Java 集合框架進階：Iterator、List、Set、HashSet、TreeSet 核心機制與選型指南

Java 集合框架進階：Iterator、List、Set、HashSet、TreeSet 核心機制與選型指南

一、迭代器模式

• Collection 定義 iterator()，所有子類統一遍歷介面
• 兩種寫法：

// 推薦：for-each 隱式迭代器（Java 5+）
for (String s : list) { ... }

// 顯式：需手動處理併發修改異常
Iterator it = list.iterator();
while (it.hasNext()) { String s = it.next(); }

• 替代舊式 Enumeration，支援 remove()
• next() 返回 Object 需轉型（泛型後自動推導）

二、List 介面：有序、可重複

特有方法（支援索引操作）

• add(index, e), addAll(index, c)
• remove(index), set(index, e), get(index)
• indexOf(o), lastIndexOf(o), subList(from, to)

三大實現對比

LinkedList 額外方法

addFirst/Last, offerFirst/Last, getFirst/Last, peekFirst/Last, removeFirst/Last, pollFirst/Last

三、Set 介面：無序、不可重複

HashSet

• 底層 HashMap，O(1) 存取
• 唯一性判斷：hashCode() 不同 → 直接存入；相同 → 再比 equals()
• 務必重寫 hashCode 與 equals

TreeSet

• 底層紅黑樹，有序（自然序或定製序）
• 唯一性判斷：比較器返回 0 視為重複
• 兩種排序方式：

// 1. 實體實作 Comparable
class Person implements Comparable {
    public int compareTo(Person o) { return this.age - o.age; }
}

// 2. 傳入 Comparator
new TreeSet<>((a,b) -> b.age - a.age); // 降序

LinkedHashSet

• HashSet + 雙向鏈表，維護插入順序

四、選型口訣

需要唯一？ → Set
  ├ 需要排序？ → TreeSet (Comparator/Comparable)
  ├ 需要插入序？ → LinkedHashSet
  └ 否 → HashSet (重寫 hashCode/equals)

不需要唯一？ → List
  ├ 頻繁增刪？ → LinkedList
  └ 否 → ArrayList

五、命名規律記憶法

• 後綴 = 體系：ArrayList/LinkedList → List；HashSet/TreeSet → Set
• 前綴 = 結構：Array → 陣列（查詢快、有索引）；Link → 鏈表（增刪快、首尾操作）；Hash → 雜湊（唯一、重寫 hashCode/equals）；Tree → 紅黑樹（排序、Comparable/Comparator）

掌握集合框架核心特性，是寫出高效、正確 Java 程式的基礎。