List删除所有指定元素
环境:jdk8
1.概要
java中List使用List.remove()直接删除指定元素,然而高效删除元素是很难, 在本文章中介绍多种
方法,讨论其中优点和缺点,为了可读性,我创建list(int…) 方法在测试类中,返回ArrayList
2.使用while循环
知道如何删除一个元素，然后循环删除，看下简单例子
void removeAll(List<Integer> list, int element) {
while (list.contains(element)) {
list.remove(element);
}
}
然而执行下面会报错
// given
List<Integer> list = list(1, 2, 3);
int valueToRemove = 1;
// when
assertThatThrownBy(() -> removeAll(list, valueToRemove))
.isInstanceOf(IndexOutOfBoundsException.class);
造成这个原因在第一个代码块3行，调用List.remove(int),该参数被当成list索引index,不是删除元素
这个测试用例调用list.remove(1) ,但是删除元素索引是0,调用List.remove() 改变所有元素在删除元素之后
在这个场景我们删除所有元素,除了第一条记录,为什么仅仅只有第一条剩下呢,1代表索引是非法,因此最后会报错
注意,这个问题原因是调用List.remove() 参数是基本类型 short, char 或者int,因此编译器第一次认为调用匹配重载方法
可以用传入Integer类型正确执行
void removeAll(List<Integer> list, Integer element) {
while (list.contains(element)) {
list.remove(element);
}
}
现在下面可以正确执行难
// given
List<Integer> list = list(1, 2, 3);
int valueToRemove = 1;
// when
removeAll(list, valueToRemove);
// then
assertThat(list).isEqualTo(list(2, 3));
List.contains() 和 List.remove() 都必须找到第一个出现元素,这个代码引起没必要遍历
我们可以做到更好如果我们保存元素第一次出现索引
void removeAll(List<Integer> list, Integer element) {
int index;
while ((index = list.indexOf(element)) >= 0) {
list.remove(index);
}
}
以下代码可以通过
List<Integer> list = list(1,2,3);
int valueToRemove = 1;
// when
removeAll(list, valueToRemove);
assertThat(list).isEqualTo(list(2, 3));
上面情况代码非常整洁和简洁，但是仍然性能很差,因为我们不能跟踪这个循环过程,List.remove()* 必须找到第一个list中元素然后删除,当使用ArrayList ，元素改变引起许多引用拷贝，甚至重新分配内存几次
3.删除元素直到改变原来list
List.remove(E element) 有一个特色我们还没提及到,方法返回布尔值true，List 改变由于包含该元素并删除 操作
注意点，List.remove(int index) 返回void，因为根据索引删除是有效，List 总会删除元素，否则会抛出异
常IndexOutOfBoundsException
执行删除直到List 改变
void removeAll(List<Integer> list, int element) {
while (list.remove(element));
}
结果如下
// given
List<Integer> list = list(1, 1, 2, 3);
int valueToRemove = 1;
// when
removeAll(list, valueToRemove);
// then
assertThat(list).isEqualTo(list(2, 3));
上面代码遇到之前同样问题
3.使用for循环
我们可以管理遍历过程通过for循环并且如果匹配元素直接删除
void removeAll(List<Integer> list, int element) {
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
if (Objects.equals(element, list.get(i))) {
list.remove(i);
}
}
}
结果如下:
// given
List<Integer> list = list(1, 2, 3);
int valueToRemove = 1;
// when
removeAll(list, valueToRemove);
// then
assertThat(list).isEqualTo(list(2, 3));
然而，如果不同输入，得到错误结果输出:
// given
List<Integer> list = list(1, 1, 2, 3);
int valueToRemove = 1;
// when
removeAll(list, valueToRemove);
// then
assertThat(list).isEqualTo(list(1, 2, 3));
一步一步分析代码:
- i = 0
- 元素和list.get(i)都是等于1在第3行代码，因此java进入if语句
- 删除元素索引0
- list包含1，2和3
- i = 1
- list.get(i) 返回2因为list删除一个元素，因此改变所有元素位置
现在面临问题当有两个相邻值，我们都想删除，解决这个问题，我们增加循环变量
当删除元素变量要减一
void removeAll(List<Integer> list, int element) {
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
if (Objects.equals(element, list.get(i))) {
list.remove(i);
i--;
}
}
}
当我们不删除变量增加1
void removeAll(List<Integer> list, int element) {
for (int i = 0; i < list.size();) {
if (Objects.equals(element, list.get(i))) {
list.remove(i);
} else {
i++;
}
}
}
注意，在这之后，移除i++语句第2行
结果如下：
// given
List<Integer> list = list(1, 1, 2, 3);
int valueToRemove = 1;
// when
removeAll(list, valueToRemove);
// then
assertThat(list).isEqualTo(list(2, 3));
这个实现好像是对第一眼看上去，这个方法仍然有很严重性能问题：
- 删除元素改变之后所有元素
- 索引访问元素LinkedList 意味遍历通过元素一个接一个知道找到该元素
4.使用for-each循环
从java5之后可以用for-each循环迭代通过list，下面使用迭代删除元素:
void removeAll(List<Integer> list, int element) {
for (Integer number : list) {
if (Objects.equals(number, element)) {
list.remove(number);
}
}
}
注意：使用Integer作为循环类型，因此不会得到NullPointerException ,同时这个方法调用 List.remove(E element) 是我们期望调用方法，不是索引，
代码很简洁，不幸是代码报错：
// given
List<Integer> list = list(1, 1, 2, 3);
int valueToRemove = 1;
// when
assertThatThrownBy(() -> removeWithForEachLoop(list, valueToRemove))
.isInstanceOf(ConcurrentModificationException.class);
for-each循环使用迭代器遍历元素，当修改List 迭代器得到不一致状态，因此抛出常ConcurrentModificationException ，从上面代码得出结论：我们不能修改List，当for-each访问元素时候。
5.使用迭代器
使用迭代器遍历和修改List ：
void removeAll(List<Integer> list, int element) {
for (Iterator<Integer> i = list.iterator(); i.hasNext();) {
Integer number = i.next();
if (Objects.equals(number, element)) {
i.remove();
}
}
}
这中方式，迭代器可以跟踪List状态（因为这个可以修改List）,下面结果可以正常通过：
// given
List<Integer> list = list(1, 1, 2, 3);
int valueToRemove = 1;
// when
removeAll(list, valueToRemove);
// then
assertThat(list).isEqualTo(list(2, 3));
因为每个List类提供自己迭代器实现，我们可以安全假定，迭代器实现元素迭代和删除最高效。然而使用Arraylist 仍然要移动很多元素（可以数组重新分配内存），同时上面代码有点难度这个不是标准for循环对于大多数开发来说不熟悉。
6.搜集
到目前为止，删除元素都会修改原List ，我们不必要这样，可以创建新List 和搜集元素：
List<Integer> removeAll(List<Integer> list, int element) {
List<Integer> remainingElements = new ArrayList<>();
for (Integer number : list) {
if (!Objects.equals(number, element)) {
remainingElements.add(number);
}
}
return remainingElements;
}
方法结果返回新的List ，方法必须返回list ，因此我们必须使用方法按照下面：
// given
List<Integer> list = list(1, 1, 2, 3);
int valueToRemove = 1;
// when
List<Integer> result = removeAll(list, valueToRemove);
// then
assertThat(result).isEqualTo(list(2, 3));
注意，现在使用for-each循环不能修改List ，我们现在通过它迭代元素，因为没用任何删除,这里没有必要移动元素，因此这个实现性能也很好当我们使用ArrayList
这实现比之前一些方式有些不同：
- 它不会修改原List 但是返回新List
- 这个方法决定返回List的实现，它可以是不同于原List
同时我们修改我们实现得到以前方法获得List，清除原LIst和增加搜集元素到原List
void removeAll(List<Integer> list, int element) {
List<Integer> remainingElements = new ArrayList<>();
for (Integer number : list) {
if (!Objects.equals(number, element)) {
remainingElements.add(number);
}
}
list.clear();
list.addAll(remainingElements);
}
和之前一样
// given
List<Integer> list = list(1, 1, 2, 3);
int valueToRemove = 1;
// when
removeAll(list, valueToRemove);
// then
assertThat(list).isEqualTo(list(2, 3));
不需要修改原List，不必要按照位置访问或者改变，同时，这里有两个Array分配，当调用List.clear() and List.addAll().
7.使用stream api
java 8 介绍lambda表达式和stream api，有这写强大特色，我们可以解决我们问题并且用很简洁代码
List<Integer> removeAll(List<Integer> list, int element) {
return list.stream()
.filter(e -> !Objects.equals(e, element))
.collect(Collectors.toList());
}
这个方法作用和上一部分一样，当我们收集保存元素，然后把这些结果增加原List ，有相同特征，
我们应该返回结果：
// given
List<Integer> list = list(1, 1, 2, 3);
int valueToRemove = 1;
// when
List<Integer> result = removeAll(list, valueToRemove);
// then
assertThat(result).isEqualTo(list(2, 3));
8. 使用removeIf
有lambdas和函数接口java8中，java8还有一些扩展api，例如，List.removeIf() 方法，最后一个部分看见用这个实现 ，参数需要一个条件，如果条件返回true就直接删除元素，对比之前示例，我们必须返回true但我们想保存元素：
void removeAll(List<Integer> list, int element) {
list.removeIf(n -> Objects.equals(n, element));
}
效果和其他一样:
// given
List<Integer> list = list(1, 1, 2, 3);
int valueToRemove = 1;
// when
removeAll(list, valueToRemove);
// then
assertThat(list).isEqualTo(list(2, 3));
实际上，List 本身实现该方法，我们可以放心假定，这种方式性能最好，在以上方法中这个方案是最简洁代码
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