[JAVA]TreeSet,ArrayList

（中国大陆著名杀毒软件公司J2007年面试题）

题目：一个字符串中可能包含a~z中的多个字符，如有重复，如String data="dwsiqwksoqsmwqiswqwswqswqs"，求出现次数最多的那个字幕及次数，如有多个重复则都求出。

分析：笔者拿到看到该题后，有多种思路涌现出来，比如我们可以创建一个长度为26的数组，用来记录每个字符出现的次数，fine，类似这样的思路我想大家应该都可以想到（笔者以前做过一个，是通过ArraylIst实现的）。下面的一个思路是从《Java程序员面试宝典》（第二版）（欧立奇，刘洋，段韬）这本书上看到的，很值得学习。下面是该书的解题。

解析：主要思路如下。

（1）引入TreeSet：通过集合快速找到所有出现的字符串。

（2）引入ArrayList ：为了快速排序，再通过StringBuffer生成排序后的字符串。

（3）通过String API中的基本方法indexOflastIndexOf来计算TreeSet中每个字符串的最大值。

（4）如果出现相同的，则把相同的都记录在一个列表中。

（5）计算第一个出现次数最多的字符（为了计算多个字符串相同情况）。

（6）计算最大字符串列表中哪些才是真正出现次数最多的。

import java.util.ArrayList;import java.util.Collections;import java.util.Iterator;import java.util.TreeSet;public class test_2 {public void doString(String input) {char[] chars = input.toCharArray();// 转换成字符数组ArrayList lists = new ArrayList();TreeSet set = new TreeSet();for (int i = 0; i < chars.length; i++) {lists.add(String.valueOf(chars[i]));set.add(String.valueOf(chars[i]));// 将字符数组依次加入到lists和set中}Collections.sort(lists);// 将lists排序System.out.println(lists);StringBuffer sb = new StringBuffer();for (int i = 0; i < lists.size(); i++)sb.append(lists.get(i));input = sb.toString();// 将排序后的字符重新赋值给inputSystem.out.println(input);int max = 0;String maxString = "";ArrayList maxlist = new ArrayList();Iterator its = set.iterator();// 迭代器，set集合中每个元素依次计算其出现次数while (its.hasNext()) {String os = (String) its.next();int begin = input.indexOf(os);int end = input.lastIndexOf(os);int value = end - begin + 1;if (value > max) {max = value;maxString = os;// maxString 为最大的位置，比如q,w都最多，则maxString = qmaxlist.add(os);} else if (value == max) {maxlist.add(os);// 很明显位于最末的是最大的}}int index = 0;for (int i = 0; i < maxlist.size(); i++) {if (maxlist.get(i).equals(maxString)) {index = i;//得到最大的那个下标，maxlist中，index后的都是出现最多的break;}}System.out.println("max data");for (int i = index; i < maxlist.size(); i++) {System.out.println(maxlist.get(i) + " ");}System.out.println();System.out.println("max" + max);}public static void main(String args[]) {String input = "dqwsqwsqzqzqwswcxewqeqww";new test_2().doString(input);}}

笔者并不觉得该实现方案有多棒，反而觉得有点啰嗦，完全可以只使用数组来统计这样的问题。但是这个代码片段中涉及到了很多基本知识，拿来学习是个不错的选择。TreeSet可以求出集合（在这里就是所有出现的字符），再利用Collections中的排序方法来获得一个排过序的集合，再根据其下标求出出现次数。下面笔者总结下以上出现的一些类。

一、TreeSet

    TreeSet是 基于TreeMap的NavigableSet实现。TreeSet中的元素按照一定的原则进行排序（由constructor比较器决定）。很明显TreeSet是一个有序集合，他具有互异性。

    阅读API文档中关于TreeSet的介绍，知道它不是同步的。如果多个线程同时访问一个 TreeSet，而其中至少一个线程修改了该 set，那么它必须 外部同步。这一般是通过对自然封装该 set 的对象执行同步操作来完成的。如果不存在这样的对象，则应该使用Collections.synchronizedSortedSet 方法来“包装”该 set。此操作最好在创建时行，以防止对 set 的意外非同步访问：

   SortedSet s = Collections.synchronizedSortedSet(new TreeSet(...));

    此类的 iterator 方法返回的迭代器是快速失败（fail-fast） 的：在创建迭代器之后，如果从结构上对 set 进行修改，除非通过迭代器自身的remove 方法，否则在其他任何时间以任何方式进行修改都将导致迭代器抛出ConcurrentModificationExption。因此，对于并发的修改，迭代器很快就完全失败，而不会冒着在将来不确定的时间发生不确定行为的风险。

    注意，迭代器的快速失败行为无法得到保证，一般来说，存在不同步的并发修改时，不可能作出任何肯定的保证。快速失败迭代器尽最大努力抛出ConcurrentModificationException。因此，编写依赖于此异常的程序的做法是错误的，正确做法是：迭代器的快速失败行为应该仅用于检测 bug。 

    下面我们通过几个例子来学习写TreeSet。

例1：针对TreeSet的几个构造方法，我们来学习如何使用TreeSet。

import java.util.TreeSet;public class test_3 {public static void main(String args[]) {TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<Integer>();ts.add(10);ts.add(21231);ts.add(29);ts.add(9021);ts.add(1);ts.add(10);System.out.println(ts);}}

上述代码的运行结果是[1, 10, 29, 9021, 21231]。我们看出，TreeSet是默认的按照升序的方式，现在我们采用另外一种构造方法，如下：

import java.util.Comparator;import java.util.TreeSet;public class test_3 {public static void main(String args[]) {TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<Integer>(new Comparator<Integer>() {@Overridepublic int compare(Integer o1, Integer o2) {//与下述代码等价if(o1>o2)<span style="white-space:pre"></span>    //return (o1-o2);return 1;                   //返回值可以不属于｛-1，0，1｝else if(o1==o2)                     //return 0;                   //else                                //return -1;}});ts.add(10);ts.add(21231);ts.add(29);ts.add(9021);ts.add(1);ts.add(10);System.out.println(ts);}}

Fine，通过上述的构造方法，我们得到了与之前一样的结果。如果我们把的构造改写成下面的形式。再来观察下结果。

TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<Integer>(new Comparator<Integer>() {@Overridepublic int compare(Integer o1, Integer o2) {if(o1>o2)return 1;elsereturn -1;}});

得到结果是这样的：[1, 10, 10, 29, 9021, 21231]。我们发现，这其中有2个10！这就不再是一个集合了，所以在使用TreeSet的时候，我们应该注意compare的编写。不然将会出现很严重的错误！

二、ArrayList

ArrayList就是传说中的动态数组，就是Array的复杂版本，它提供了如下一些好处：（1）动态的增加和减少元素；（2）实现了ICollection和IList接口；（3）灵活的设置数组的大小。

下面代码是一个ArrayList的一些简单的用法。

ArrayList List = new ArrayList();for (int i = 0; i < 10; i++)List.add(i);// 给数组增加10个Int元素List.remove(5);// 将第6个元素移除for (int i = 0; i < 3; i++)List.add(i + 20);// 再增加3个元素

笔者认为，我们可以把ArrayList当成数组来使用，不同的是，数组使用[ ]来引用，而ArrayList通过get(index)方法来获得值。下面是笔者在网络上找到的。感觉写的不错。拿来与大家分享。

（笔者很认真的研读http://www.importnew.com/9928.html，对于其中部分的并不是很认同，部分地方有所修改，下面参考了这篇文章）

1、ArrayList的大小是如何自动增加的？你能分享一下你的代码吗？

这是最有技巧性的的一个问题，大多数人都无法回答。事实上，当有人试图在ArrayList中增加一个对象的时候，Java会去检查ArrayList，以确保已存在的数组中有足够的容量来存储这个新的对象。如果没有足够容量的话，那么就会新建一个长度更长的数组，旧的数组就会使用Arrays.copyOf方法被复制到新的数组中去，现有的数组引用指向了新的数组。看如下的代码段（摘自GrepCode.com中的Java ArrayList Code）：

//ArrayList Add方法：public boolean add(E e){    ensureCapacity(size+1); //Increment modCount!!    elementData[size++] = e;    return true;}  //ensureCapacity方法：处理ArrayList的大小public void ensureCapacity(int minCapacity) {    modCount++;    int oldCapacity = elementData.length;    if (minCapacity > oldCapacity) {    Object oldData[] = elementData;    int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;    if (newCapacity < minCapacity)        newCapacity = minCapacity;    // minCapacity is usually close to size, so this is a win:    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);    }}

发现，是按照原来的3/2进行扩容，扩容之后再和minCapaticity容量对比，若发现minCapaticity大于newCapaticity，则按照minCapaticity的大小进行扩容。

请注意这样一个情况：新建了一个数组；旧数组的对象被复制到了新的数组中，并且现有的数组指向新的数组。

2、什么情况下你会使用ArrayList？什么时候你会选择LinkedList？

这又是一个大多数面试者都会困惑的问题。多数情况下，当你遇到访问元素比插入或者是删除元素更加频繁的时候，你应该使用ArrayList。另外一方面，当你在某个特别的索引中，插入或者是删除元素更加频繁，或者你压根就不需要访问元素的时候，你会选择LinkedList。这里的主要原因是，在ArrayList中访问元素的最糟糕的时间复杂度是”1″，而在LinkedList中可能就是”n”了。在ArrayList中增加或者删除某个元素，通常会调用System.arraycopy方法，这是一种极为消耗资源的操作，因此，在频繁的插入或者是删除元素的情况下，LinkedList的性能会更加好一点。

3、当传递ArrayList到某个方法中，或者某个方法返回ArrayList，什么时候要考虑安全隐患？如何修复安全违规这个问题呢？

当ArrayList被当做参数传递到某个方法中后，如果ArrayList在没有被复制的情况下直接被分配给了成员变量，那么就可能发生这种情况，即当原始的数组被调用的方法改变的时候，传递到这个方法中的数组也会改变。下面的这段代码展示的就是安全违规以及如何修复这个问题。

ArrayList被直接赋给成员变量——安全隐患：

（这点和C语言中的指针很相似，copy的仅仅是“门牌号”，门牌号对应的房间的内容遭到了修改，那么copy的对象访问的时候，找到的当然是被修改过的啦~，下面给大家示例一个例子）

import java.util.ArrayList;public class test_4 {public static void main(String args[]) {ArrayList<Integer> List = new ArrayList<Integer>();for (int i = 0; i < 10; i++)List.add(i); // 给数组增加10个Integer元素ArrayList<Integer> newList = List;System.out.println(List);System.out.println(newList);// 结果证实当然是一样的List.set(2, 8);// 对List做出修改System.out.println(newList);// 啊哈，我们发现copy的对象也被修改了~！}}

            

修复这个安全隐患：

方式一：利用copy()方法，将上句的

ArrayList<Integer> newList = List;

//修改成如下形式：

ArrayList<Integer> newList = (ArrayList<Integer>) List.clone();

方式二：利用其构造方法。修改成如下形式，

ArrayList<Integer> newList = new ArrayList<Integer>(List);

方式三：使用Collections的copy方法。

import java.util.ArrayList;import java.util.Arrays;import java.util.Collections;public class test_4 {public static void main(String args[]) {ArrayList<Integer> List = new ArrayList<Integer>();for (int i = 0; i < 10; i++)List.add(i); ArrayList<Integer> newList = new ArrayList<Integer>(Arrays.asList(new Integer[List.size()]));Collections.copy(newList, List);System.out.println(List);System.out.println(newList);List.set(2, 8);System.out.println(newList);}}

可参看笔者在编写此代码犯错的解决方案：http://blog.csdn.net/u010536377/article/details/42011733

4、如何复制某个ArrayList到另一个ArrayList中去？写出你的代码？

下面就是把某个ArrayList复制到另一个ArrayList中去的几种技术：

1. 使用clone()方法，比如ArrayList newArray = oldArray.clone();
2. 使用ArrayList构造方法，比如：ArrayList myObject = new ArrayList(myTempObject);
3. 使用Collections的copy方法。

注意1和2是浅拷贝(shallow copy)。

5、在索引中ArrayList的增加或者删除某个对象的运行过程？效率很低吗？解释一下为什么？

在ArrayList中增加或者是删除元素，要调用System.arraycopy这种效率很低的操作，如果遇到了需要频繁插入或者是删除的时候，你可以选择其他的Java集合，比如LinkedList。看一下下面的代码：

在ArrayList的某个索引i处添加元素：

删除ArrayList的某个索引i处的元素：