Java数据结构与算法基础（一）概述与线性结构

Java数据结构与算法基础（二）递归算法
Java数据结构与算法基础（一）概述与线性结构

学习目的：为了能更顺畅的读很多底层API代码和拓宽解决问题的思路

一、数据结构概述
  1.数据结构是什么？数据与数据之间的关系
  2.数据结构的分类：
    存储结构分类：顺序结构和链式结构
    逻辑结构分类：线性结构（除了首位元素，其他元素都存在前一元素和后一元素）、集合结构（集合）、树形结构（树结构、文件夹、文件结构）、图形结构（多对多结构）
二、算法概述
  1.算法特性：输入（0或多个输入）、输出（一个输出）、有穷性（能出结果）、确定性（一一对应）、可行性（能解决问题）
  2.算法的基本要求：正确性、可读性、健壮性、时间复杂度、空间复杂度
  3.没有最好的算法，只有最适合的算法
三、线性结构
  1.数组的基本概念与操作
    ① 存储结构：顺序方式存储
    ② 访问方式：数组名[下标]，最大下标 = arr.length-1;
    ③ 元素默认值 = 0，赋值：数组名[下标] = value;
  2.数组创建的时候就要指定长度（即数组长度不可变）
    问题：如何解决数组长度不可变？如在数组末尾添加元素
    解决：① 建一个新数组，长度 = oldArr.length+1;
        ② 复制旧数组元素到新数组，新数组的末尾元素 = 新元素;
        ③ oldArr = newArr
  3.数组元素的删除（先告诉我删哪个元素）
    ① 建一个新数组，长度 = oldArr.length-1;
    ② 复制旧数组元素
      newArr[i] = oldArr[i]; // i       newArr[i] = oldArr[i+1]; // i>n
    ③ oldArr = newArr;
  4.面向对象的数组
    属性（一个私有的数组）+方法（操作私有属性数组的方法）
    要点：① 长度变化就意味着要建新数组，替代旧数组
        ② 传入下标的方法，首先都应该判断数组越界的问题
  5.(数组)查找算法
    线性查找：依次对比元素，找到相同元素即break
    二分法查找：① 先排序，再查找

public static int binarySearch(int [] arr, int target){
if (arr == null) {
  return -1;
}
int begin = 0;
int end = arr.length-1;
int mid = ((end - begin) >>> 1) + begin;
while(begin <= end){
  if (arr[mid] == target) {
    return mid;
  }
  if(arr[mid] > target){
    end = mid-1;
  }else if(arr[mid] < target){
    begin = mid+1;
  }
  mid = ((end - begin) >>> 1) + begin;
}
return -1;
}

  6.栈：先进后出
    数组实现：入栈（建新数组，复制元素，新元素放到新数组最后，新数组替换对象旧数组属性）、出栈（建新数组，复制元素，取出最后一个元素，新数组替换对象中的旧数组属性，返回旧数组的最后一个元素）、查看栈元素（不涉及数组长度变化，所以直接返回旧数组的索引对应的值即可）
  7.队列：先进先出
    数组实现：入队、出队、队列是否为空（套路：建新数组主要涉及长度、复制元素、替换旧数组操作）
  8.单链表：
    存储形式：链式存储（存当前节点，同时存下个节点的位置[最后一个节点除外]）
      Java中单链表的结构：
      Node:
        int data;
        Node next;
        public Node(int data){
          this.data = data;
        }
    涉及的操作：
      通过第一个节点进行追加操作：
        ① 获取当前节点：Node currentNode = this;
        ② while(true){
          获取下一个节点：Node next = currentNode.next;
          如果下个节点为null，即最后一个节点：break;
          否则：currentNode = next;
        }
        ③ 追加节点到末尾：currentNode.next = node;//入参的Node
        ④ 返回当前节点 return this;
      判断当前节点是否是最后一个节点：
        判断当前节点的下一个节点是否为空即可
      ☆ 删除单链表的节点：取不到上个节点信息（这是问题），所以只能删除下个节点信息
        ① 取到下下个节点
        ② 将下下个节点赋值给当前节点的下个节点
      显示所有节点信息：
        ① 打印当前节点信息
        ② currentNode = currentNode.next;
        如果currentNode == null; break;
        否则重复①~②
      插入新节点：
        ① tempNode = currentNode.next;//作为下下个节点
        ② currentNode.next = node; //node 为新节点
        ③ node.next = tempNode;
  9.循环链表：
    结构：单链表的尾节点的下个节点是头结点
      LoopNode{
        int data;
        LoopNode next = this;//默认自身是个循环链表，下个节点为其自身，插入节点操作和单链表相同
      }
  10.双向循环链表：
    结构：包含上个节点信息、下个节点信息、当前节点内容
      DoubleNode{
        DoubleNode pre = this;
        DoubleNode next = this;
        int data;
      }
    主要操作：新增节点