Java 集合與迭代器：動態資料結構的核心抽象

為什麼需要集合？

解決問題時，我們往往無法預知需要多少物件、它們的存活時間。陣列雖能儲存物件，但大小固定、操作僵化。集合（Collection，又稱容器）應運而生：它們本身也是物件，內部持有其他物件的參考，並能自動擴充容量，無需預先知道元素數量。

主流語言的集合庫

• C++：標準模板庫（STL）
• Java：標準類別庫（java.util）
• Smalltalk：極完整的集合體系
• Object Pascal：視覺元件庫（VCL）

不同庫提供不同類型的集合：Vector（動態陣列）、LinkedList（鏈結串列）、HashSet、TreeMap、Queue、Stack 等，各有優勢，開發者可依需求選擇。

迭代器：統一遍歷介面

集合提供 add()、push() 等寫入方法，但讀取方式因實作而異。迭代器（Iterator）解決了這個問題：

• 它是一個物件，負責選擇集合內元素並逐一提供給使用者；
• 提供一層抽象，將集合內部結構與遍歷程式碼解耦；
• 讓集合表現為「簡單序列」，無論底層是陣列、鏈結串列還是樹狀結構，遍歷程式碼皆相同。

Java 早期使用 Enumeration，1.2 版引入功能更強的 Iterator（支援移除操作等）。

選擇集合的兩大考量

1. 介面與外部行為不同

Stack（LIFO）、Queue（FIFO）、Set（不重複）、List（有序）提供不同語意，依問題選擇。

2. 特定操作的效率差異

以 Vector vs LinkedList 為例：

設計初期可先用 List 介面，效能調優時再具體化為 ArrayList 或 LinkedList，因迭代器抽象，程式碼幾乎無需修改。

懶惰求值：效能優化技巧

在 StrSortVector 範例中，使用 sorted 標記：只有當真正需要讀取時才排序，避免每次 add() 都排序。這種「除非必要不計算」的策略稱為懶惰求值，同樣適用於初始化（懶惰初始化）。

總結

集合與迭代器是 Java 處理動態資料的核心工具。善用介面導向設計、理解底層資料結構特性、靈活切換實作，是寫出高效、可維護程式的關鍵。