Java 刷题常用集合类、函数及类型转换指南
前言
相信大家在刷算法题的过程中，好不容易想出来大概的思路，也知道去用哪个集合类，但各个集合类的一些命令都长得太像，很容易将他们弄错，并且在各集合之间的转化也是特别烦人，还有很多实用的函数都知道可以去用，但总是会忘记。
本篇将会把刷题中常见的，实用的集合类的功能和各类函数都将详细说明（后续遇到慢慢补充）。
集合类
ArrayList
1. 创建和初始化 ArrayList
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
默认容量为 10。
2. 添加元素 add
添加单个元素（常用）：
list.add(1); list.add(2); list.add(3); list.add(4); list.add(5); // list{1 2 3 4 5}
在指定位置添加元素：
list.add(1); list.add(2); list.add(3); list.add(4); list.add(5); list.add(0, 10); // [10, 1, 2, 3, 4, 5]
3. 获取元素 get
获取指定索引位置的元素：
list.add(1); list.add(2); list.add(3); list.add(4); list.add(5); int element = list.get(1); // 获取索引为 1 的元素 2
4. 删除元素 remove
boolean contains = list.contains(10); // 检查是否包含值为 10 的元素 false
list.add(1); list.add(2); list.add(3); list.add(4); list.add(5); list.remove(0); // 2 3 4 5 list.remove(list.size()-1); // 2 3 4
5. 检查元素
1) 检查集合是否包含某个元素：
boolean contains = list.contains(10); // 检查是否包含值为 10 的元素 false
2) 检查集合是否为空：
boolean isEmpty = list.isEmpty(); // 检查 ArrayList 是否为空
6. 遍历 ArrayList
1) 使用普通 for 循环遍历
for (int i = 0; i < list.size(); i++) { System.out.println(list.get(i)); // 访问每一个元素 }
2) 使用增强 for 循环遍历：
for (Integer num : list) { System.out.println(num); }
3) 使用迭代器遍历：
Iterator<Integer> iterator = list.iterator(); while (iterator.hasNext()) { System.out.println(iterator.next()); }
LinkedList
LinkedList 和 ArrayList 命令上大体相同，他们都实现了 List 接口。
但 LinkedList 实现了 Queue 和 Deque 接口，可以用作队列（FIFO）和栈（LIFO）。
Stack
1. 创建 Stack 对象
用于创建一个新的栈，常用于存储数字、字符或其他对象。
Stack<Integer> stack = new Stack<>();
2. 压入元素 (push)
push(E item) 方法用于将元素推入栈顶。
stack.push(10); stack.push(20); stack.push(30); // 10 20 30
3. 弹出元素 (pop)
pop() 方法用于移除并返回栈顶元素。如果栈为空，调用该方法会抛出 EmptyStackException 异常。需要注意栈为空时使用时需检查栈是否为空，避免异常。
int topElement = stack.pop(); // 30
4. 查看栈顶元素 (peek)
peek() 方法用于查看栈顶元素，但不会移除它。如果栈为空，同样会抛出 EmptyStackException 异常。
int topElement = stack.peek(); // stack{10,20} 20
5. 检查栈是否为空 (empty)
empty() 方法返回 true 如果栈为空，false 如果栈不为空。这个方法在判断栈是否可以继续操作时非常有用。
boolean isEmpty = stack.empty(); // false
Queue
1. 创建队列对象
Queue<Integer> queue = new LinkedList<>(); // 或使用 ArrayDeque，性能更好 Queue<Integer> queue = new ArrayDeque<>();
2. 添加元素 (add 和 offer)
在刷题中，offer 比较常用。
queue.add(10); // 抛出异常：如果队列已满，则抛出 IllegalStateException queue.offer(20); // 返回 true/false：如果队列已满，返回 false
3. 移除元素 (poll 和 remove)
poll() 更常用。
int element = queue.poll(); // 移除并返回队列头部的元素，队列为空时返回 null int element = queue.remove(); // 移除并返回队列头部的元素，队列为空时抛出 NoSuchElementException
4. 查看队列头部元素 (peek 和 element)
peek() 方法更常用，因为它更安全，不会抛出异常。
int element = queue.peek(); // 返回队列头部的元素，队列为空时返回 null int element = queue.element(); // 返回队列头部的元素，队列为空时抛出 NoSuchElementException
5. 队列大小 (size)
返回队列中元素的数量，通常用于判断队列是否为空。
int size = queue.size(); // 获取队列中元素的数量
6. 检查队列是否为空 (isEmpty)
返回 true 如果队列为空，false 如果队列不为空。常用于循环前检查队列是否有元素。
boolean isEmpty = queue.isEmpty(); // 判断队列是否为空
PriorityQueue
PriorityQueue 跟 Queue 命令大体相似，但它也是刷题中经常遇到的，因为它可以创建大小根堆。
大根堆（Max-Heap）：每个父节点的值大于或等于其子节点的值，根节点为最大元素。小根堆（Min-Heap）：每个父节点的值小于或等于其子节点的值，根节点为最小元素。
小根堆：
// 创建小根堆 //默认就是小根堆 PriorityQueue<Integer> minHeap = new PriorityQueue<>(); // 向小根堆插入元素 minHeap.offer(10); minHeap.offer(20); minHeap.offer(5); minHeap.offer(30); // 输出堆顶元素（最小元素） System.out.println("小根堆堆顶元素：" + minHeap.peek()); // 输出 5 // 删除堆顶元素（最小元素） System.out.println("删除堆顶元素：" + minHeap.poll()); // 输出 5 // 输出删除堆顶后的堆顶元素 System.out.println("删除后堆顶元素：" + minHeap.peek()); // 输出 10
大根堆
// 创建大根堆（使用自定义的比较器实现降序排列） PriorityQueue<Integer> maxHeap = new PriorityQueue<>((a,b)-> b - a); // PriorityQueue<Integer> max = new PriorityQueue<>(Comparator.reverseOrder()); // 向大根堆插入元素 maxHeap.offer(10); maxHeap.offer(20); maxHeap.offer(5); maxHeap.offer(30); // 输出堆顶元素（最大元素） System.out.println("大根堆堆顶元素：" + maxHeap.peek()); // 输出 30 // 删除堆顶元素（最大元素） System.out.println("删除堆顶元素：" + maxHeap.poll()); // 输出 30 // 输出删除堆顶后的堆顶元素 System.out.println("删除后堆顶元素：" + maxHeap.peek()); // 输出 20
Set
1. 创建 Set 实例
3 种方法任选一种。
Set<Integer> set = new HashSet<>(); Set<Integer> linkedSet = new LinkedHashSet<>(); Set<Integer> treeSet = new TreeSet<>();
2. 添加元素
set.add(1); // 添加元素，如果元素已存在，返回 false set.add(2); set.add(3);
3. 删除元素
set.remove(2); // 删除元素 2
4. 检查是否包含某个元素
boolean contains = set.contains(3); // 返回 true 如果包含元素 3
5. 获取集合的大小
int size = set.size(); // 返回集合的元素个数
6. 判断集合是否为空
boolean isEmpty = set.isEmpty(); // 如果集合为空，返回 true
7. 遍历
1）使用迭代器遍历
Iterator<Integer> iterator = set.iterator(); while (iterator.hasNext()) { System.out.println(iterator.next()); }
2）使用增强型 for 循环遍历
for (Integer num : set) { System.out.println(num); }
8. Set 转换为 List
List<Integer> list = new ArrayList<>(set); // 转换为 List
Map
1. 基本创建 Map
Map<K, V> map = new HashMap<>();
K是键的类型，V是值的类型。可以使用HashMap、TreeMap、LinkedHashMap等不同实现类。经常使用 HashMap 类，O(1)。
Map<Integer,Integer> map = new HashMap<>(); Map<Integer,Integer> map1 = new TreeMap<>(); Map<Integer,Integer> map2= new LinkedHashMap<>();
2. 插入/更新元素
map.put(K key, V value); // 插入或更新元素，如果 key 已经存在，值会被更新
3. 获取元素
V value = map.get(K key); // 根据键获取对应的值，若键不存在返回 null
4. 检查键或值是否存在
boolean containsKey(Object key); // 判断 map 中是否存在指定的 key boolean containsValue(Object value); // 判断 map 中是否存在指定的 value
5. 删除元素
map.remove(K key); // 根据 key 删除键值对
6. 获取键集合、值集合和键值对集合
Set<K> keySet = map.keySet(); // 获取所有键 Collection<V> values = map.values(); // 获取所有值 Set<Map.Entry<K, V>> entrySet = map.entrySet(); // 获取所有的键值对
Map<String,Integer> hash = new HashMap<>(); hash.put("hhh",1); hash.put("ggg",2); hash.put("www",3); Set<String> keySet = hash.keySet(); System.out.println(keySet); Collection<Integer> values = hash.values(); System.out.println(values); Set<Map.Entry<String, Integer>> entrySet = map.entrySet(); System.out.println(entrySet);
7. 遍历 Map
// 使用增强 for 循环遍历 entrySet for (Map.Entry<K, V> entry : map.entrySet()) { K key = entry.getKey(); V value = entry.getValue(); } // 使用 lambda 表达式遍历 map.forEach((key, value) -> { System.out.println(key + ": " + value); });
Map<String,Integer> hash = new HashMap<>(); hash.put("hhh",1); hash.put("ggg",2); hash.put("www",3); //遍历 key for(String key :hash.keySet()) { System.out.print(key+" "); } System.out.println(); //遍历 values for(Integer value :hash.values()) { System.out.print(value+" "); } System.out.println(); //遍历整个 map for (Map.Entry<String,Integer> entry :hash.entrySet()) { System.out.println(entry.getKey() + ":" + entry.getValue()); } //lambda 遍历 map System.out.println(); hash.forEach((key,value)->{ System.out.println(key + ":" + value); });
8. 默认值处理
V value = map.getOrDefault(K key, V defaultValue); // 如果 key 存在，返回对应的值，否则返回默认值
String 类
1. 字符串连接
String.concat(String str)
将给定的字符串拼接到当前字符串的末尾。相当于 + 操作符，但效率较高。
String str = "Hello"; str = str.concat(" World"); // str = "Hello World"
2. 字符串比较
1) 判断当前字符串和指定字符串是否相等。比较的是字符序列是否相同。
String.equals(Object obj)
String str1 = "Hello"; String str2 = "hello"; boolean isEqual = str1.equals(str2); // false
2) 忽略大小写比较两个字符串是否相等。
String.equalsIgnoreCase(String anotherString)
String str1 = "Hello"; String str2 = "hello"; boolean isEqual = str1.equalsIgnoreCase(str2); // true
3) 字符串按字典顺序比较，返回一个整数：
0表示两个字符串相等；< 0表示当前字符串在字典序中小于给定字符串；> 0表示当前字符串在字典序中大于给定字符串。
String.compareTo(String anotherString)
String str1 = "apple"; String str2 = "banana"; int result = str1.compareTo(str2); // result < 0
4) 忽略大小写进行字典序比较。
String str1 = "apple"; String str2 = "APPLE"; int result = str1.compareToIgnoreCase(str2); // result == 0
3. 字符串查找
1) 返回指定子字符串首次出现的索引位置。如果没有找到，返回 -1。
String.indexOf(String str)
String str = "Hello, World!"; int index = str.indexOf("W"); // index = 7 int index = str.indexOf("M"); // index = -1
2) 返回指定子字符串最后一次出现的索引位置。
String.lastIndexOf(String str)
String str = "aaaaabbbbba"; int index = str.lastIndexOf("a"); //index=10
3) 判断当前字符串是否包含指定的子字符串，返回布尔值。
String.contains(CharSequence sequence)
String str = "Hello, World!"; boolean contains = str.contains("World"); // true
4) 判断当前字符串是否以指定的前缀开头。
String.startsWith(String prefix)
String str = "Hello"; boolean startsWith = str.startsWith("He"); // true
5) 判断当前字符串是否以指定的后缀结尾。
String.endsWith(String suffix)
String str = "Hello"; boolean endsWith = str.endsWith("lo"); // true
4. 字符串替换和修改
1) 替换字符串中的字符。返回一个新的字符串，原字符串不变。
String.replace(char oldChar, char newChar)
String str = "hello"; String newStr = str.replace('l', 'p'); // newStr = "heppo"
2) 字符串截取
1）返回从指定索引开始到字符串末尾的子字符串
String.substring(int beginIndex)
String str = "Hello World!"; String subStr = str.substring(6); // subStr = "World!"
2）返回从 beginIndex 到 endIndex 之间的子字符串。
String.substring(int beginIndex, int endIndex)
String str = "Hello World!"; String subStr = str.substring(0, 5); // subStr = "Hello"
5. 字符串转换
1）将字符串转换为小写字母。
String.toLowerCase()
String str = "HELLO"; String lowerStr = str.toLowerCase(); // lowerStr = "hello"
2）将字符串转换为大写字母。
String.toUpperCase()
String str = "hello"; String upperStr = str.toUpperCase(); // upperStr = "HELLO"
3）去掉字符串前后的空白字符。
String.trim()
String str = " Hello World! "; String trimmedStr = str.trim(); // trimmedStr = "Hello World!"
4）将其他类型的数据（如 int、boolean、char 等）转换为字符串。
String.valueOf()
int num = 100; String str = String.valueOf(num); // str = "100"
6. 其他常用方法
1）根据正则表达式将字符串拆分成数组。
String.split(String regex)
String str = "apple,banana,orange"; String[] arr = str.split(","); // arr = ["apple", "banana", "orange"]
2）将多个字符串连接成一个字符串，中间用指定的分隔符。
String.join(CharSequence delimiter, CharSequence... elements)
String result = String.join(",", "apple", "banana", "orange"); // "apple,banana,orange"
StringBuffer
1. 追加字符串：append
将指定的内容追加到 StringBuffer 末尾。
StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer(); // 默认容量为 16 stringBuffer.append("hello"); stringBuffer.append(" "); stringBuffer.append("world!"); // hello world!
2. 插入字符串：insert
将指定的内容插入到指定位置。
StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer(); // 默认容量为 16 stringBuffer.append("hello"); stringBuffer.append(" "); stringBuffer.append("world!"); stringBuffer.insert(6,"hi "); // hello hi world!
3. 删除字符串：delete 和 deleteCharAt
delete(start, end)：删除从start到end（不包括end）的字符。deleteCharAt(index)：删除指定索引处的字符。
StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer(); // 默认容量为 16 stringBuffer.append("hello"); stringBuffer.append(" "); stringBuffer.append("world!"); stringBuffer.delete(0,5); // world!
stringBuffer.append("hello"); stringBuffer.deleteCharAt(stringBuffer.length()-1); // hell
4. 反转字符串：reverse
将 StringBuffer 中的字符序列反转。
stringBuffer.append("hello"); stringBuffer.reverse(); // olleh
5. 转换为 String：toString
stringBuffer.append("hello"); String str = stringBuffer.toString(); //hello
StringBuilder（线程不安全）跟 StringBuffer（线程安全）类似，功能基本一致。
Math 类
列举一些主要的数学函数。
- 绝对值：abs
返回参数的绝对值。
Math.abs(-5); // 5 Math.abs(3.14); // 3.14
平方根：sqrt
返回参数的平方根。如果参数为负数，则返回 NaN。
Math.sqrt(16); // 4.0 Math.sqrt(2); // 1.4142135623730951
幂运算：pow
返回第一个参数的第二个参数次方。
Math.pow(2, 3); // 8.0 Math.pow(3, 0); // 1.0
最大值和最小值：max 和 min
返回两个数中的最大值或最小值。
Math.max(5, 10); // 10 Math.min(5, 10); // 5
四舍五入：round
返回最接近的整数（四舍五入），并将结果作为 long 类型返回。
Math.round(3.6); // 4 Math.round(3.4); // 3
向上取整：ceil
返回大于或等于参数的最小整数值，结果是 double 类型。
Math.ceil(3.1); // 4.0 Math.ceil(3.9); // 4.0
指数运算：exp
计算 e 的 x 次方，等效于 Math.pow(Math.E, x)。
Math.exp(1); // 2.718281828459045
数组（Arrays）类
1. 数组的排序
1) 默认是以升序状态
Arrays.sort(array)
int[] arr = {10,5,12,45,32,20,18}; Arrays.sort(arr); System.out.println(Arrays.toString(arr));
2) 用于自定义排序规则。适用于对象类型的数组 降序排序
Integer[] arr = {10,5,12,45,32,20,18}; Arrays.sort(arr,(a,b)-> b - a); System.out.println(Arrays.toString(arr)); //[45, 32, 20, 18, 12, 10, 5]
2. 数组转化字符串
1) 一维数组（常用）
Arrays.toString(array)
int[] arr = {1, 2, 3}; String str = Arrays.toString(arr); // "[1, 2, 3]"
2) 二维数组
Arrays.deepToString(array)
int[][] arr = {{1, 2}, {3, 4}}; String str = Arrays.deepToString(arr); // "[[1, 2], [3, 4]]"
3. 数组复制
1) 创建一个新数组，包含原数组的前 newLength 个元素。如果新长度大于原数组长度，则新增元素会被填充为默认值（如 0）。
Arrays.copyOf(array, newLength)
int[] arr = {1, 2, 3}; int[] newArr = Arrays.copyOf(arr, 5); // [1, 2, 3, 0, 0]
2) 创建一个新数组，复制原数组指定范围的元素（from 包含，to 不包含）。
Arrays.copyOfRange(array, from, to)
int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5}; int[] subArr = Arrays.copyOfRange(arr, 1, 4); // [2, 3, 4]
4. 数组填充
1) 将数组中的所有元素设置为指定的值。
Arrays.fill(array, value)
int[] arr = new int[5]; Arrays.fill(arr, 7); // [7, 7, 7, 7, 7]
2) 将数组中从 fromIndex 到 toIndex 范围内的元素设置为指定值。
Arrays.fill(array, fromIndex, toIndex, value)
int[] arr = new int[5]; Arrays.fill(arr, 1, 4, 9); // [0, 9, 9, 9, 0]
5. 数组比较
判断两个数组是否相等。数组相等的标准是数组的长度相同且对应位置的元素相等。
Arrays.equals(array1, array2)
int[] arr1 = {1, 2, 3}; int[] arr2 = {1, 2, 3}; boolean isEqual = Arrays.equals(arr1, arr2); // true
其他操作
常见数据类型的最大值和最小值
Integer.MAX_VALUE / Integer.MIN_VALUE Long.MAX_VALUE / Long.MIN_VALUE Float.MAX_VALUE / Float.MIN_VALUE Double.MAX_VALUE / Double.MIN_VALUE
集合转化成数组
// 将 List 转换为数组 String[] array = list.toArray(new String[0]); // 将 Set 转换为数组 String[] array = set.toArray(new String[0]); // 将 Queue 转换为数组 String[] array = queue.toArray(new String[0]); // 将 Map 的键转换为数组 String[] keys = map.keySet().toArray(new String[0]); // 将 Map 的值转换为数组 String[] values = map.values().toArray(new String[0]);
对于 List、Set 和 Queue，可以使用 toArray() 方法直接将其转换为数组。对于 Map，你可以选择将其键、值或条目转换为数组，使用 keySet()、values() 或 entrySet() 方法。
字符与字符串的转换
1）字符数组转字符串：String.valueOf() 或 String 构造函数。
char[] charArray = {'a', 'b', 'c'}; String str = new String(charArray); // str = "abc"
2）字符串转字符：使用 charAt() 获取指定位置的字符。
String str = "hello"; char ch = str.charAt(0); // ch = 'h'
字符串和整型之间的转化
1）字符串转整型（String -> int）
要将字符串转换为整型，可以使用 Integer.parseInt() 或 Integer.valueOf() 方法。
String str = "123"; int num = Integer.parseInt(str); System.out.println(num); // 输出：123
String str = "123"; int num = Integer.valueOf(str); // 返回的是 Integer 对象 System.out.println(num); // 输出：123
2）整型转字符串（int -> String）
要将整型转换为字符串，可以使用 String.valueOf() 或 Integer.toString() 方法。
int num = 123; String str = String.valueOf(num); System.out.println(str); // 输出："123"
int num = 123; String str = Integer.toString(num); System.out.println(str); // 输出："123"
还有遗留的等遇到会慢慢补充，这个会长期更新...
