Java의 다양한 일반적인 순회 방법에 대한 자세한 설명

다음 편집기는 Java 컬렉션 탐색의 여러 방법에 대한 요약과 자세한 비교를 제공합니다. 에디터가 꽤 좋다고 생각해서 지금 공유해서 참고용으로 올려보겠습니다. 에디터를 따라가서 살펴보겠습니다.

컬렉션 클래스의 일반적인 순회 방법, 반복자를 사용하여 반복:

Iterator it = list.iterator();
while(it.hasNext()) {
　　Object obj = it.next();
}

맵 순회 방법 :

1. 모든 키를 얻어서 키에 따라 순회

//Set<Integer> set = map.keySet(); //得到所有key的集合
for (Integer in : map.keySet()) {
  String str = map.get(in);//得到每个key多对用value的值
}

2. 반복자를 사용하여 Map.entrySet

Iterator<Map.Entry<Integer, String>> it = map.entrySet().iterator();
while (it.hasNext()) {
   Map.Entry<Integer, String> entry = it.next();
    System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
}

를 통해 키와 값을 순회합니다. 3. Map.entrySet을 통해 키와 값을 순회합니다. 특히 다음과 같은 경우에 권장됩니다. 용량이 큽니다

for (Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet()) {
  //Map.entry<Integer,String> 映射项（键-值对） 有几个方法：用上面的名字entry
  //entry.getKey() ;entry.getValue(); entry.setValue();
  //map.entrySet() 返回此映射中包含的映射关系的 Set视图。
  System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
}

4. Map.values()를 통해 모든 값을 순회하지만 키를 순회할 수는 없습니다

for (String v : map.values()) {
  System.out.println("value= " + v);
}

목록 순회 방법:

첫 번째 방법:

for(Iterator iterator = list.iterator();iterator.hasNext();){          
  int i = (Integer) iterator.next();          
  System.out.println(i);        
}

두 번째 방법:

Iterator iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()){
  int i = (Integer) iterator.next();
  System.out.println(i);
}

세 번째 유형:

for (Object object : list) { 
  System.out.println(object); 
}

네 번째 유형:

for(int i = 0 ;i<list.size();i++) { 
  int j= (Integer) list.get(i);
  System.out.println(j); 
}

데이터 요소가 어떻게 저장된 메모리에 저장되어 있습니까?

주로 두 가지 저장 방법이 있습니다.

1. (직접접근):

이런 식으로 인접한 데이터 요소는 인접한 메모리 주소에 저장되며 전체 메모리 주소는 연속적입니다. 메모리 주소는 요소의 위치를 ​​기반으로 직접 계산하여 직접 읽을 수 있습니다. 특정 위치에서 요소를 읽는 평균 시간 복잡도는 O(1)입니다. 일반적으로 배열을 기반으로 구현된 컬렉션에만 이 기능이 있습니다. Java는 ArrayList로 표현됩니다.

2. 체인 저장, 순차 접근:

이런 방식으로 각 데이터 요소는 동일한 위치에 있을 필요가 없습니다. 메모리 인접 위치에 있는 각 데이터 요소에는 다음 요소의 메모리 주소가 포함됩니다. 메모리 주소는 요소의 위치를 ​​기반으로 직접 계산할 수 없으며 요소는 순서대로만 읽을 수 있습니다. 특정 위치의 요소를 읽는 평균 시간 복잡도는 O(n)입니다. 주로 연결리스트(Linked List)로 표현됩니다. Java에서는 LinkedList로 표현됩니다.

각 순회 방식의 구현 원리는 무엇인가요?

1. 기존 for 루프 순회, 카운터 기반:

순회자를 유지합니다. 컬렉션 외부에 카운터를 추가한 다음 각 위치의 요소를 순서대로 읽고 마지막 요소를 읽으면 중지합니다. 가장 중요한 것은 위치에 따라 요소를 읽는 것입니다.

2. 반복자 순회, 반복자:

데이터 세트 조합의 각 구체적인 구현이 필요합니다. 해당 반복자. 전통적인 for 루프와 비교하여 Iterator는 명시적인 순회 카운터를 제거합니다. 따라서 순차적으로 저장된 컬렉션을 기반으로 하는 Iterator는 위치별로 데이터에 직접 접근할 수 있습니다. 연결된 저장소 컬렉션을 기반으로 하는 Iterator의 일반적인 구현에는 현재 이동된 위치를 저장해야 합니다. 그런 다음 현재 위치를 기준으로 포인터를 앞이나 뒤로 이동합니다.

3. foreach 루프 순회:

디컴파일된 바이트코드에 따르면 foreach도 내부적으로 사용 Iterator 형태로 구현되지만 Java 컴파일러가 이러한 코드를 생성합니다.

저장 방법별로 순회 방법의 성능은 어떻습니까?

1. 카운터 기반의 전통적인 for 루프 탐색:

요소를 보려면 위치 읽기를 누릅니다. 따라서 순차 저장의 경우 특정 위치의 요소를 읽는 평균 시간 복잡도가 O(1)이므로 전체 컬렉션을 순회하는 평균 시간 복잡도가 O(n)임을 알 수 있습니다. 체인형 저장소의 경우 특정 위치에서 요소를 읽는 평균 시간 복잡도는 O(n)이므로 전체 컬렉션을 순회하는 평균 시간 복잡도는 O(n2)(n 제곱)입니다.

위치별 읽기를 위한 ArrayList 코드: 요소 위치별로 직접 읽습니다.

transient Object[] elementData;

public E get(int index) {
  rangeCheck(index);
  return elementData(index);
}

E elementData(int index) {
  return (E) elementData[index];
}

LinkedList를 위치별로 읽는 코드: 매번 0번째 요소부터 거꾸로 읽어야 합니다. 실제로 내부적으로도 작은 최적화가 이루어졌습니다.

transient int size = 0;
transient Node<E> first;
transient Node<E> last;

public E get(int index) {
  checkElementIndex(index);
  return node(index).item;
}

Node<E> node(int index) {
  if (index < (size >> 1)) {  //查询位置在链表前半部分，从链表头开始查找
    Node<E> x = first;
    for (int i = 0; i < index; i++)
      x = x.next;
    return x;
  } else {           //查询位置在链表后半部分，从链表尾开始查找
    Node<E> x = last;
    for (int i = size - 1; i > index; i--)
      x = x.prev;
    return x;
  }
}

2. 반복자 순회, 반복자:

那么对于RandomAccess类型的集合来说，没有太多意义，反而因为一些额外的操作，还会增加额外的运行时间。但是对于Sequential Access的集合来说，就有很重大的意义了，因为Iterator内部维护了当前遍历的位置，所以每次遍历，读取下一个位置并不需要从集合的第一个元素开始查找，只要把指针向后移一位就行了，这样一来，遍历整个集合的时间复杂度就降低为O(n)；
（这里只用LinkedList做例子）LinkedList的迭代器，内部实现，就是维护当前遍历的位置，然后操作指针移动就可以了：

代码：

public E next() {
  checkForComodification();
  if (!hasNext())
    throw new NoSuchElementException();

  lastReturned = next;
  next = next.next;
  nextIndex++;
  return lastReturned.item;
}

public E previous() {
  checkForComodification();
  if (!hasPrevious())
    throw new NoSuchElementException();

  lastReturned = next = (next == null) ? last : next.prev;
  nextIndex--;
  return lastReturned.item;
}

3、foreach循环遍历：

分析Java字节码可知，foreach内部实现原理，也是通过Iterator实现的，只不过这个Iterator是Java编译器帮我们生成的，所以我们不需要再手动去编写。但是因为每次都要做类型转换检查，所以花费的时间比Iterator略长。时间复杂度和Iterator一样。

Iterator和foreach字节码如下：

//使用Iterator的字节码：
  Code:
    0: new      #16         // class java/util/ArrayList
    3: dup
    4: invokespecial #18         // Method java/util/ArrayList."<init>":()V
    7: astore_1
    8: aload_1
    9: invokeinterface #19, 1      // InterfaceMethod java/util/List.iterator:()Ljava/util/Iterator;
   14: astore_2
   15: goto     25
   18: aload_2
   19: invokeinterface #25, 1      // InterfaceMethod java/util/Iterator.next:()Ljava/lang/Object;
   24: pop
   25: aload_2
   26: invokeinterface #31, 1      // InterfaceMethod java/util/Iterator.hasNext:()Z
   31: ifne     18
   34: return
 
 
//使用foreach的字节码：
  Code:
    0: new      #16         // class java/util/ArrayList
    3: dup
    4: invokespecial #18         // Method java/util/ArrayList."<init>":()V
    7: astore_1
    8: aload_1
    9: invokeinterface #19, 1      // InterfaceMethod java/util/List.iterator:()Ljava/util/Iterator;
   14: astore_3
   15: goto     28
   18: aload_3
   19: invokeinterface #25, 1      // InterfaceMethod java/util/Iterator.next:()Ljava/lang/Object;
   24: checkcast   #31         // class loop/Model
   27: astore_2
   28: aload_3
   29: invokeinterface #33, 1      // InterfaceMethod java/util/Iterator.hasNext:()Z
   34: ifne     18
   37: return

各遍历方式的适用于什么场合？

1、传统的for循环遍历，基于计数器的：

顺序存储：读取性能比较高。适用于遍历顺序存储集合。

链式存储：时间复杂度太大，不适用于遍历链式存储的集合。

2、迭代器遍历，Iterator：

顺序存储：如果不是太在意时间，推荐选择此方式，毕竟代码更加简洁，也防止了Off-By-One的问题。

链式存储：意义就重大了，平均时间复杂度降为O(n)，还是挺诱人的，所以推荐此种遍历方式。

3、foreach循环遍历：

foreach只是让代码更加简洁了，但是他有一些缺点，就是遍历过程中不能操作数据集合（删除等），所以有些场合不使用。而且它本身就是基于Iterator实现的，但是由于类型转换的问题，所以会比直接使用Iterator慢一点，但是还好，时间复杂度都是一样的。所以怎么选择，参考上面两种方式，做一个折中的选择。

Java的最佳实践是什么？

Java数据集合框架中，提供了一个RandomAccess接口，该接口没有方法，只是一个标记。通常被List接口的实现使用，用来标记该List的实现是否支持Random Access。

一个数据集合实现了该接口，就意味着它支持Random Access，按位置读取元素的平均时间复杂度为O(1)。比如ArrayList。

而没有实现该接口的，就表示不支持Random Access。比如LinkedList。

所以看来JDK开发者也是注意到这个问题的，那么推荐的做法就是，如果想要遍历一个List，那么先判断是否支持Random Access，也就是 list instanceof RandomAccess。

比如：

if (list instanceof RandomAccess) {
  //使用传统的for循环遍历。
} else {
  //使用Iterator或者foreach。
}

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