java面试之集合(未完待续)-LMLPHP

1.说一下数据结构中的什么是数组?什么是链表?

谓数组,是相同数据类型的元素按一定顺序排列的集合

数组:存储区间是连续的,占用内存严重,故空间复杂的很大。但数组的二分查找时间复杂度小,为O(1);数组的特点是:寻址容易,插入和删除困难;

所谓链表,链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。链表由一系列结点(链表中每一个元素称为结点)组成,结点可以在运行时动态生成。每个结点包括两个部分:一个是存储数据元素的数据域,另一个是存储下一个结点地址的指针域。 相比于线性表顺序结构,操作复杂。由于不必须按顺序存储,链表在插入的时候可以达到O(1)的复杂度,比另一种线性表顺序表快得多,但是查找一个节点或者访问特定编号的节点则需要O(n)的时间,而线性表和顺序表相应的时间复杂度分别是O(logn)和O(1)。

链表:链表存储区间离散,占用内存比较宽松,故空间复杂度很小,但时间复杂度很大,达O(N)。链表的特点是:寻址困难,插入和删除容易

2.说一下什么是哈希表

那么我们能不能综合两者的特性,做出一种寻址容易(数组优点),插入删除也容易(链表优点)的数据结构?答案是肯定的,这就是我们要提起的哈希表。哈希表((Hash table)既满足了数据的查找方便,同时不占用太多的内容空间,使用也十分方便。

  哈希表有多种不同的实现方法,我接下来解释的是最常用的一种方法—— 拉链法,我们可以理解为“链表的数组” ,如图:

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2.说一下ArrayList底层实现方式?

①ArrayList通过数组实现,一旦我们实例化ArrayList无参数构造函数默认为数组初始化长度为10

②add方法底层实现如果增加的元素个数超过了10个,那么ArrayList底层会新生成一个数组,长度为原数组的1.5倍+1,然后将原数组的内容复制到新数组当中,并且后续增加的内容都会放到新数组当中。当新数组无法容纳增加的元素时,重复该过程。是一旦数组超出长度,就开始扩容数组。扩容数组调用的方法 Arrays.copyOf(objArr, objArr.length + 1);

3.说一下LinkedList底层实现方式?

LinkedList底层的数据结构是基于双向循环链表的,且头结点中不存放数据,如下:

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既然是双向链表,那么必定存在一种数据结构——我们可以称之为节点,节点实例保存业务数据,前一个节点的位置信息和后一个节点位置信息,如下图所示:

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4.说一下HashMap底层实现方式?

HashMap是由数组+链表组成

put方法底层实现:

通过key的hash值%Entry[].length得到该存储的下标位置,如果多个key的hash值%Entry[].length 值相同话就就会存储到该链表的后面。

5.HashMap 和 Hashtable 的区别

6.List 和Set、Map 区别?

Java中的集合包括三大类,它们是Set、List和Map,它们都处于java.util包中,Set、List和Map都是接口,它们有各自的实现类。Set的实现类主要有HashSet和TreeSet,List的实现类主要有ArrayList,Map的实现类主要有HashMap和TreeMap。

      Set中的对象不按特定方式排序,并且没有重复对象。但它的有些实现类能对集合中的对象按特定方式排序,例如TreeSet类,它可以按照默认排序,也可以通过实现java.util.Comparator<Type>接口来自定义排序方式。

  List中的对象按照索引位置排序,可以有重复对象,允许按照对象在集合中的索引位置检索对象,如通过list.get(i)方式来获得List集合中的元素。

  Map中的每一个元素包含一个键对象和值对象,它们成对出现。键对象不能重复,值对象可以重复。

7.List、Map、Set 三个接口,存取元素时,各有什么特点?

list:存储: 有序的 可重复的

访问:可以for循环,foreach循环,iterator迭代器 迭代。

set:存储:无序的 不重复的

访问:可以foreach循环,iterator迭代器 迭代

map:存储:存储的是一对一对的映射 ”key=value“,key值 是无序,不重复的。value值可重复

访问:可以map中key值转为为set存储,然后迭代这个set,用map.get(key)获取value

也可以 转换为entry对象 用迭代器迭代

8.说出 ArrayList,Vector, LinkedList 的存储性能和特性

ArrayList和Vector都是使用数组方式存储数据,此数组元素数大于实际存储的数据以便增加和插入元素,它们都允许直接按序号索引元素,但是插入元素要涉及数组元素移动等内存操作,所以索引数据快而插入数据慢,Vector由于使用了synchronized方法(线程安全),通常性能上较ArrayList差,而LinkedList使用双向链表实现存储,按序号索引数据需要进行前向或后向遍历,但是插入数据时只需要记录本项的前后项即可,所以插入速度较快。

9.去掉一个 Vector 集合中重复的元素

通过Vector.contains()方法判断是否包含该元素,如果没有包含就添加到新的集合当中,适用于数据较小的情况下。

10.Collection 和 Collections 的区别

Collection是集合类的上级接口,继承于它的接口主要有Set和List。 Collections是针对集合类的一个帮助类,它提供了一系列静态方法实现了对各种集合的排序,搜索和线程安全等操作

11.HashMap面试题

HashMap的工作原理是近年来常见的Java面试题。几乎每个Java程序员都知道HashMap,都知道哪里要用HashMap,知道Hashtable和HashMap之间的区别,那么为何这道面试题如此特殊呢?是因为这道题考察的深度很深。这题经常出现在高级或中高级面试中。投资银行更喜欢问这个问题,甚至会要求你实现HashMap来考察你的编程能力。ConcurrentHashMap和其它同步集合的引入让这道题变得更加复杂。让我们开始探索的旅程吧!

先来些简单的问题

你用过HashMap吗?” “什么是HashMap?你为什么用到它?”

几乎每个人都会回答“是的”,然后回答HashMap的一些特性,譬如HashMap可以接受null键值和值,而Hashtable则不能;HashMap是非synchronized;HashMap很快;以及HashMap储存的是键值对等等。这显示出你已经用过HashMap,而且对它相当的熟悉。但是面试官来个急转直下,从此刻开始问出一些刁钻的问题,关于HashMap的更多基础的细节。面试官可能会问出下面的问题:

你知道HashMap的工作原理吗?” “你知道HashMap的get()方法的工作原理吗?”

你也许会回答“我没有详查标准的Java API,你可以看看Java源代码或者Open JDK。”“我可以用Google找到答案。”

但一些面试者可能可以给出答案,“HashMap是基于hashing的原理,我们使用put(key, value)存储对象到HashMap中,使用get(key)从HashMap中获取对象。当我们给put()方法传递键和值时,我们先对键调用hashCode()方法,返回的hashCode用于找到bucket位置来储存Entry对象。”这里关键点在于指出,HashMap是在bucket中储存键对象和值对象,作为Map.Entry。这一点有助于理解获取对象的逻辑。如果你没有意识到这一点,或者错误的认为仅仅只在bucket中存储值的话,你将不会回答如何从HashMap中获取对象的逻辑。这个答案相当的正确,也显示出面试者确实知道hashing以及HashMap的工作原理。但是这仅仅是故事的开始,当面试官加入一些Java程序员每天要碰到的实际场景的时候,错误的答案频现。下个问题可能是关于HashMap中的碰撞探测(collision detection)以及碰撞的解决方法:

当两个对象的hashcode相同会发生什么?” 从这里开始,真正的困惑开始了,一些面试者会回答因为hashcode相同,所以两个对象是相等的,HashMap将会抛出异常,或者不会存储它们。然后面试官可能会提醒他们有equals()和hashCode()两个方法,并告诉他们两个对象就算hashcode相同,但是它们可能并不相等。一些面试者可能就此放弃,而另外一些还能继续挺进,他们回答“因为hashcode相同,所以它们的bucket位置相同,‘碰撞’会发生。因为HashMap使用链表存储对象,这个Entry(包含有键值对的Map.Entry对象)会存储在链表中。”这个答案非常的合理,虽然有很多种处理碰撞的方法,这种方法是最简单的,也正是HashMap的处理方法。但故事还没有完结,面试官会继续问:

如果两个键的hashcode相同,你如何获取值对象?” 面试者会回答:当我们调用get()方法,HashMap会使用键对象的hashcode找到bucket位置,然后获取值对象。面试官提醒他如果有两个值对象储存在同一个bucket,他给出答案:将会遍历链表直到找到值对象。面试官会问因为你并没有值对象去比较,你是如何确定确定找到值对象的?除非面试者直到HashMap在链表中存储的是键值对,否则他们不可能回答出这一题。

其中一些记得这个重要知识点的面试者会说,找到bucket位置之后,会调用keys.equals()方法去找到链表中正确的节点,最终找到要找的值对象。完美的答案!

许多情况下,面试者会在这个环节中出错,因为他们混淆了hashCode()和equals()方法。因为在此之前hashCode()屡屡出现,而equals()方法仅仅在获取值对象的时候才出现。一些优秀的开发者会指出使用不可变的、声明作final的对象,并且采用合适的equals()和hashCode()方法的话,将会减少碰撞的发生,提高效率。不可变性使得能够缓存不同键的hashcode,这将提高整个获取对象的速度,使用String,Interger这样的wrapper类作为键是非常好的选择。

如果你认为到这里已经完结了,那么听到下面这个问题的时候,你会大吃一惊。“如果HashMap的大小超过了负载因子(load factor)定义的容量,怎么办?”除非你真正知道HashMap的工作原理,否则你将回答不出这道题。默认的负载因子大小为0.75,也就是说,当一个map填满了75%的bucket时候,和其它集合类(如ArrayList等)一样,将会创建原来HashMap大小的两倍的bucket数组,来重新调整map的大小,并将原来的对象放入新的bucket数组中。这个过程叫作rehashing,因为它调用hash方法找到新的bucket位置。

如果你能够回答这道问题,下面的问题来了:“你了解重新调整HashMap大小存在什么问题吗?”你可能回答不上来,这时面试官会提醒你当多线程的情况下,可能产生条件竞争(race condition)。

当重新调整HashMap大小的时候,确实存在条件竞争,因为如果两个线程都发现HashMap需要重新调整大小了,它们会同时试着调整大小。在调整大小的过程中,存储在链表中的元素的次序会反过来,因为移动到新的bucket位置的时候,HashMap并不会将元素放在链表的尾部,而是放在头部,这是为了避免尾部遍历(tail traversing)。如果条件竞争发生了,那么就死循环了。这个时候,你可以质问面试官,为什么这么奇怪,要在多线程的环境下使用HashMap呢?:)

热心的读者贡献了更多的关于HashMap的问题:

为什么String, Interger这样的wrapper类适合作为键? String, Interger这样的wrapper类作为HashMap的键是再适合不过了,而且String最为常用。因为String是不可变的,也是final的,而且已经重写了equals()和hashCode()方法了。其他的wrapper类也有这个特点。不可变性是必要的,因为为了要计算hashCode(),就要防止键值改变,如果键值在放入时和获取时返回不同的hashcode的话,那么就不能从HashMap中找到你想要的对象。不可变性还有其他的优点如线程安全。如果你可以仅仅通过将某个field声明成final就能保证hashCode是不变的,那么请这么做吧。因为获取对象的时候要用到equals()和hashCode()方法,那么键对象正确的重写这两个方法是非常重要的。如果两个不相等的对象返回不同的hashcode的话,那么碰撞的几率就会小些,这样就能提高HashMap的性能。

我们可以使用自定义的对象作为键吗? 这是前一个问题的延伸。当然你可能使用任何对象作为键,只要它遵守了equals()和hashCode()方法的定义规则,并且当对象插入到Map中之后将不会再改变了。如果这个自定义对象时不可变的,那么它已经满足了作为键的条件,因为当它创建之后就已经不能改变了。

我们可以使用CocurrentHashMap来代替Hashtable吗?这是另外一个很热门的面试题,因为ConcurrentHashMap越来越多人用了。我们知道Hashtable是synchronized的,但是ConcurrentHashMap同步性能更好,因为它仅仅根据同步级别对map的一部分进行上锁。ConcurrentHashMap当然可以代替HashTable,但是HashTable提供更强的线程安全性。看看这篇博客查看Hashtable和ConcurrentHashMap的区别。

我个人很喜欢这个问题,因为这个问题的深度和广度,也不直接的涉及到不同的概念。让我们再来看看这些问题设计哪些知识点:

hashing的概念

HashMap中解决碰撞的方法

equals()和hashCode()的应用,以及它们在HashMap中的重要性

不可变对象的好处

HashMap多线程的条件竞争

重新调整HashMap的大小

总结

HashMap的工作原理

HashMap基于hashing原理,我们通过put()和get()方法储存和获取对象。当我们将键值对传递给put()方法时,它调用键对象的hashCode()方法来计算hashcode,让后找到bucket位置来储存值对象。当获取对象时,通过键对象的equals()方法找到正确的键值对,然后返回值对象。HashMap使用链表来解决碰撞问题,当发生碰撞了,对象将会储存在链表的下一个节点中。 HashMap在每个链表节点中储存键值对对象。

当两个不同的键对象的hashcode相同时会发生什么? 它们会储存在同一个bucket位置的链表中。键对象的equals()方法用来找到键值对。

因为HashMap的好处非常多,我曾经在电子商务的应用中使用HashMap作为缓存。因为金融领域非常多的运用Java,也出于性能的考虑,我们会经常用到HashMap和ConcurrentHashMap。你可以查看更多的关于HashMap的文章

12.请讲下Java里面的容器

分两大类,Map和Collection。而Collection又有子接口List(数据存储顺序和插入顺序是一样的)、Set(里面的元素具有唯一性) 

 Map是存储键值对的,里面的健不可以重复,但值可以重复

a. 对于List主要有ArrayList和LinkedList两种实现。实现的数据结构不同,所以主要的区别也都是和数据结构相关的。 ArrayList基于数组,随机访问快,而对于中间元素的插入删除效率比较低,而且需要考虑扩容问题。LinkedList,则 基于链表,和ArrayList提到的正相反,随机访问慢,但对于中间元素的插入和删除更有效率。

Set也是一种Collection,和List比起来主要体现在元素唯一性。

13.说下ArrayList和LinkedList的区别和联系,并说明什么情况下用它们

 区别:ArrayList用于对象的随机访问速度快,没有顺序

LinkedList实现机制是链表式的,和顺序有关,速度比ArrayList慢

联系:ArrayList和LinkedList都是List接口的实现类

当要快速获取一个值时,用ArrayList,用于顺序插入操作时,用LinkedList.

14.什么是泛型,怎么使用的,有什么好处?

定义一个集合时,可以知道里面定义的是什么类型

使用:在集合类型后面加< 数据类型 >

使用泛型后,从集合中取得元素后就不用再用强转 

15.HashMap与LinkedHashMap,和TreeMap的区别。

共同点:HashMap,LinkedHashMap,TreeMap都属于Map的实现类.

不同点: 1.HashMap里面存入的键值对在取出的时候是随机的,

2.TreeMap取出来的是排序后的键值对。但如果您要按自然顺序或自定义顺序遍历键,那么TreeMap会更好。

3. LinkedHashMap 是HashMap的一个子类,如果需要输出的顺序和输入的相同,那么用LinkedHashMap可以实现

16.ArrayList集合加入1万条数据,应该怎么提高效率

因为ArrayList的底层是数组实现,并且数组的默认值是10,如果插入10000条要不断的扩容,耗费时间,所以我们调用ArrayList的指定容量的构造器方法ArrayList(int size) 就可以实现不扩容,就提高了性能

10-04 16:38