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一、容器类库概述

1. 核心分类

类型	特点	适用场景
线性容器	顺序存储，底层基于数组或链表实现	频繁读取、顺序访问数据
非线性容器	通过哈希或红黑树实现，快速查找	键值对存储、去重集合

 2. 性能对比

二、线性容器详解

1. ArrayList（动态数组）

特点：

• 连续内存空间，初始容量10，扩容系数1.5倍
• 随机访问效率高（O(1)），插入删除效率低（O(n)）

示例代码：

// 初始化
let arrList = new ArrayList<number>();
arrList.add(1); // 尾部添加
arrList.insert(0, 10); // 插入到索引0

// 遍历（三种方式）
// 1. forEach
arrList.forEach((value, index) => {
  console.log(`索引${index}: ${value}`);
});

// 2. 迭代器
let iter = arrList[Symbol.iterator]();
for (let item of iter) { /* ... */ }

// 3. 下标访问
for (let i = 0; i < arrList.length; i++) {
  console.log(arrList[i]); // 类似数组语法
}

API速查：

方法	作用
removeByRange(from, to)	删除区间元素
replaceAllElements(callback)	批量替换元素

2. LinkedList（双向链表）

特点：

• 非连续存储，头尾操作效率高（O(1)）
• 支持双向遍历，但随机访问效率低（O(n)）

高级用法：

// 实现LRU缓存
class LRUCache {
  private list = new LinkedList<number>();
  private capacity = 10;

  access(key: number) {
    this.list.remove(key); // 先删除（如果存在）
    this.list.addFirst(key); // 插入头部
    if (this.list.length > this.capacity) {
      this.list.removeLast(); // 淘汰末尾
    }
  }
}

3. Deque（双端队列）

环形队列实现：

let deque = new Deque<string>();
deque.addFirst("head"); // 队头插入
deque.addLast("tail");  // 队尾插入
let first = deque.popFirst(); // 队头弹出

性能对比：

操作	Deque时间复杂度	ArrayList时间复杂度
头部插入	O(1)	O(n)
中间访问	O(n)	O(1)

三、非线性容器详解

1. HashMap（哈希表）

冲突解决：链地址法 示例：

let map = new HashMap<string, number>();
map.set("apple", 10);
map.set("banana", 20);

// 高级查询
if (map.hasKey("apple")) {
  console.log(map.get("apple")); // 10
}

// 遍历Entry
let entries = map.entries();
for (let [key, value] of entries) {
  console.log(`${key}: ${value}`);
}

2. TreeSet（红黑树集合）

自动排序特性：

let treeSet = new TreeSet<number>();
treeSet.add(3);
treeSet.add(1); // 自动排序为[1, 3]

// 范围查询
let subset = treeSet.subSet(1, 5); // [1, 3]

四、高级应用场景

1. 嵌套容器（JSON解析）

// 解析多层JSON
let jsonMap = new HashMap<string, ArrayList<string>>();
jsonMap.set("fruits", new ArrayList(["apple", "banana"]));

// 序列化
let jsonStr = JSON.stringify(Array.from(jsonMap.entries()));

2. 线程安全方案

// 使用锁包装容器
class SafeContainer<T> {
  private lock = new Lock();
  private data = new ArrayList<T>();

  add(item: T) {
    this.lock.lock();
    try {
      this.data.add(item);
    } finally {
      this.lock.unlock();
    }
  }
}

五、性能优化指南

1. 初始化容量

// 避免频繁扩容
let optimizedMap = new HashMap<string, number>(1000);

    2. 遍历方式选择

方法	速度	内存
forEach	快	低
迭代器	中	中
下标访问	慢	高

  3. 内存泄漏排查

// 监控容器大小
setInterval(() => {
  console.log(`当前Map大小: ${map.size}`);
}, 5000);

六、总结对比

容器类型	最佳场景	性能特点
ArrayList	高频读取、顺序访问	读O(1)，写O(n)
LinkedList	频繁增删、双向遍历	头尾操作O(1)，随机访问O(n)
HashMap	键值对快速查找	平均O(1)，最差O(n)
TreeSet	需要自动排序	增删查O(log n)