JAVA: Collection di Java

Setiap kelompok object individu yang direpresentasikan sebagai satu unit dikenal sebagai collection object. Di Java, framework terpisah bernama "Collection Framework" telah didefinisikan di JDK 1.2 yang menampung semua collection class dan interface di dalamnya.

Interface Collection (java.util.Collection) dan Interface Map (java.util.Map) adalah dua interface main "root" dari Java collection class.

Apakah Framework?

Framework adalah seperangkat class dan interface yang menyediakan arsitektur siap pakai. Untuk mengimplementasikan fitur atau class baru, tidak perlu mendefinisikan framework. Namun, desain object-oriented yang optimal selalu menyertakan framework dengan kumpulan class sedemikian rupa sehingga semua class melakukan jenis tugas yang sama.

Kebutuhan untuk Collection Framework berbeda

Sebelum Collection Framework (atau sebelum JDK 1.2) diperkenalkan, method standar untuk mengelompokkan object Java (atau collection) adalah Array atau Vektor, atau Hashtable. Semua collection tidak memiliki interface yang sama. Oleh karena itu, meskipun tujuan utama dari semua collection adalah sama, implementasi dari semua collection ini didefinisikan secara independen dan tidak ada korelasi di antara mereka. Dan juga, sangat sulit bagi pengguna untuk mengingat semua method, sintaks, dan konstruktor berbeda yang ada di setiap collection class.

Untuk memahami ini melalui contoh menambahkan elemen dalam tabel hash dan vektor.

// Java program to demonstrate
// why collection framework was needed
import java.io.*;
import java.util.*;
 
class CollectionDemo {
  
    public static void main(String[] args)
    {
        // Creating instances of the array,
        // vector and hashtable
        int arr[] = new int[] { 1, 2, 3, 4 };
        Vector<Integer> v = new Vector();
        Hashtable<Integer, String> h = new Hashtable();
  
        // Adding the elements into the
        // vector
        v.addElement(1);
        v.addElement(2);
  
        // Adding the element into the
        // hashtable
        h.put(1, "geeks");
        h.put(2, "4geeks");
  
        // Array instance creation requires [],
        // while Vector and hastable require ()
        // Vector element insertion requires addElement(),
        // but hashtable element insertion requires put()
  
        // Accessing the first element of the
        // array, vector and hashtable
        System.out.println(arr[0]);
        System.out.println(v.elementAt(0));
        System.out.println(h.get(1));
  
        // Array elements are accessed using [],
        // vector elements using elementAt()
        // and hashtable elements using get()
    }
}

Output:

1
1
geeks

Seperti yang dapat kita amati, tidak satu pun dari collection ini (Array, Vektor, atau Hashtable) yang mengimplementasikan interface akses anggota standar, sangat sulit bagi pemrogram untuk menulis algoritma yang dapat bekerja untuk semua jenis collection. Kelemahan lainnya adalah sebagian besar method 'Vector' bersifat final, yang berarti kita tidak dapat memperluas class 'Vector' untuk mengimplementasikan jenis collection yang serupa. Oleh karena itu, pengembang Java memutuskan untuk membuat interface umum untuk menangani masalah yang disebutkan di atas dan memperkenalkan Framework Collection di posting JDK 1.2 yang keduanya, Vektor legacy dan Tabel Hash dimodifikasi agar sesuai dengan Collection Framework.

Keuntungan dari Collection Framework:

Karena kurangnya collection framework menimbulkan serangkaian kerugian di atas, berikut ini adalah keuntungan dari collection framework.

• API yang Konsisten: API memiliki seperangkat interface dasar seperti Collection, Set, List, or Map,, semua Class (ArrayList, LinkedList, Vector, dll) yang mengimplementasikan interface ini memiliki beberapa set method yang umum.

• Mengurangi upaya pemrograman: Seorang programmer tidak perlu khawatir tentang desain Collection tetapi ia dapat fokus pada penggunaan terbaiknya dalam programnya. Oleh karena itu, konsep dasar Object-oriented programming (yaitu) abstraksi telah berhasil diimplementasikan.

• Meningkatkan kecepatan dan kualitas program: Meningkatkan kinerja dengan menyediakan implementasi kinerja tinggi dari struktur data dan algoritma yang berguna karena dalam hal ini, programmer tidak perlu memikirkan implementasi terbaik dari struktur data tertentu. Dia dapat dengan mudah menggunakan implementasi terbaik untuk secara drastis meningkatkan kinerja algoritma/programnya.

Hierarki dari Collection Framework

Paket utilitas, (java.util) berisi semua class dan interface yang diperlukan oleh collection framework. Collection framework berisi interface bernama iterable interface yang menyediakan iterator untuk melakukan iterasi melalui semua collection. Interface ini diperluas oleh interface main collection yang bertindak sebagai root untuk kerangka collection framework. Semua collection memperluas interface collection ini sehingga memperluas properti iterator dan method dari interface. Gambar berikut mengilustrasikan hierarki collection framework.

Collection-Framework-Hierarchy

Sebelum memahami berbagai komponen dalam framework di atas, mari kita pahami dulu class dan interface

• Class: Sebuah Class adalah cetak biru atau prototipe yang ditentukan user dari mana object dibuat. Ini mewakili set properti atau method yang umum untuk semua objek dari satu jenis.
• Interface: Seperti Class, interface dapat memiliki method dan variabel, tetapi method yang dideklarasikan dalam interface secara default abstrak (hanya method signature, tanpa body). Interface menentukan apa yang harus dilakukan class dan bukan bagaimana caranya. Ini adalah cetak biru class.

Method dari Collection Interface

Interface ini berisi berbagai method yang dapat langsung digunakan oleh semua collection yang mengimplementasikan interface tersebut. Mereka adalah:

Method dari Collection Interface

Method	Description
add(Object)	This method is used to add an object to the collection.
addAll(Collection c)	This method adds all the elements in the given collection to this collection.
clear()	This method removes all of the elements from this collection.
contains(Object o)	This method returns true if the collection contains the specified element.
containsAll(Collection c)	This method returns true if the collection contains all of the elements in the given collection.
equals(Object o)	This method compares the specified object with this collection for equality.
hashCode()	This method is used to return the hash code value for this collection.
isEmpty()	This method returns true if this collection contains no elements.
iterator()	This method returns an iterator over the elements in this collection.
max()	This method is used to return the maximum value present in the collection.
parallelStream()	This method returns a parallel Stream with this collection as its source.
remove(Object o)	This method is used to remove the given object from the collection. If there are duplicate values, then this method removes the first occurrence of the object.
removeAll(Collection c)	This method is used to remove all the objects mentioned in the given collection from the collection.
removeIf(Predicate filter)	This method is used to remove all the elements of this collection that satisfy the given predicate.
retainAll(Collection c)	This method is used to retain only the elements in this collection that are contained in the specified collection.
size()	This method is used to return the number of elements in the collection.
spliterator()	This method is used to create a Spliterator over the elements in this collection.
stream()	This method is used to return a sequential Stream with this collection as its source.
toArray()	This method is used to return an array containing all of the elements in this collection.

Interface yang meng-extend Collection Interface

Collection framework berisi beberapa interface di mana setiap interface digunakan untuk menyimpan jenis data tertentu. Berikut ini adalah interface yang ada dalam collection framework.

1. Iterable Interface:

Ini adalah interface root untuk seluruh collection framework. Collection framework meng-extend iterable interface. Oleh karena itu, secara inheren, semua interface dan class mengimplementasikan interface ini. Fungsi utama interface ini adalah menyediakan iterator untuk collection. Oleh karena itu, interface ini hanya berisi satu method abstrak yang merupakan iterator. Ini mengembalikan

Iterator iterator(); 

2. Collection Interface:

Interface ini meng-extend iterable interface dan diimplementasikan oleh semua class dalam collection framework. Interface ini berisi semua method dasar yang dimiliki setiap collection seperti menambahkan data ke dalam collection, remove data, clear data, dll. Semua method diimplementasikan dalam interface ini karena method ini diimplementasikan oleh semua class terlepas dari gaya implementasi. Dan juga, memiliki method ini di interface memastikan bahwa nama method bersifat universal untuk semua collection. Oleh karena itu, singkatnya, kita dapat mengatakan bahwa interface ini membangun fondasi implementasi dari collection class.

3. List Interface:

Ini adalah child interface dari collection interface. Interface ini didedikasikan untuk data tipe list di mana kita dapat menyimpan semua koleksi objek yang dipesan. Ini juga memungkinkan data duplikat ada di dalamnya. List interface ini diimplementasikan oleh berbagai Class seperti ArrayList, Vector, Stack, dll. Karena semua subclass mengimplementasikan list, kita dapat membuat instance list object dengan salah satu dari class ini. Sebagai contoh,

List <T> al = new ArrayList<> (); 
List <T> ll = new LinkedList<> (); 
List <T> v = new Vector<> (); 

Dimana T adalah tipe object

Class yang mengimplementasikan List interface adalah sebagai berikut:

A. ArrayList:

ArrayList memberi kita array dinamis di Java. Meskipun, mungkin lebih lambat dari array standar tetapi dapat membantu dalam program di mana banyak manipulasi dalam array diperlukan. Ukuran ArrayList meningkat secara otomatis jika koleksi bertambah atau menyusut jika objek dihapus dari koleksi. Java ArrayList memungkinkan kita untuk mengakses list secara acak. ArrayList tidak dapat digunakan untuk tipe primitif, seperti int, char, dll. Kita akan membutuhkan class pembungkus untuk kasus seperti itu. Mari kita pahami ArrayList dengan contoh berikut:

// Java program to demonstrate the
// working of ArrayList
import java.io.*;
import java.util.*;
  
class GFG {
    
      // Main Method
    public static void main(String[] args)
    {
  
        // Declaring the ArrayList with
        // initial size n
        ArrayList<Integer> al = new ArrayList<Integer>();
  
        // Appending new elements at
        // the end of the list
        for (int i = 1; i <= 5; i++)
            al.add(i);
  
        // Printing elements
        System.out.println(al);
  
        // Remove element at index 3
        al.remove(3);
  
        // Displaying the ArrayList
        // after deletion
        System.out.println(al);
  
        // Printing elements one by one
        for (int i = 0; i < al.size(); i++)
            System.out.print(al.get(i) + " ");
    }
}

Output:

[1, 2, 3, 4, 5]
[1, 2, 3, 5]
1 2 3 5

B. LinkedList:

Class LinkedList adalah implementasi dari struktur data LinkedList yang merupakan struktur data linier di mana elemen tidak disimpan di lokasi yang berdekatan dan setiap elemen adalah objek terpisah dengan bagian data dan bagian alamat. Elemen-elemen tersebut dihubungkan menggunakan pointer dan alamat. Setiap elemen dikenal sebagai node. Mari kita pahami LinkedList dengan contoh berikut:

// Java program to demonstrate the
// working of LinkedList
import java.io.*;
import java.util.*;
  
class GFG {
    
      // Main Method
    public static void main(String[] args)
    {
  
        // Declaring the LinkedList
        LinkedList<Integer> ll = new LinkedList<Integer>();
  
        // Appending new elements at
        // the end of the list
        for (int i = 1; i <= 5; i++)
            ll.add(i);
  
        // Printing elements
        System.out.println(ll);
  
        // Remove element at index 3
        ll.remove(3);
  
        // Displaying the List
        // after deletion
        System.out.println(ll);
  
        // Printing elements one by one
        for (int i = 0; i < ll.size(); i++)
            System.out.print(ll.get(i) + " ");
    }
}

Output:

[1, 2, 3, 4, 5]
[1, 2, 3, 5]
1 2 3 5

C. Vector:

Sebuah vector memberi kita array dinamis di Java. Meskipun, mungkin lebih lambat dari array standar tetapi dapat membantu dalam program di mana banyak manipulasi dalam array diperlukan. Ini identik dengan ArrayList dalam hal implementasi. Namun, perbedaan utama antara vector dan ArrayList adalah bahwa vector disinkronkan dan ArrayList tidak disinkronkan. Mari kita pahami Vektor dengan sebuah contoh:

// Java program to demonstrate the
// working of Vector
import java.io.*;
import java.util.*;
  
class GFG {
    
      // Main Method
    public static void main(String[] args)
    {
  
        // Declaring the Vector
        Vector<Integer> v = new Vector<Integer>();
  
        // Appending new elements at
        // the end of the list
        for (int i = 1; i <= 5; i++)
            v.add(i);
  
        // Printing elements
        System.out.println(v);
  
        // Remove element at index 3
        v.remove(3);
  
        // Displaying the Vector
        // after deletion
        System.out.println(v);
  
        // Printing elements one by one
        for (int i = 0; i < v.size(); i++)
            System.out.print(v.get(i) + " ");
    }
}

Output:

[1, 2, 3, 4, 5]
[1, 2, 3, 5]
1 2 3 5

D. Stack:

Model class Stack dan mengimplementasikan struktur data Stack. Class didasarkan pada prinsip dasar last-in-first-out. Selain operasi push dan pop dasar, class ini menyediakan tiga fungsi yaitu empty, search, dan peek. Class juga dapat disebut sebagai subclass dari Vector. Mari kita pahami stack dengan sebuah contoh:

// Java program to demonstrate the
// working of a stack
import java.util.*;
public class GFG {
    
      // Main Method
    public static void main(String args[])
    {
        Stack<String> stack = new Stack<String>();
        stack.push("Geeks");
        stack.push("For");
        stack.push("Geeks");
        stack.push("Geeks");
  
        // Iterator for the stack
        Iterator<String> itr = stack.iterator();
  
        // Printing the stack
        while (itr.hasNext()) {
            System.out.print(itr.next() + " ");
        }
  
        System.out.println();
  
        stack.pop();
  
        // Iterator for the stack
        itr = stack.iterator();
  
        // Printing the stack
        while (itr.hasNext()) {
            System.out.print(itr.next() + " ");
        }
    }
}

Output:

Geeks For Geeks Geeks 
Geeks For Geeks

Catatan: Stack adalah subclass dari Vector dan class legacy. Ini adalah thread-safe yang mungkin berada di overhead di lingkungan di mana keamanan thread tidak diperlukan. Alternatif untuk Stack adalah menggunakan ArrayDequeue yang tidak thread-safe dan memiliki implementasi array yang lebih cepat.

4. Queue Interface:

Seperti namanya, queue interface mempertahankan urutan FIFO (First In First Out) yang mirip dengan antrian dunia nyata. Interface ini didedikasikan untuk menyimpan semua elemen di mana urutan elemen penting. Misalnya, setiap kali kami mencoba memesan tiket, tiket dijual berdasarkan urutan kedatangan. Oleh karena itu, orang yang permintaannya datang lebih dulu ke dalam antrian mendapat tiket. Ada berbagai Class seperti PriorityQueue, ArrayDeque, dll. Karena semua subclass ini mengimplementasikan antrian, kita dapat membuat instance queue object dengan salah satu dari class-2 ini. Sebagai contoh,

Queue <T> pq = new PriorityQueue<> (); 
Queue <T> ad = new ArrayDeque<> (); 

Dimana T adalah jenis objek.

Implementasi queue interface yang paling sering digunakan adalah PriorityQueue.

Priority Queue:

PriorityQueue digunakan ketika object seharusnya diproses berdasarkan prioritas. Diketahui bahwa suatu antrian mengikuti algoritma First-In-First-Out, tetapi terkadang elemen-elemen antrian diperlukan untuk diproses sesuai dengan prioritasnya dan class ini digunakan dalam kasus ini. PriorityQueue didasarkan pada tumpukan prioritas. Elemen-elemen antrian prioritas diurutkan menurut urutan alami, atau oleh Comparator yang disediakan pada waktu konstruksi antrian, tergantung pada konstruktor yang digunakan. Mari kita pahami antrian prioritas dengan sebuah contoh:

// Java program to demonstrate the working of
// priority queue in Java
import java.util.*;
  
class GfG {
    
      // Main Method
    public static void main(String args[])
    {
        // Creating empty priority queue
        PriorityQueue<Integer> pQueue = new PriorityQueue<Integer>();
  
        // Adding items to the pQueue using add()
        pQueue.add(10);
        pQueue.add(20);
        pQueue.add(15);
  
        // Printing the top element of PriorityQueue
        System.out.println(pQueue.peek());
  
        // Printing the top element and removing it
        // from the PriorityQueue container
        System.out.println(pQueue.poll());
  
        // Printing the top element again
        System.out.println(pQueue.peek());
    }
}

Output:

10
10
15

5. Deque Interface:

Ini adalah variasi kecil dari struktur data antrian. Deque, juga dikenal sebagai antrian berujung ganda, adalah struktur data tempat kita dapat menambah dan menghapus elemen dari kedua ujung antrian. Antarmuka ini meng-extend queue interface. Class yang mengimplementasikan interface ini adalah ArrayDeque. Karena class ArrayDeque mengimplementasikan interface Deque, kita dapat membuat instance objek deque dengan class ini. Sebagai contoh,

Deque<T> ad = new ArrayDeque<> (); 

Dimana T adalah jenis object.

Class yang mengimplementasikan interface deque adalah ArrayDeque.

ArrayDeque:

Class ArrayDeque yang diimplementasikan dalam collection framework memberi kita cara untuk menerapkan array yang dapat diubah ukurannya. Ini adalah jenis array khusus yang tumbuh dan memungkinkan pengguna untuk menambah atau menghapus elemen dari kedua sisi antrian. Array deques tidak memiliki batasan kapasitas dan mereka tumbuh sesuai kebutuhan untuk mendukung penggunaan. Mari kita pahami ArrayDeque dengan sebuah contoh:

// Java program to demonstrate the
// ArrayDeque class in Java
  
import java.util.*;
public class ArrayDequeDemo {
    public static void main(String[] args)
    {
        // Initializing an deque
        ArrayDeque<Integer> de_que = new ArrayDeque<Integer>(10);
   
        // add() method to insert
        de_que.add(10);
        de_que.add(20);
        de_que.add(30);
        de_que.add(40);
        de_que.add(50);
  
        System.out.println(de_que);
  
        // clear() method
        de_que.clear();
  
        // addFirst() method to insert the
        // elements at the head
        de_que.addFirst(564);
        de_que.addFirst(291);
  
        // addLast() method to insert the
        // elements at the tail
        de_que.addLast(24);
        de_que.addLast(14);
  
        System.out.println(de_que);
    }
}

Output:

[10, 20, 30, 40, 50]
[291, 564, 24, 14]

6. Set Interface:

Himpunan adalah kumpulan objek yang tidak berurutan di mana nilai duplikat tidak dapat disimpan. Koleksi ini digunakan ketika kita ingin menghindari duplikasi objek dan ingin menyimpan hanya objek unik. Interface set ini diimplementasikan oleh berbagai class seperti HashSet, TreeSet, LinkedHashSet, dll. Karena semua subclass mengimplementasikan set, kita dapat membuat instance object set dengan salah satu dari class-2 ini. Sebagai contoh,

Set<T> hs = new HashSet<> (); 
Set<T> lhs = new LinkedHashSet<> (); 
Set<T> ts = new TreeSet<> (); 

Dimana T adalah jenis objek.

Berikut ini adalah class-2 yang mengimplementasikan antarmuka Set:

A. HashSet:

Class HashSet adalah implementasi inherent dari struktur data tabel hash. Object yang kita masukkan ke dalam HashSet tidak menjamin untuk dimasukkan dalam urutan yang sama. Objek dimasukkan berdasarkan kode hashnya. Class ini juga memungkinkan penyisipan elemen NULL. Mari kita pahami HashSet dengan sebuah contoh:

// Java program to demonstrate the
// working of a HashSet
import java.util.*;
  
public class HashSetDemo {
    
    // Main Method
    public static void main(String args[])
    {
        // Creating HashSet and
        // adding elements
        HashSet<String> hs = new HashSet<String>();
   
        hs.add("Geeks");
        hs.add("For");
        hs.add("Geeks");
        hs.add("Is");
        hs.add("Very helpful");
  
        // Traversing elements
        Iterator<String> itr = hs.iterator();
        while (itr.hasNext()) {
            System.out.println(itr.next());
        }
    }
}

Output:

Very helpful
Geeks
For
Is

B. LinkedHashSet:

LinkedHashSet sangat mirip dengan HashSet. Perbedaannya adalah bahwa ini menggunakan double linked list untuk menyimpan data dan mempertahankan urutan elemen. Mari kita pahami LinkedHashSet dengan sebuah contoh:

// Java program to demonstrate the
// working of a LinkedHashSet
import java.util.*;
  
public class LinkedHashSetDemo {
    
      // Main Method
    public static void main(String args[])
    {
        // Creating LinkedHashSet and
        // adding elements
        LinkedHashSet<String> lhs = new LinkedHashSet<String>();
  
        lhs.add("Geeks");
        lhs.add("For");
        lhs.add("Geeks");
        lhs.add("Is");
        lhs.add("Very helpful");
  
        // Traversing elements
        Iterator<String> itr = lhs.iterator();
        while (itr.hasNext()) {
            System.out.println(itr.next());
        }
    }
}

Output:

Geeks
For
Is
Very helpful

7. Sorted Set Interface:

Interface ini sangat mirip dengan set interface. Satu-satunya perbedaan adalah bahwa interface ini memiliki method tambahan yang mempertahankan urutan elemen. Set Interface yang diurutkan meng-extend set interface dan digunakan untuk menangani data yang perlu diurutkan. Class yang mengimplementasikan interface ini adalah TreeSet. Karena class ini mengimplementasikan SortedSet, kita dapat membuat instance object SortedSet dengan class ini. Sebagai contoh,

SortedSet<T> ts = new TreeSet<> (); 

Dimana T adalah jenis object.

Class yang mengimplementasikan set interface yang diurutkan adalah TreeSet.

TreeSet:

Class TreeSet menggunakan Tree untuk penyimpanan. Pengurutan elemen dipertahankan oleh suatu himpunan menggunakan pengurutan alaminya terlepas dari apakah explicit comparator disediakan atau tidak. Ini harus konsisten dengan sama jika ingin mengimplementasikan Set interfacedengan benar. Itu juga dapat dipesan oleh Comparator yang disediakan pada waktu pembuatan yang ditentukan, tergantung pada constructor mana yang digunakan. Mari kita pahami TreeSet dengan sebuah contoh:

// Java program to demonstrate the
// working of a TreeSet
import java.util.*;
  
public class TreeSetDemo {
    
      // Main Method
    public static void main(String args[])
    {
        // Creating TreeSet and
        // adding elements
        TreeSet<String> ts = new TreeSet<String>();
  
        ts.add("Geeks");
        ts.add("For");
        ts.add("Geeks");
        ts.add("Is");
        ts.add("Very helpful");
  
        // Traversing elements
        Iterator<String> itr = ts.iterator();
        while (itr.hasNext()) {
            System.out.println(itr.next());
        }
    }
}

Output:

For
Geeks
Is
Very helpful

8. Map Interface:

Map adalah struktur data yang mendukung pemetaan pasangan nilai kunci untuk data tersebut. Interface ini tidak mendukung kunci duplikat karena kunci yang sama tidak dapat memiliki banyak pemetaan. Map berguna jika ada data dan kita ingin melakukan operasi berdasarkan kunci. Interface map diimplementasikan oleh berbagai kelas seperti HashMap, TreeMap, dll. Karena semua subclass mengimplementasikan map, kita dapat membuat instance object map dengan salah satu dari class-2 ini. Sebagai contoh,

Map<T> hm = new HashMap<> (); 
Map<T> tm = new TreeMap<> ();

Dimana T adalah jenis object.

Implementasi Map Interface yang sering digunakan adalah HashMap.

HashMap:

HashMap menyediakan implementasi dasar dari interface Map di Java. Ini menyimpan data dalam pasangan (Key, Value). Untuk mengakses nilai dalam HashMap, kita harus mengetahui kuncinya. HashMap menggunakan teknik yang disebut Hashing. Hashing adalah teknik mengubah String besar menjadi String kecil yang mewakili String yang sama sehingga operasi pengindeksan dan pencarian lebih cepat. HashSet juga menggunakan HashMap secara internal. Mari kita pahami HashMap dengan sebuah contoh:

// Java program to demonstrate the
// working of a HashMap
import java.util.*;
  
public class HashMapDemo {
    
      // Main Method
    public static void main(String args[])
    {
        // Creating HashMap and
        // adding elements
        HashMap<Integer, String> hm = new HashMap<Integer, String> ();
 
        hm.put(1, "Geeks");
        hm.put(2, "For");
        hm.put(3, "Geeks");
  
        // Finding the value for a key
        System.out.println("Value for 1 is " + hm.get(1));
  
        // Traversing through the HashMap
        for (Map.Entry<Integer, String> e : hm.entrySet())
            System.out.println(e.getKey() + " " + e.getValue());
    }
}

Output:

Value for 1 is Geeks
1 Geeks
2 For
3 Geeks

Referensi

• https://www.geeksforgeeks.org/collections-in-java-2/