9.1.1.1 集合概览
原文链接: https://kotlinlang.org/docs/collections-overview.html
9.1.1.1 集合概览
Kotlin 标准库提供了一整套用于管理集合的工具——集合是指数量可变（可能为零）的一组条目，它们对所解决的问题有意义，并且通常会被一起操作。
集合是大多数编程语言中的常见概念，因此如果你熟悉 Java 或 Python 的集合，可以跳过这段介绍，直接阅读后面的详细小节。
集合通常包含若干相同类型（及其子类型）的对象。集合中的对象称为元素或条目。例如，一个系里的所有学生构成一个集合，可以用它来计算他们的平均年龄。
以下集合类型与 Kotlin 相关：
- List 是有序集合，可通过索引访问元素——索引是反映元素位置的整数。元素可以在列表中多次出现。电话号就是一个列表的例子：它是一组数字，顺序很重要，而且可以重复。
- Set 是唯一元素的集合。它反映了数学上集合的抽象概念：一组不重复的对象。通常，集合元素的顺序没有意义。例如，彩票上的号码构成一个集合：它们互不相同，顺序也不重要。
- Map（或字典）是一组键值对。键是唯一的，每个键恰好映射到一个值。值可以有重复。映射适合存储对象之间的逻辑关联，例如员工的 ID 与其职位。
Kotlin 让你可以独立于集合中实际存储的对象类型来操作集合。换句话说，把 String 添加到 String 列表中，与对 Int 或用户自定义类进行同样的操作方式相同。因此，Kotlin 标准库提供了泛型接口、类和函数，用于创建、填充和管理任意类型的集合。
集合接口及相关函数位于 kotlin.collections 包中。我们来概览一下它的内容。
注意： 数组不是一种集合类型。更多信息请参阅数组。
集合类型
Kotlin 标准库为基本集合类型提供了实现：set、list 和 map。每种集合类型都由一对接口表示：
- 一个只读接口，提供访问集合元素的操作。
- 一个可变接口，它在相应的只读接口基础上扩展了写操作：添加、移除和更新元素。
注意，可变集合不必赋值给 var。即使把它赋值给 val，仍然可以对可变集合执行写操作。把可变集合赋值给 val 的好处是，你可以保护对该可变集合的引用不被修改。随着代码的增长和变得更复杂，防止引用被意外修改会变得越来越重要。尽可能使用 val，可以写出更安全、更健壮的代码。如果你尝试重新给 val 集合赋值，会得到编译错误：
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| fun main() {
val numbers = mutableListOf("one", "two", "three", "four")
numbers.add("five") // 这样可以
println(numbers)
//numbers = mutableListOf("six", "seven") // 编译错误
}
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只读集合类型是协变的。这意味着，如果 Rectangle 类继承自 Shape，那么在任何需要 List<Shape> 的地方都可以使用 List<Rectangle>。换句话说，集合类型具有与元素类型相同的子类型关系。Map 在值类型上是协变的，但在键类型上不是。
而可变集合则不是协变的，否则会导致运行时失败。如果 MutableList<Rectangle> 是 MutableList<Shape> 的子类型，你就可以往里面插入其他 Shape 的继承者（例如 Circle），从而违反它的 Rectangle 类型实参。
下面是 Kotlin 集合接口的示意图：
我们来逐一了解这些接口及其实现。要了解 Collection，请阅读下面的小节。要了解 List、Set 和 Map，你可以阅读相应的小节，也可以观看 Kotlin 开发者布道师 Sebastian Aigner 的视频：
视频：Kotlin Collections Overview
Collection
Collection<T> 是集合层级的根。该接口表示只读集合的通用行为：获取大小、检查条目是否属于集合等等。Collection 继承自 Iterable<T> 接口，后者定义了遍历元素的操作。你可以把 Collection 用作函数参数，使其适用于不同的集合类型。对于更具体的情况，请使用 Collection 的继承者：List 和 Set。
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| fun printAll(strings: Collection<String>) {
for(s in strings) print("$s ")
println()
}
fun main() {
val stringList = listOf("one", "two", "one")
printAll(stringList)
val stringSet = setOf("one", "two", "three")
printAll(stringSet)
}
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MutableCollection<T> 是带有写操作（例如 add 和 remove）的 Collection。
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| fun List<String>.getShortWordsTo(shortWords: MutableList<String>, maxLength: Int) {
this.filterTo(shortWords) { it.length <= maxLength }
// 去掉冠词
val articles = setOf("a", "A", "an", "An", "the", "The")
shortWords -= articles
}
fun main() {
val words = "A long time ago in a galaxy far far away".split(" ")
val shortWords = mutableListOf<String>()
words.getShortWordsTo(shortWords, 3)
println(shortWords)
}
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List
List<T> 按指定顺序存储元素，并提供带索引的访问方式。索引从零开始（第一个元素的索引），一直到 lastIndex，它等于 (list.size - 1)。
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| fun main() {
val numbers = listOf("one", "two", "three", "four")
println("Number of elements: ${numbers.size}")
println("Third element: ${numbers.get(2)}")
println("Fourth element: ${numbers[3]}")
println("Index of element \"two\" ${numbers.indexOf("two")}")
}
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列表元素（包括 null）可以重复：一个列表可以包含任意数量的相等对象，或同一个对象的多次出现。如果两个列表大小相同，且相同位置上的元素结构相等，则认为这两个列表相等。
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| data class Person(var name: String, var age: Int)
fun main() {
val bob = Person("Bob", 31)
val people = listOf(Person("Adam", 20), bob, bob)
val people2 = listOf(Person("Adam", 20), Person("Bob", 31), bob)
println(people == people2)
bob.age = 32
println(people == people2)
}
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MutableList<T> 是带有列表特有写操作的 List，例如在指定位置添加或移除元素。
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| fun main() {
val numbers = mutableListOf(1, 2, 3, 4)
numbers.add(5)
numbers.removeAt(1)
numbers[0] = 0
numbers.shuffle()
println(numbers)
}
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如你所见，在某些方面列表与数组非常相似。但有一个重要区别：数组的大小在初始化时确定，且永远不会改变；而列表没有预先确定的大小，其大小可以因写操作（添加、更新或移除元素）而改变。
在 Kotlin 中，MutableList 的默认实现是 ArrayList，你可以把它看作可调整大小的数组。
Set
Set<T> 存储唯一元素；其顺序通常是不确定的。null 元素也是唯一的：一个 Set 只能包含一个 null。如果两个集合大小相同，且对于其中一个集合的每个元素，另一个集合中都有相等的元素，则认为这两个集合相等。
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| fun main() {
val numbers = setOf(1, 2, 3, 4)
println("Number of elements: ${numbers.size}")
if (numbers.contains(1)) println("1 is in the set")
val numbersBackwards = setOf(4, 3, 2, 1)
println("The sets are equal: ${numbers == numbersBackwards}")
}
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MutableSet 是带有 MutableCollection 写操作的 Set。
MutableSet 的默认实现——LinkedHashSet——会保留元素插入的顺序。因此，first() 或 last() 等依赖顺序的函数在这类集合上会返回可预测的结果。
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| fun main() {
val numbers = setOf(1, 2, 3, 4) // LinkedHashSet 是默认实现
val numbersBackwards = setOf(4, 3, 2, 1)
println(numbers.first() == numbersBackwards.first())
println(numbers.first() == numbersBackwards.last())
}
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另一种实现——HashSet——不保证元素顺序，因此在这类集合上调用上述函数会返回不可预测的结果。不过，在存储相同数量元素时，HashSet 占用的内存更少。
Map
Map<K, V> 不是 Collection 接口的继承者；不过它同样是 Kotlin 的集合类型。Map 存储键值对（或称条目）；键是唯一的，但不同的键可以对应相等的值。Map 接口提供了一些特定函数，例如按键访问值、搜索键和值等等。
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| fun main() {
val numbersMap = mapOf("key1" to 1, "key2" to 2, "key3" to 3, "key4" to 1)
println("All keys: ${numbersMap.keys}")
println("All values: ${numbersMap.values}")
if ("key2" in numbersMap) println("Value by key \"key2\": ${numbersMap["key2"]}")
if (1 in numbersMap.values) println("The value 1 is in the map")
if (numbersMap.containsValue(1)) println("The value 1 is in the map") // 与上一行相同
}
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只要包含相等的键值对，两个映射就是相等的，与键值对的顺序无关。
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| fun main() {
val numbersMap = mapOf("key1" to 1, "key2" to 2, "key3" to 3, "key4" to 1)
val anotherMap = mapOf("key2" to 2, "key1" to 1, "key4" to 1, "key3" to 3)
println("The maps are equal: ${numbersMap == anotherMap}")
}
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MutableMap 是带有映射写操作的 Map，例如你可以添加新的键值对，或更新与给定键关联的值。
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| fun main() {
val numbersMap = mutableMapOf("one" to 1, "two" to 2)
numbersMap.put("three", 3)
numbersMap["one"] = 11
println(numbersMap)
}
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MutableMap 的默认实现——LinkedHashMap——在遍历映射时会保留元素插入的顺序。而另一种实现——HashMap——则不保证元素顺序。
ArrayDeque
ArrayDeque<T> 是双端队列的一种实现，允许你在队列的开头或末尾添加、移除元素。因此，ArrayDeque 在 Kotlin 中也同时充当栈和队列这两种数据结构。在底层，ArrayDeque 使用一个可调整大小的数组实现，会在需要时自动调整大小：
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| fun main() {
val deque = ArrayDeque(listOf(1, 2, 3))
deque.addFirst(0)
deque.addLast(4)
println(deque) // [0, 1, 2, 3, 4]
println(deque.first()) // 0
println(deque.last()) // 4
deque.removeFirst()
deque.removeLast()
println(deque) // [1, 2, 3]
}
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