論實作為何，新增、移除、變更物件的用法相同

¹ See https://docs.oracle.com/en/java/javase/21/docs/api/java.base/java/util/List.html for List types and details

ArrayList

使用 new 建立實例，並用泛型指定內容型別
以 .add(object) 將物件加到清單尾端
以 .get(index) 取用物件
- ArrayList 使用從 0 開始的索引
以 .set(index, object) 取代／變更物件
以 .remove(index) 移除物件
以 .clear() 清空所有物件
以 .size() 取得物件數量

import java.util.ArrayList;
...
ArrayList<String> animals
  = new ArrayList<String>();

animals.add("horse");
animals.add("cow");
animals.add("horse"); // Duplicates allowed

String c = animals.get(1); // c="cow"
animals.set(1, "chicken");

// Removes the first horse
animals.remove(0);  
// Removes all objects
animals.clear();

animals.size();

物件與基礎型別

使用包裝類別可將基礎型別加入任何 Collections Framework 物件
加入的基礎型別會自動「裝箱」
- 「自動裝箱」：自動以包裝類別包起基礎型別的過程

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
list.add(new Integer(5));
list.add(6);  // 6 會自動以 Integer 包裝後加入

自動裝箱適用於所有 Collections Framework 物件

異質集合

Collections Framework 的資料結構可以是「異質」的
- 異質＝可容納不同型別的物件
- 以 Object 作為參數化型別

ArrayList<Object> list = new ArrayList<Object>(); // 允許任何物件
list.add(new Integer(5)); // 加入 Integer
list.add(6); // 以自動裝箱加入 Integer
list.add("Hello"); // 加入 String

迴圈遍歷 List

使用「for-each」語法迴圈走訪 List 內的物件

ArrayList<String> animals = new ArrayList<String>();
animals.add("horse");
animals.add("cow");
animals.add("chicken");

for (String animal : animals) { // for-each 走訪 ArrayList 全部元素
    System.out.println(animal);
}

horse
cow
chicken

List 的 println 輸出

List 實例（如 ArrayList）的內容可用 println 顯示

ArrayList<String> animals = new ArrayList<String>();
animals.add("horse");
animals.add("cow");
animals.add("chicken");
System.out.println(animals);  // 顯示 ArrayList 的所有元素

ArrayList<Object> list = new ArrayList<Object>();
list.add(5);
list.add("Hello");
System.out.println(list);  // 顯示 ArrayList 的所有元素

[horse, cow, chicken]
[5, Hello]

LinkedList

LinkedList 的建立方式與 ArrayList 相同
LinkedList 與 ArrayList 方法相同

import java.util.LinkedList;
...
LinkedList<String> cars // Create a new ...
  = new LinkedList<String>(); // ... LinkedList

cars.add("Ford"); // Add an object to the list
cars.add("Mercedes");
String c = cars.get(1);
cars.set(1, "Toyota"); // Replace an object
System.out.println(cars); // Display the list
cars.remove(0); // Remove an object
cars.clear();  // Remove all objects
cars.size(); // Get the list length

[Ford, Toyota]

LinkedList 進階方法

其他常用方法
- addFirst() 加到清單開頭
- addLast() 加到清單尾端
- removeFirst() 從開頭移除
- removeLast() 從尾端移除

cars.addFirst("Fiat"); // Add to the beginning
cars.addLast("BMW"); // Add the the end
cars.removeFirst(); // Remove the first object
cars.removeLast(); // Remove the last object

集合型別的相似性

ArrayList 與 LinkedList 外觀與用法類似
- Collections Framework 的其他型別也有相似性
- 這是刻意設計
它們共享介面：List
- 多型（「多種形式」）的例子

ArrayList 與 LinkedList 比較

對 ArrayList 與 LinkedList（或任何 List）的操作相同
- 選擇哪種 List 取決於用途
ArrayList 的考量：
- 隨機存取快（例如：list.get(11)）
- 在中間新增或移除元素較慢
- 因為插入／移除時物件需實體搬移

在 ArrayList 中間新增物件需要大量搬移

ArrayList 與 LinkedList 比較

LinkedList 的考量：
- 隨機存取較慢（例如：list.get(11)）
- 在中間新增或移除元素較快
- 因為不需實體搬移物件，只改變部分參照

在 LinkedList 中間新增物件只需調整部分指標

一起來練習吧！

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