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Java 集合框架精講：List 與 Set 核心接口實戰指南

編輯：Java 綜合教學

List 接口：有序、可重複、支援索引

List 繼承 Collection，保留插入順序，允許 null 元素。常用實現：

ArrayList：動態陣列，隨機訪問 O(1)，尾部增刪 O(1)，中間增刪 O(n)。
LinkedList：雙向鏈表，頭尾增刪 O(1)，隨機訪問 O(n)，實現 Deque 可作棧/隊列。

LinkedList 專屬 API 速查

方法	說明	時間複雜度
`addFirst(e)` / `addLast(e)`	頭部/尾部插入	O(1)
`removeFirst()` / `removeLast()`	移除並返回頭/尾元素	O(1)
`getFirst()` / `getLast()`	獲取但不移除頭/尾元素	O(1)
`push(e)` / `pop()`	棧操作（等同 addFirst/removeFirst）	O(1)
`offer(e)` / `poll()`	隊列操作（尾部入隊/頭部出隊）	O(1)

代碼演示

LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
list.add("a"); list.add("b"); list.add("a");
list.addFirst("0"); list.addLast("9");  // [0, a, b, a, 9]
System.out.println(list);
list.removeLast();  // [0, a, b, a]
list.removeFirst(); // [a, b, a]
System.out.println(list.getFirst()); // a
System.out.println(list.getLast());  // a
System.out.println(list.isEmpty());  // false

Set 接口：無序、唯一、基於 equals/hashCode 去重

Set 不保證順序（LinkedHashSet 除外），核心契約：e1.equals(e2) == true 則 e1.hashCode() == e2.hashCode() 必須成立。

HashSet：高性能去重首選

底層由 HashMap 支撐，存入元素即作為 Key，Value 為固定 PRESENT 對象。自定義類型必須重寫 equals() 與 hashCode()，否則無法正確去重。

Person 類正確實現

public class Person {
    private String name; private int age;
    // getter/setter/構造器省略
    @Override public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Person person = (Person) o;
        return age == person.age && Objects.equals(name, person.name);
    }
    @Override public int hashCode() { return Objects.hash(name, age); }
    @Override public String toString() { return "Person{name='" + name + "', age=" + age + '}'; }
}

去重效果驗證

HashSet<Person> set = new HashSet<>();
set.add(new Person("張三", 12));
set.add(new Person("李四", 12));
set.add(new Person("張三", 12)); // 重複，不添加
set.add(new Person("張三", 21)); // 年齡不同，視為不同元素
set.forEach(System.out::println);
// 輸出（順序不固定）：
// Person{name='張三', age=12}
// Person{name='李四', age=12}
// Person{name='張三', age=21}

LinkedHashSet：兼顧去重與插入順序

底層 LinkedHashMap，維護雙向鏈表記錄插入順序，遍歷輸出與 add 順序一致，性能略低於 HashSet。

LinkedHashSet<String> lhs = new LinkedHashSet<>();
lhs.add("a"); lhs.add("b"); lhs.add("c"); lhs.add("d");
lhs.forEach(s -> System.out.print(s + " ")); // a b c d

TreeSet：有序去重（紅黑樹實現）

元素需實現 Comparable 或提供 Comparator，按自然序或定製序排序，查找/插入/刪除 O(log n)。

選型決策表

需求	推薦實現	備註
高頻隨機訪問、尾部增刪	ArrayList	預估大小可指定 initialCapacity 避免擴容
高頻頭尾增刪、棧/隊列	LinkedList	避免隨機訪問
純去重、性能優先	HashSet	需正確實現 equals/hashCode
去重 + 保持插入順序	LinkedHashSet	LRU 緩存淘汰鏈表常用結構
去重 + 自動排序	TreeSet	範圍查詢、最近鄰搜索