harmony 鸿蒙线性容器

  • 2023-10-30
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线性容器

线性容器实现能按顺序访问的数据结构,其底层主要通过数组实现,包括ArrayList、Vector、List、LinkedList、Deque、Queue和Stack。

线性容器充分考虑了数据访问的速度,运行时(Runtime)通过一条字节码指令就可以完成增、删、改、查等操作。

各线性容器类型特征对比

类名 特征及建议使用场景
ArrayList 动态数组,占用一片连续的内存空间。需要频繁读取元素时推荐使用。
List 单向链表,占用的空间可以不连续。需要频繁的插入删除元素且需要使用单向链表时推荐使用。
LinkedList 双向链表,占用的空间可以不连续。需要频繁的插入删除元素且需要使用双向链表时推荐使用。
Deque 双端队列,可以从容器头尾进行进出元素操作,占用一片连续的内存空间。需要频繁访问、操作头尾元素时推荐使用。
Queue 队列,从容器尾部插入元素,从容器头部弹出元素,占用一片连续的内存空间。一般符合先进先出的场景可以使用。
Stack 栈,只能从容器的一端进行插入删除操作,占用一片连续的内存空间。一般符合先进后出的场景可以使用。
Vector 动态数组,占用一片连续的内存空间。该类型已不再维护,推荐使用ArrayList。

ArrayList

ArrayList即动态数组,可用来构造全局的数组对象。 当需要频繁读取集合中的元素时,推荐使用ArrayList。

ArrayList依据泛型定义,要求存储位置为连续的内存空间,初始容量大小为10,支持动态扩容,每次扩容为原始容量的1.5倍。

ArrayList支持增、删、改、查操作,常用API如下:

操作 方法 描述
增加元素 add(element: T) 在数组尾部增加一个元素。
增加元素 insert(element: T, index: number) 在指定位置插入一个元素。
访问元素 arr[index: number] 获取指定index对应的value值。
访问元素 forEach(callbackFn: (value: T, index?: number, arrlist?: ArrayList<T>) => void, thisArg?: Object) 访问整个ArrayList容器的元素,其中callbackFnforEach方法中用于处理每个元素的回调函数,它接收当前元素、索引和原列表作为参数。。
访问元素 [Symbol.iterator]():IterableIterator<T> 创建迭代器以进行数据访问。
修改元素 arr[index] = xxx 修改指定index位置对应的value值。
删除元素 remove(element: T) 删除第一个匹配到的元素。
删除元素 removeByRange(fromIndex: number, toIndex:number) 删除指定范围内的元素。

List

List可用来构造一个单向链表对象,即只能通过头结点开始访问到尾节点。List依据泛型定义,在内存中的存储位置可以不连续。

List和LinkedList相比,LinkedList是双向链表,支持快速在头部和尾部进行增删操作,而List是单向链表,不支持双向操作。

当需要频繁的插入删除元素,并且需要使用单向链表时,推荐使用List高效操作。

可以通过get/set等接口修改存储的元素,List支持增、删、改、查操作,常用API如下::

操作 方法 描述
增加元素 add(element: T) 在数组尾部增加一个元素。
增加元素 insert(element: T, index: number) 在指定位置增加一个元素。
访问元素 get(index: number) 获取指定index位置对应的元素。
访问元素 list[index: number] 获取指定index位置对应的元素,但会导致未定义结果。
访问元素 getFirst() 获取第一个元素。
访问元素 getLast() 获取最后一个元素。
访问元素 getIndexOf(element: T) 获取第一个匹配指定元素的位置。
访问元素 getLastIndexOf(element: T) 获取最后一个匹配指定元素的位置。
访问元素 forEach(callbackfn: (value:T, index?: number, list?: List<T>)=> void,thisArg?: Object) 遍历访问整个List容器的元素。
访问元素 [Symbol.iterator]():IterableIterator<T> 创建迭代器以进行数据访问。
修改元素 set(index:number, element: T) 修改指定index位置的元素值为element。
修改元素 list[index] = element 修改指定index位置的元素值为element素时,不会对链表中的实际节点进行任何更改,仅会在对象上添加一个属性,这将导致程序状态与链表实际内容不一致,从而产生未定义行为。
修改元素 replaceAllElements(callbackFn:(value: T,index?: number,list?: List<T>)=>T,thisArg?: Object) 对List内元素进行逐个替换。
删除元素 remove(element: T) 通过 === 运算符逐个比对链表中的元素,删除第一个匹配成功的节点。对于对象类型,只有当传入的对象与链表中某节点的引用完全一致时才会被删除。
删除元素 removeByIndex(index:number) 删除index位置对应的元素,如果index超出范围,则会报out of range错误。

LinkedList

LinkedList可用于构造双向链表对象,支持在任意节点向前或向后遍历List。LinkedList依据泛型定义,其元素在内存中的存储位置可以不连续。

LinkedList和List相比,LinkedList是双向链表,支持快速的头尾增删操作,而List是单向链表,不支持双向操作。

LinkedList和ArrayList相比,LinkedList插入数据的效率高于ArrayLis,而ArrayList的查询效率高于LinkedList。

当需要频繁的插入删除元素,并且需要使用双向链表时,推荐使用LinkedList高效操作。

可以通过get/set等接口对存储的元素进行修改,LinkedList支持增、删、改、查操作,常用API如下:

操作 方法 描述
增加元素 add(element: T) 在数组尾部增加一个元素。
增加元素 insert(element: T, index: number) 在指定位置插入一个元素。
访问元素 get(index: number) 获取指定index位置对应的元素。
访问元素 list[index: number] 获取指定index位置对应的元素,但会导致未定义结果。
访问元素 getFirst() 获取第一个元素。
访问元素 getLast() 获取最后一个元素。
访问元素 getIndexOf(element: T) 获取第一个匹配指定元素的位置。
访问元素 getLastIndexOf(element: T) 获取最后一个匹配指定元素的位置。
访问元素 forEach(callbackFn: (value: T, index?: number, list?: LinkedList<T>) => void, thisArg?: Object) 遍历访问整个LinkedList容器的元素。
访问元素 [Symbol.iterator]():IterableIterator<T> 创建迭代器以进行数据访问。
修改元素 set(index:number, element: T) 修改指定index位置的元素值为element。
修改元素 list[index] = element 修改指定index位置的元素值为element,但会导致未定义结果。
删除元素 remove(element: T) 删除第一个匹配到的元素。
删除元素 removeByIndex(index:number) 删除index位置对应的元素。

Deque

Deque可用来构造双端队列对象,存储元素遵循先进先出以及先进后出的规则,双端队列可以分别从队头或者队尾进行访问。

Deque依据泛型定义,要求存储位置为连续的内存空间,其初始容量大小为8,并支持动态扩容,每次扩容为原始容量的2倍。Deque底层采用循环队列实现,入队及出队操作效率高。

Deque和Queue相比,Deque支持在两端进行元素的增删操作,而Queue仅支持在头部删除元素,尾部增加元素。

Deque和Vector相比,它们都支持在两端增删元素,但Deque不支持中间插入的操作。Deque对头部元素的插入删除效率高于Vector,而Vector访问元素的效率高于Deque。

需要频繁在集合两端进行增删元素的操作时,推荐使用Deque。

Deque支持增、删、改、查操作,常用API如下:

操作 方法 描述
增加元素 insertFront(element: T) 在头部增加一个元素。
增加元素 insertEnd(element: T) 在尾部增加一个元素。
访问元素 getFirst() 获取第一个元素,不进行出队操作。
访问元素 getLast() 获取最后一个元素,不进行出队操作。
访问元素 forEach(callbackFn:(value: T, index?: number, deque?: Deque<T>) => void, thisArg?: Object) 遍历访问整个Deque容器的元素。
访问元素 [Symbol.iterator]():IterableIterator<T> 创建迭代器以进行数据访问。
修改元素 forEach(callbackFn:(value: T, index?: number, deque?: Deque<T>)=> void, thisArg?: Object) 通过遍历修改整个Deque容器的元素。
删除元素 popFirst() 将队首元素作为返回值进行返回,并将其出队,如果队列为空,则返回undefined。
删除元素 popLast() 将队尾元素作为返回值进行返回,并将其出队,如果队列为空,则返回undefined。

Queue

Queue可用来构造队列对象,存储元素遵循先进先出的规则。

Queue依据泛型定义,存储位置必须是连续的内存空间,初始容量大小为8,并支持动态扩容,每次扩容为原始容量的2倍。

Queue底层采用循环队列实现,因此入队及出队操作效率都很高。

Queue和Deque相比,Queue只能在一端删除一端增加,而Deque支持两端增删。

一般符合先进先出的场景可以使用Queue。

Queue支持增、删、改、查操作,常用API如下:

操作 方法 描述
增加元素 add(element: T) 在尾部增加一个元素。
访问元素 getFirst() 获取队首元素,不进行出队操作。
访问元素 forEach(callbackFn: (value: T, index?: number, queue?: Queue<T>) => void,thisArg?: Object) 遍历访问整个Queue容器的元素。
访问元素 [Symbol.iterator]():IterableIterator<T> 创建迭代器以进行数据访问。
修改元素 forEach(callbackFn: (value: T, index?: number, queue?: Queue<T>) => void,thisArg?: Object) 通过遍历修改整个Queue容器的元素。
删除元素 pop() 将队首元素作为返回值进行返回,并将其出队。

Stack

Stack可用来构造栈对象,存储元素遵循先进后出的规则。

Stack依据泛型定义,要求存储位置为连续的内存空间,初始容量大小为8,并支持动态扩容,每次扩容为原始容量的1.5倍。Stack底层基于数组实现,入栈和出栈操作均在数组的一端进行。

Stack和Queue相比,Queue基于循环队列实现,只能在头部删除元素,尾部增加元素,而Stack都在一端操作。

一般符合先进后出的场景可以使用Stack。

Stack支持增、删、改、查操作,常用API如下:

操作 方法 描述
增加元素 push(item: T) 在栈顶增加一个元素。
访问元素 peek() 获取栈顶元素,不进行出队操作。
访问元素 locate(element: T) 获取元素对应的位置。
访问元素 forEach(callbackFn: (value: T, index?: number, stack?: Stack<T>) => void, thisArg?: Object) 遍历访问整个Stack容器的元素。
访问元素 [Symbol.iterator]():IterableIterator<T> 创建迭代器以进行数据访问。
修改元素 forEach(callbackFn: (value: T, index?: number, stack?: Stack<T>) => void, thisArg?: Object) 通过遍历修改整个Stack容器的元素。
删除元素 pop() 将栈顶元素作为返回值进行返回,并将其出队。

Vector

说明

API version 9开始,该接口不再维护,推荐使用ArrayList

Vector是指连续存储结构,用来构造全局的数组对象。Vector依据泛型定义,要求存储位置是为连续的内存空间,初始容量大小为10,并支持动态扩容,每次扩容为原始容量的2倍。

Vector和ArrayList相似,都是基于数组实现,但Vector提供了更多操作数组的接口。Vector支持操作符访问,并增加了get/set接口,提供更完善的校验及容错机制,满足用户不同场景的需求。

Vector支持增、删、改、查操作,常用API如下:

操作 方法 描述
增加元素 add(element: T) 在数组尾部增加一个元素。
增加元素 insert(element: T, index: number) 在指定位置插入一个元素。
访问元素 get(index: number) 获取指定index位置对应的元素。
访问元素 vec[index: number] 获取指定index位置对应的元素,通过指令获取保证访问速度。
访问元素 getFirst() 获取第一个元素。
访问元素 getLastElement() 获取最后一个元素。
访问元素 getIndexOf(element: T) 获取第一个匹配指定元素的位置。
访问元素 getLastIndexOf(element: T) 获取最后一个匹配指定元素的位置。
访问元素 forEach(callbackFn: (value: T, index?: number, Vector?: Vector<T>) => void, thisArg?: Object) 遍历访问整个Vector容器的元素。
访问元素 [Symbol.iterator]():IterableIterator<T> 创建迭代器以进行数据访问。
修改元素 set(index:number, element: T) 修改指定index位置的元素值为element。
修改元素 vec[index] = element 修改指定index位置的元素值为element。
修改元素 replaceAllElements(callbackFn: (value: T, index?: number, vector?: Vector<T>) => T, thisArg?: Object) 逐个替换Vector内的元素。
修改元素 setLength(newSize:number) 设置Vector的长度大小。
删除元素 remove(element: T) 删除第一个匹配到的元素。
删除元素 removeByIndex(index:number) 删除index位置对应的元素。
删除元素 removeByRange(fromIndex:number,toIndex:number) 删除指定范围内的元素。

线性容器的使用

此处列举常用的线性容器ArrayList、Deque、Stack、List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:

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

let arrayList1: ArrayList<string> = new ArrayList();
arrayList1.add('a'); // 增加一个值为'a'的元素
let arrayList2: ArrayList<number> = new ArrayList();
arrayList2.add(1); // 增加一个值为1的元素
console.info(`result: ${arrayList2[0]}`); // 访问索引为0的元素。输出:result: 1
arrayList1[0] = 'one'; // 修改索引为0的元素
console.info(`result: ${arrayList1[0]}`); // 输出:result: one

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

let deque1: Deque<string> = new Deque();
deque1.insertFront('a'); // 头部增加一个值为'a'的元素
let deque2: Deque<number> = new Deque();
deque2.insertFront(1); // 头部增加一个值为1的元素
console.info(`result: ${deque2.getFirst()}`); // 访问队列首部的元素。输出:result: 1
deque1.insertEnd('one'); // 尾部增加一个值为'one'的元素
console.info(`result: ${deque1.getLast()}`); // 访问队列尾部的元素。输出:result: one

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

let stack1: Stack<string> = new Stack();
stack1.push('a'); // 向栈里增加一个值为'a'的元素
let stack2: Stack<number> = new Stack();
stack2.push(1); // 向栈里增加一个值为1的元素
console.info(`result: ${stack1.peek()}`); // 访问栈顶元素。输出:result: a
console.info(`result: ${stack2.pop()}`); // 删除栈顶元素并返回该删除元素。输出:result: 1
console.info(`result: ${stack2.length}`); // 输出:result: 0

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

let list1: List<string> = new List();
list1.add('a'); // 增加一个值为'a'的元素
let list2: List<number> = new List();
list2.insert(0, 0); // 在0号位置插入(增加)一个值为0的元素
let list3: List<Array<number>> = new List();
let b2 = [1, 2, 3];
list3.add(b2); // 增加一个Array类型的元素
console.info(`result: ${list1[0]}`); // 访问索引为0的元素。输出:result: a
console.info(`result: ${list3.get(0)}`); // 访问索引为0的元素。输出:result: 1,2,3

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