哪些集合类支持对元素的随机访问?

参考回答

在 Java 中,支持随机访问的集合类主要是基于索引的数据结构,例如 ArrayListHashMap

  1. ArrayList:基于动态数组实现,支持通过索引(get(int index) 方法)快速访问元素。
  2. HashMap:通过键(key)直接访问对应的值(value),本质上是通过哈希表实现的随机访问。

因此,ArrayListHashMap 是典型支持随机访问的集合类。


详细讲解与拓展

1. 什么是随机访问?

随机访问指的是能够在常数时间(O(1))内,通过索引或键直接定位到目标元素。
与之相对的是 顺序访问(例如,LinkedList),需要从头到尾遍历集合来找到目标元素。

2. 支持随机访问的类:

  • ArrayList
    • 内部基于动态数组实现,允许快速通过索引访问元素。例如:
    ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("A");
    list.add("B");
    list.add("C");
    System.out.println(list.get(1)); // 输出: B
    
    • 随机访问时间复杂度为 O(1),但是插入或删除元素(特别是在中间位置)会导致数据移动,时间复杂度为 O(n)。
  • HashMap
    • 内部基于哈希表实现,通过键来定位值。例如:
    HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
    map.put(1, "A");
    map.put(2, "B");
    System.out.println(map.get(1)); // 输出: A
    
    • 哈希函数使得访问时间复杂度为 O(1)(理想情况下),但当哈希冲突较多时可能退化为 O(n)。

3. 不支持随机访问的类:

  • LinkedList:基于链表结构,不支持索引访问,需要从头开始遍历,时间复杂度为 O(n)。
  • TreeMap:基于红黑树实现,虽然可以通过键访问,但操作复杂度为 O(log n),不属于真正意义上的随机访问。

4. 扩展:ArrayList 和 LinkedList 的性能比较

特性 ArrayList LinkedList
随机访问 O(1),支持快速访问 O(n),需从头遍历
插入/删除 较慢(中间位置为 O(n)) 较快(仅修改指针)
内存占用 较低 较高(额外指针开销)

5. 其他支持随机访问的类:

  • ConcurrentHashMap:线程安全的哈希表实现,支持随机访问。
  • CopyOnWriteArrayList:线程安全的 ArrayList,适用于读多写少的场景。

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