Теория: Обход списков

Большинство операций над списками строятся вокруг их обхода с перебором всех элементов. Например, если у нас есть список температур в городе за неделю, то для подсчета средней температуры нам понадобится все сложить и поделить на количество элементов. Обход списка можно выполнить несколькими способами:

• С помощью цикла for
• С помощью цикла for-each
• С помощью метода forEach(). Понимание этого способа требует знакомства с lambda-функциями, которые будут изучаться позже

Обход с помощью цикла for

В этом случае движение по списку идет за счет счетчика цикла, который одновременно является индексом в списке.

// Список температур в городе за неделю
var temperatures = List.of(20, 25, 18, 19, 22, 17, 20);

var sum = 0;
for (var i = 0; i < temperatures.size(); i++) {
    // или проще
    // sum += temperatures.get(i)
    var temperature = temperatures.get(i);
    sum += temperature;
}

System.out.println(sum / temperatures.size()); // => 20

Такой вид обхода полезен тогда, когда во время каждой итерации нам нужно обращаться не только к текущему элементу списка, но и, например, соседним. В остальных ситуациях проще использовать цикл for-each

Обход с помощью цикла for-each

for-each прячет от нас процесс перебора, так, что на каждой итерации мы работаем только с текущим элементом

// Список температур в городе за неделю
var temperatures = List.of(20, 25, 18, 19, 22, 17, 20);

var sum = 0;
for (var temperature : temperatures) {
    sum += temperature;
}

System.out.println(sum / temperatures.size()); // => 20

Технически for-each работает не со списками, а с объектами, реализующими интерфейс Iterable. Этот интерфейс добавлен в List и реализован в ArrayList, поэтому все происходит автоматически.

Итератор понятие кроссязыковое, оно встречается в практически всех языках программирования. По сути это объект, который позволяет обходить коллекцию элементов. Ниже пример кода, который вызывается на самом деле при использовании цикла for-each:

var temperatures = List.of(20, 25, 18, 19, 22, 17, 20);
var iterator = temperatures.iterator();

var sum = 0;
while (iterator.hasNext()) {
    var temperature = iterator.next();
    sum += temperature;
}

System.out.println(sum / temperatures.size()); // => 20

Зачем нужен отдельный объект для обхода коллекции? Дело в том, что во время обхода нужно помнить позицию текущего элемента. В случае обычного цикла мы управляем этим сами через счетчик цикла. Итератор же позволяет скрыть эту логику внутри, за счет сохранения текущей позиции. В итоге благодаря этому логика обхода коллекции элементов находится внутри самой коллекции. В свою очередь это дает возможность реализовать универсальный цикл for-each. Использовать итератор напрямую, при этом, не нужно.

Изменение списка во время обхода

В общем, изменение списка во время его обхода не рекомендуется из-за потенциальных ошибок и непредсказуемого поведения. Представьте что мы добавляем элемент в список во время перебора. Как должен вести себя цикл? Он должен добавить одну итерацию в процессе? По этой причине, рекомендуется создавать новый список и работать в цикле уже с ним. Ниже пример с удалением всех температур ниже 20 градусов:

var temperatures = List.of(20, 25, 18, 19, 22, 17, 20);
var temperaturesAbove20 = new ArrayList<Integer>();

for (var temperature : temperatures) {
    if (temperature >= 20) {
        temperaturesAbove20.add(temperature);
    }
}

System.out.println(temperaturesAbove20); // => [20, 25, 22, 20]