harmony 鸿蒙非线性容器

  • 2023-10-30
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非线性容器

非线性容器实现能快速查找的数据结构,其底层通过hash或者红黑树实现,包括HashMap、HashSet、TreeMap、TreeSet、LightWeightMap、LightWeightSet、PlainArray七种。非线性容器中的key及value的类型均满足ECMA标准。

各非线性容器类型特征对比

类名 特征及建议使用场景
HashMap 存储具有关联关系的键值对集合,存储元素中键唯一,依据键的hash值确定存储位置。访问速度较快,但不能自定义排序。需要快速存取、插入删除键值对数据时推荐使用。
HashSet 存储一系列值的集合,存储元素中值唯一,依据值的hash确定存储位置。允许放入null值,但不能自定义排序。需要不重复的集合或需要去重某个集合时可以使用。
TreeMap 存储具有关联关系的键值对集合,存储元素中键唯一,允许用户自定义排序方法。适用于需要按序存储键值对的场景。
TreeSet 存储一系列值的集合,存储元素中值唯一,允许用户自定义排序方法,但不建议放入null值。适用于需要按序存储集合的场景。
LightWeightMap 存储具有关联关系的键值对集合,存储元素中键唯一,底层采用更加轻量级的结构,空间占用小。需要存取键值对数据且内存不充足时推荐使用。
LightWeightSet 存储一系列值的集合,存储元素中值唯一,底层采用更加轻量级的结构,空间占用小。适用于不重复的集合或去重某个集合的场景。
PlainArray 存储具有关联关系的键值对集合,存储元素中键唯一,底层与LightWeightMap一样采用更加轻量级的结构,且键固定为number类型。适用于存储键为number类型键值对的场景。

HashMap

HashMap可用来存储具有关联关系的key-value键值对集合,存储元素中key是唯一的,每个key会对应一个value值。

HashMap依据泛型定义,集合中通过key的hash值确定其存储位置,从而快速找到键值对。HashMap的初始容量大小为16,并支持动态扩容,每次扩容为原始容量的2倍。HashMap底层基于HashTable实现,冲突策略采用链地址法。

HashMap和TreeMap相比,HashMap依据键的hashCode存取数据,访问速度较快。而TreeMap是有序存取,效率较低。

HashSet基于HashMap实现。HashMap的输入参数由key、value两个值组成。在HashSet中,只处理value对象。

需要快速存取、删除以及插入键值对数据时,推荐使用HashMap。

HashMap支持增、删、改、查操作,常用API如下:

操作 方法 描述
增加元素 set(key: K, value: V) 增加一个键值对。
访问元素 get(key: K) 获取key对应的value值。
访问元素 keys() 返回一个迭代器对象,包含map中的所有key值。
访问元素 values() 返回一个迭代器对象,包含map中的所有value值。
访问元素 entries() 返回一个迭代器对象,包含map中的所有键值对。
访问元素 forEach(callbackFn: (value?: V, key?: K, map?: HashMap) => void, thisArg?: Object) 遍历访问整个map的元素。
访问元素 [Symbol.iterator]():IterableIterator<[K,V]> 创建迭代器以访问数据。
修改元素 replace(key: K, newValue: V) 修改指定key对应的value值。
修改元素 forEach(callbackFn: (value?: V, key?: K, map?: HashMap) => void, thisArg?: Object) 通过遍历修改整个map的元素。
删除元素 remove(key: K) 删除map中匹配到的键值对。
删除元素 clear() 清空整个map。

HashSet

HashSet可用来存储一系列值的集合,存储元素中value是唯一的。

HashSet依据泛型定义,集合中通过value的hash值确定其存储位置,从而快速找到该值。HashSet初始容量大小为16,支持动态扩容,每次扩容为原始容量的2倍。value的类型满足ECMA标准中要求的类型。HashSet基于HashMap实现,只对value对象进行处理。底层数据结构与HashMap一致。

HashSet和TreeSet相比,HashSet中的数据无序存放,不支持用户指定排序方式,而TreeSet中的数据有序存放,支持用户通过排序函数对元素进行排序。它们集合中的元素都不允许重复,HashSet允许放入null值,但TreeSet不建议存放null值,可能会对排序结果产生影响。

可以利用HashSet不重复的特性,当需要不重复的集合或需要去重某个集合的时候使用。

HashSet支持增、删、改、查操作,常用API如下:

操作 方法 描述
增加元素 add(value: T) 增加一个值。
访问元素 values() 返回一个迭代器对象,包含set中的所有value值。
访问元素 entries() 返回一个迭代器对象,包含类似键值对的数组,键值都是value。
访问元素 forEach(callbackFn: (value?: T, key?: T, set?: HashSet<T>) => void, thisArg?: Object) 遍历访问整个set的元素。
访问元素 [Symbol.iterator]():IterableIterator&lt;T&gt; 创建迭代器以进行数据访问。
修改元素 forEach(callbackFn: (value?: T, key?: T, set?: HashSet<T>) => void, thisArg?: Object) 通过遍历修改整个set的元素。
删除元素 remove(value: T) 删除set中匹配到的值。
删除元素 clear() 清空整个set。

TreeMap

TreeMap用于存储具有关联关系的key-value键值对集合,存储元素中key是唯一的,每个key对应一个value值。

TreeMap依据泛型定义,key是有序存储的。底层基于红黑树实现,支持快速的插入和删除,key的类型满足ECMA标准。

TreeMap和HashMap相比,HashMap依据键的hashCode存取数据,访问速度较快。而TreeMap是有序存取,效率较低。

一般需要存储有序键值对的场景,可以使用TreeMap。

TreeMap支持增、删、改、查操作,常用API如下:

操作 方法 描述
增加元素 set(key: K, value: V) 增加一个键值对。
访问元素 get(key: K) 获取key对应的value值。
访问元素 getFirstKey() 获取map中排在首位的key值。
访问元素 getLastKey() 获取map中排在未位的key值。
访问元素 keys() 返回一个迭代器对象,包含map中的所有key值。
访问元素 values() 返回一个迭代器对象,包含map中的所有value值。
访问元素 entries() 返回一个迭代器对象,包含map中的所有键值对。
访问元素 forEach(callbackFn: (value?: V, key?: K, map?: TreeMap) => void, thisArg?: Object) 遍历访问整个map的元素。
访问元素 [Symbol.iterator]():IterableIterator&lt;[K,V]&gt; 创建迭代器以进行数据访问。
修改元素 replace(key: K, newValue: V) 修改指定key对应的value值。
修改元素 forEach(callbackFn: (value?: V, key?: K, map?: TreeMap) => void, thisArg?: Object) 通过遍历修改整个map的元素。
删除元素 remove(key: K) 删除map中匹配到的键值对。
删除元素 clear() 清空整个map。

TreeSet

TreeSet可用来存储一系列值的集合,存储元素中value是唯一的。

TreeSet依据泛型定义,值是有序存储的,底层基于红黑树实现,支持快速的插入和删除。value的类型满足ECMA标准。

TreeSet基于TreeMap实现,仅处理value对象。用于存储值的集合,元素中value唯一,并支持按用户定义的排序函数排序。

TreeSet和HashSet相比,HashSet中的数据无序存放,而TreeSet是有序存放。两者集合中的元素都不允许重复,HashSet允许放入null值,但TreeSet不建议存放null值,可能会对排序结果产生影响。

一般需要存储有序集合的场景,可以使用TreeSet。

TreeSet支持增、删、改、查操作,常用API如下:

操作 方法 描述
增加元素 add(value: T) 增加一个值。
访问元素 values() 返回一个迭代器对象,包含set中的所有value值。
访问元素 entries() 返回一个迭代器对象,包含类似键值对的数组,键值都是value。
访问元素 getFirstValue() 获取set中排在首位的value值。
访问元素 getLastValue() 获取set中排在末位的value值。
访问元素 forEach(callbackFn: (value?: T, key?: T, set?: TreeSet<T>) => void, thisArg?: Object) 遍历访问整个set的元素。
访问元素 [Symbol.iterator]():IterableIterator&lt;T&gt; 创建迭代器以进行数据访问。
修改元素 forEach(callbackFn: (value?: T, key?: T, set?: TreeSet<T>) => void, thisArg?: Object) 通过遍历修改整个set的元素。
删除元素 remove(value: T) 删除set中匹配到的值。
删除元素 clear() 清空整个set。

LightWeightMap

LightWeightMap可用来存储具有关联关系的key-value键值对集合,存储元素中key是唯一的,每个key会对应一个value值。LightWeightMap依据泛型定义,采用更加轻量级的结构,底层通过hash实现唯一key,冲突策略为线性探测。集合中的key值的查找依赖于hash值以及二分查找算法,通过一个数组存储hash值,然后映射到其他数组中的key值以及value值,key的类型满足ECMA标准。

初始默认容量为8,每次扩容为原始容量的2倍。

LightWeightMap和HashMap都是用来存储键值对的集合,LightWeightMap占用内存更小。

当需要存取key-value键值对时,推荐使用占用内存更小的LightWeightMap。

LightWeightMap支持增、删、改、查操作,常用API如下:

操作 方法 描述
增加元素 set(key: K, value: V) 增加一个键值对。
访问元素 get(key: K) 获取key对应的value值。
访问元素 getIndexOfKey(key: K) 获取map中指定key的index。
访问元素 getIndexOfValue(value: V) 获取map中指定value出现的第一个的index。
访问元素 keys() 返回一个迭代器对象,包含map中的所有key值。
访问元素 values() 返回一个迭代器对象,包含map中的所有value值。
访问元素 entries() 返回一个迭代器对象,包含map中的所有键值对。
访问元素 getKeyAt(index: number) 获取指定index对应的key值。
访问元素 getValueAt(index: number) 获取指定index对应的value值。
访问元素 forEach(callbackFn: (value?: V, key?: K, map?: LightWeightMap) => void, thisArg?: Object) 遍历访问整个map的元素。
访问元素 [Symbol.iterator]():IterableIterator&lt;[K,V]&gt; 创建迭代器以进行数据访问。
修改元素 setValueAt(index: number, newValue: V) 修改指定index对应的value值。
修改元素 forEach(callbackFn: (value?: V, key?: K, map?: LightWeightMap) => void, thisArg?: Object) 通过遍历修改整个map的元素。
删除元素 remove(key: K) 删除map中指定key匹配到的键值对。
删除元素 removeAt(index: number) 删除map中指定index对应的键值对。
删除元素 clear() 清空整个map。

LightWeightSet

LightWeightSet可用来存储一系列值的集合,存储元素中value是唯一的。

LightWeightSet依据泛型定义,采用更加轻量级的结构,初始默认容量大小为8,每次扩容大小为原始容量的2倍。集合中的value值的查找依赖于hash以及二分查找算法,通过一个数组存储hash值,然后映射到其他数组中的value值,value的类型满足ECMA标准。

LightWeightSet底层通过hash实现唯一value的标识,冲突策略采用线性探测法,查找策略基于二分查找法。

LightWeightSet和HashSet都是用来存储键值的集合,LightWeightSet占用内存更小。

当需要存取某个集合或是对某个集合去重时,推荐使用占用内存更小的LightWeightSet。

LightWeightSet支持增、删、改、查操作,常用API如下:

操作 方法 描述
增加元素 add(obj: T) 增加一个值。
访问元素 getIndexOf(key: T) 获取对应的index值。
访问元素 getValueAt(index: number) 获取指定index对应的value值。
访问元素 values() 返回一个迭代器对象,包含set中的所有value值。
访问元素 entries() 返回一个迭代器对象,包含类似键值对的数组,键值都是value。
访问元素 forEach(callbackFn: (value?: T, key?: T, set?: LightWeightSet<T>) => void, thisArg?: Object) 遍历访问整个set的元素。
访问元素 [Symbol.iterator]():IterableIterator&lt;T&gt; 创建迭代器以进行数据访问。
修改元素 forEach(callbackFn: (value?: T, key?: T, set?: LightWeightSet<T>) => void, thisArg?: Object) 通过遍历修改整个set的元素。
删除元素 remove(key: K) 删除set中匹配到的键值对。
删除元素 removeAt(index: number) 删除set中指定index对应的值。
删除元素 clear() 清空整个set。

PlainArray

PlainArray可用来存储具有关联关系的键值对集合,存储元素中key是唯一的,并且对于PlainArray来说,其key的类型为number类型。每个key会对应一个value值,类型依据泛型的定义,PlainArray采用更加轻量级的结构,集合中的key值的查找依赖于二分查找算法,然后映射到其他数组中的value值。

初始默认容量大小为16,每次扩容大小为原始容量的2倍。

PlainArray和LightWeightMap都是用来存储键值对,且均采用轻量级结构,但PlainArray的key值类型仅限于number。

当需要存储key值为number类型的键值对时,可以使用PlainArray。

PlainArray支持增、删、改、查操作,常用API如下:

操作 方法 描述
增加元素 add(key: number,value: T) 增加一个键值对。
访问元素 get(key: number) 获取key对应的value值。
访问元素 getIndexOfKey(key: number) 获取PlainArray中指定key的index。
访问元素 getIndexOfValue(value: T) 获取PlainArray中指定value出现的第一个的index。
访问元素 getKeyAt(index: number) 获取指定index对应的key值。
访问元素 getValueAt(index: number) 获取指定index对应的value值。
访问元素 forEach(callbackFn: (value: T, index?: number, PlainArray?: PlainArray<T>) => void, thisArg?: Object) 遍历访问整个PlainArray的元素。
访问元素 [Symbol.iterator]():IterableIterator&lt;[number, T]&gt; 创建迭代器以进行数据访问。
修改元素 setValueAt(index:number, value: T) 修改指定index对应的value值。
修改元素 forEach(callbackFn: (value: T, index?: number, PlainArray?: PlainArray<T>) => void, thisArg?: Object) 通过遍历修改整个PlainArray的元素。
删除元素 remove(key: number) 删除PlainArray中指定key匹配到的键值对。
删除元素 removeAt(index: number) 删除PlainArray中指定index对应的键值对。
删除元素 removeRangeFrom(index: number, size: number) 删除PlainArray中指定范围内的元素。
删除元素 clear() 清空整个PlainArray。

非线性容器的使用

此处列举常用的非线性容器HashMap、TreeMap、LightWeightMap、PlainArray的使用示例,包括导入模块、增加元素、访问元素及修改等操作,示例代码如下所示:

// HashMap
import { HashMap } from '@kit.ArkTS'; // 导入HashMap模块

let hashMap1: HashMap<string, number> = new HashMap();
hashMap1.set('a', 123); // 增加一个键为'a',值为123的元素
let hashMap2: HashMap<number, number> = new HashMap();
hashMap2.set(4, 123); // 增加一个键为4,值为123的元素
console.info(`result: ${hashMap2.hasKey(4)}`); // 判断是否含有键为4的元素。输出:result: true
console.info(`result: ${hashMap1.get('a')}`); // 访问键为'a'的元素。输出:result: 123

// TreeMap
import { TreeMap } from '@kit.ArkTS'; // 导入TreeMap模块

let treeMap: TreeMap<string, number> = new TreeMap();
treeMap.set('a', 123); // 增加一个键为'a',值为123的元素
treeMap.set('6', 356); // 增加一个键为'6',值为356的元素
console.info(`result: ${treeMap.get('a')}`); // 访问键为'a'的元素。输出:result: 123
console.info(`result: ${treeMap.getFirstKey()}`); // 访问首元素。输出:result: 6
console.info(`result: ${treeMap.getLastKey()}`); // 访问尾元素。输出:result: a

// LightWeightMap
import { LightWeightMap } from '@kit.ArkTS'; // 导入LightWeightMap模块

let lightWeightMap: LightWeightMap<string, number> = new LightWeightMap();
lightWeightMap.set('x', 123); // 增加一个键为'x',值为123的元素
lightWeightMap.set('8', 356); // 增加一个键为'8',值为356的元素
console.info(`result: ${lightWeightMap.get('a')}`); // 访问键为'a'的元素。输出:result: undefined
console.info(`result: ${lightWeightMap.get('x')}`); // 访问键为'x'的元素,获取其值。输出:result: 123
console.info(`result: ${lightWeightMap.getIndexOfKey('8')}`); // 访问键为'8'的元素,获取其索引。输出:result: 0

// PlainArray
import { PlainArray } from '@kit.ArkTS'; // 导入PlainArray模块

let plainArray: PlainArray<string> = new PlainArray();
plainArray.add(1, 'sdd'); // 增加一个键为1,值为'sdd'的元素
plainArray.add(2, 'sff'); // 增加一个键为2,值为'sff'的元素
console.info(`result: ${plainArray.get(1)}`); // 访问键为1的元素,获取值。输出:result: sdd
console.info(`result: ${plainArray.getKeyAt(1)}`); // 访问索引为1的元素,获取键。输出:result: 2

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