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Las colecciones
Las colecciones en Java son estructuras de datos dinámicas que permiten almacenar listas o
colecciones de datos de un tipo determinado. Además, proporcionan una API muy completa de operaciones para poder realizar sobre toda la colección. Se pueden considerar como una evolución de los arrays ya que éstos son estáticos y tienen una operativa más básica. Además, los diferentes tipos de colecciones permiten afinar el comportamiento de cada una de ellas de forma que podremos elegir la que más
nos convenga para cada caso. Existen, por ejemplo, colecciones de datos en las que los elementos están automáticamente ordenados en todo momento (TreeSet
) u otras que no admiten elementos repetidos (HashSet
). Otras estructuras mantienen el orden de los elementos (LinkedList
o ArrayList
) mientras que en otras esa información no es relevante (HashMap
)
Se les conoce con el nombre de genéricos porque son estructuras ya disponibles en la API de Java pero de forma genérica, por lo que se les debe pasar un tipo de datos para convertirlos en una colección de un tipo determinado. Asi, en el momento de la declaración tendremos que indicar el tipo de datos que almacenará dicha colección.
LinkedList<Libro> listaLibros = new LinkedList<Libro>(); // Desde la verisón 8 de Java podemos utilizar el 'diamante' // y omitir el tipo al instanciar LinkedList<Libro> listaLibros = new LinkedList<>();
Es posible no indicar el tipo de dato de la colección, crenado lo que se conoce como una colección raw, aunque no está recomendado porque evita que el compilador de Java pueda hacer chequeos de tipo en tiempo de compilación, lo que facilita mucho el trabajo con este tipo de estructuras.
Existe numerosos tipos de datos para almacenar colecciones con diferentes características. En esta sección veremos algunas de las más utilizadas: LinkedList
, ArrayList
y HashMap
. También veremos como funcionan las pilas y las colas, para las que Java proporciona los tipos Stack
y Queue
, respectivamente.
Además, existe una serie de interfaces y clases como List
, Collection
o Arrays
de la que extienden o implementan estas estructuras de colección, lo que permite que además existan operaciones que permiten que se puedan hacer operaciones que combinen distintos tipos de colección y otras estructuras de datos como los arrays.
A tener en cuenta cuando se trabaja con colecciones
- Estudiar bien qué tipo de colección interesa más para cada caso (no usar siempre ArrayList porque sí)
- Implementar/Extender los métodos de la clase Object en las clases que diseñe:
hashCode()
equals()
toString()
- Aprender a utilizar algunos interfaces interesantes para usar con colecciones:
Comparator
Comparable
Algunas diferencias
Interface Collection
Es la interface padre de todas las colecciones Java
Define una serie de método que cualquier colección tiene que implementar:
boolean add(E e)
boolean addAll(Collection<E> c)
void clear()
boolean contains(E e)
boolean isEmpty()
Iterator<E> iterator()
boolean remove(E e)
boolean removeAll(Collection<E> c)
int size()
Object[] toArray()
<T> T[] toArray(T[] a)
Listas
List
Es la interface padre de todas las colecciones de tipo Lista:
- Define una serie de método que cualquier colección tiene que implementar
E get(i)
int indexOf(e)
void sort(Comparator<? super E> c)
ArrayList
La clase ArrayList
permite definir arrays dinámicos. Son colecciones de datos dinámicas con el acceso y funcionamiento de un array, puesto que sólo es posible recuperar cada elemento a partir de la posición del mismo.
- Implementa la interface
List
- Es el tipo de colección más genérica
- Define una colección de elementos sin ninguna característica especial
- Los elementos se pueden obtener a partir de la posición donde fuera añadidos
Entre las operaciones que se pueden realizar con un \verb ArrayList las más comunes son las siguientes:
Añadir un elemento
ArrayList<Libro> listaLibros = new ArrayList<>(); . . . Libro libro = new Libro(. . .); listaLibros.add(libro);
Añadir toda una colección al final
ArrayList<Libro> listaLibros = new ArrayList<>(); ArrayList<Libro> otraListaLibros = new ArrayList<>(); . . . listaLibros.addAll(otraListLibros);
Obtener un elemento
Libro unLibro = listaLibros.get(4);
Eliminar un libro
Libro libroEliminado = listaLibros.remove(4);
Eliminar todos los elementos
listaLibros.clear();
Obtener el tamaño de la colección (número de elementos)
int tamano = listaLibros.size();
Obtener un array estáticos con los elementos de la colección
Libro[] libros = listaLibros.toArray();
LinkedList
La clase LinkedList
es una lista doblemente enlazada, que permite almacenar una colección de objetos, obtenerlos, eliminarlos y algunas operaciones para acceder a los mismos. Acceder al primer y último elemento, entre otros, son operaciones muy directas en este tipo de colección.
- Implementa la interface
List
- Se utiliza para definir estructuras FIFO (First In First Out), también conocidas como colas
- Define métodos que permiten, directamente, acceder/eliminar el primer elemento de una lista (el primer elemento de la cola)
Entre las operaciones que se pueden realizar con un LinkedList
las más comunes son las siguientes:
Añadir un elemento
LinkedList<Libro> listaLibros = new LinkedList<>(); . . . Libro libro = new Libro(. . .); listaLibros.add(libro);
Añadir un elemento al principio
LinkedList<Libro> listaLibros = new LinkedList<>(); . . . Libro libro = new Libro(. . .); listaLibros.addFirst(libro);
Añadir un elemento al final
LinkedList<Libro> listaLibros = new LinkedList<>(); . . . Libro libro = new Libro(. . .); listaLibros.addLast(libro);
Añadir toda una colección al final
LinkedList<Libro> listaLibros = new LinkedList<>(); LinkedList<Libro> otraListaLibros = new LinkedList<>(); . . . listaLibros.addAll(otraListLibros);
Obtener un elemento
Libro unLibro = listaLibros.get(4);
Obtener el primer/último elemento
Libro primerLibro = listaLibros.getFirst(); Libro ultimoLibro = listaLibros.getLast();
Eliminar (y obtener) el primer/último elemento
Libro primerLibro = listaLibros.removeFirst(); Libro ultimoLibro = listaLibros.removeLast();
Eliminar todos los elementos
listaLibros.clear();
Obtener el tamaño de la colección (número de elementos)
int tamano = listaLibros.size();
Obtener un array estáticos con los elementos de la colección
Libro[] libros = listaLibros.toArray();
Vector
- Implementa la interface
List
- Se trata de la misma implementación que
ArrayList
pero sincronizada para su uso en entornos concurrentes
Stack
Las Pilas son colecciones de datos donde éstos se colocan apilándolos y sólo puede ser retirado el elemento que se encuentra encima de la pila. Siguen el principio LIFO (Last In First Out) donde el último elemento en llegar a la colección es el primero en salir de la misma.
- Implementa la interface
List
- Permite manejar una lista como si se tratara de una estructura LIFO (Last In First Out), también conocidas como pilas.
- Define métodos (
push
ypop
) para coger y dejar directamente del final de la lista (lo que sería la parte alta de la pila)
Añadir un elemento
Stack<Libro> pilaLibros = new Stack<>(); Libro libro = new Libro(. . .); pilaLibros.push(libro);
Retirar un elemento de la pila
Libro libro = pilaLibros.pop();
Obtener, sin retirar, el elemento de lo alto de la pila
Libro libro = pilaLibros.peek();
Obtener la posición de un elemento (posicion >= 1)
int posicion = pilaLibros.search(libro);
Comprobar el tamaño de la pila
int tamano = pilaLibros.size();
Sets
Set
- Por definición no acepta elementos duplicados
- No define métodos nuevos, solamente implementa
Collection
e impide que existan elementos duplicados
HashSet
- Rendimiento constante para las operaciones más habituales
- No garantiza el orden de los elementos de la colección
LinkedHashSet
Mantiene una lista doblemente enlazada por lo que puede obtenerse un iterador con el orden en que los elementos fueron añadidos a la colección
EnumSet
Es un Set especializado para enumeraciones • El rendimiento es ligeramente inferior al de HashSet
TreeSet
- Garantiza el orden de los elementos
- Sus elementos se mantienen siempre ordenados de forma natural o por un
Comparator
que se proporcione en su constructor - Su rendimiento es el menor de todos los Sets
Maps
Interface Map
HashMap
Es un mapa que proporciona rendimiento constante para las operaciones put() y get()
TreeMap
Es un mapa ordenado por el orden natural o Comparator que se indique en el constructor
LinkedHashMap
- Mantiene una lista doblemente enlazada
- Es posible obtener un iterador con el orden de inserción de las claves
Queues
La clase HashMap
Es una tabla hash que implementa el interfaz Map
de Java, lo que le convierte en una estructura de colección que almacena objetos asociados a una clave. Este tipo de colecciones, a diferencia de los anteriores, no garantiza el orden de los elementos, puesto que éstos se pueden obtener solamente utilizando la clave que se asocio al mismo en el momento de añadirlo.
Añadir un elemento (pareja clave-valor)
HashMap<String, Libro> libros = new HashMap<>(); Libro libro = new Libro(. . .); libros.add(libro.getTitulo(), libro);
Obtener un elemento
Libro unLibro = libros.get(tituloLibro);
Comprobar si existe un elemento (a través de su clave)
libros.containsKey(tituloLibro)
Eliminar todos los elementos
libros.clear();
Eliminar un elemento
libros.remove(tituloLibro);
Obtener una colección con todos los valores
Collection<Libro> losLibros = libros.values()
Obtener una colección con todas las claves
Set<String> losTitulos = libros.keySet(); <code java> === Obtener el número de elementos del HashMap === <code java> libros.size();
Las Colas
Las colas son colecciones donde los elementos son gestionados según el principio FIFO (First In First Out). Funcionan, básicamente, como la cola del cine. El primer elemento que llega a la cola será el primero en salir. Si un elemento se añade a la cola, tendrá que esperar a que salgan todos los que le preceden para salir él.
En Java, la clase LinkedList
implementa el interfaz Queue
y proporciona una cola FIFO a través de los métodos add(Object)
y poll()
para retirar el primer elemento.
Ejemplos
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