常用集合的底层数据结构

1.1 了解三个接口： List, Set, Map

 

 

1.2 要求掌握的6个具体实现类

List: ArrayList, LinkedList

Set: HashSet,  TreeSet

Map: HashMap, TreeMap

 

【面试】增加两个实现类：Vector,  HashTable

题1： ArrayList和Vector的区别？

题2：HashMap和HashTable的区别？

 

1.3 代码技能

a. set, list, map的迭代访问（重点：Map集合的迭代）

 

1.4 理解上的技能(技术选型)

举例，什么场景下，使用那个集合，为什么？

a. 学生管理系统

b. 排队管理系统

c. 双色球中奖号码管理系统

 

 

 

2. 从集合到数据结构

2.1 前言---从6个集合的名字开始

List: ArrayList, LinkedList

Set: HashSet,  TreeSet

Map: HashMap, TreeMap

 

获得4个数据结构：Array(数组), Linked（链表）, Tree（红黑树-特别的排序二叉树）, Hash（哈希表）

 

 

2.2  数据结构的介绍

a. 重要性

     * 数据结构是：算法（程序）编写的基础；类似于项目开发中，数据库中表的作用。

     * 计算机专业，最核心的课程。考研必考科目。

     * 进入好公司的敲门砖。

 

b. 数据结构的分类

传统上，我们把数据结构分为逻辑结构和物理结构。

 

2.3 数据结构的分类

2.3.1 逻辑结构

指反映数据元素之间的逻辑关系的数据结构，其中的逻辑关系是指数据元素之间的前后关系，而与他们在计算机中的存储位置无关。逻辑结构分为以下四类：

a.集合结构

集合结构中的数据元素同属于一个集合，他们之间是并列的关系，除此之外没有其他关系。如下图，可以很好的表示集合结构中的元素之间的关系：

 

b.线性结构

线性结构中的元素存在一对一的相互关系。如下图，可以很好的表示线性结构中的元素之间的关系：

 

 

c.树形结构

树形结构中的元素存在一对多的相互关系。如下图，可以很好的表示树形结构中的元素之间的关系：

 

d.图形结构

图形结构中的元素存在多对多的相互关系。如下图，可以很好的表示图形结构中的元素之间的关系：

 

 

 

2.3.2 物理结构

     物理结构又叫存储结构，指数据的逻辑结构在计算机存储空间的存放形式。通俗的讲，物理结构研究的是数据在存储器中存放的形式。 存储器主要针对于内存而言，像硬盘、软盘、光盘等外部存储器的数据组织通常用文件结构来描述。

 A. 分类

数据在内存中的存储结构，也就是物理结构，分为两种：顺序存储结构和链式存储结构。

     顺序存储结构：

           是把数据元素存放在地址连续的存储单元里，其数据间的逻辑关系和物理关系是一致的。数组就是顺序存储结构的典型代表。

链式存储结构：

 是把数据元素存放在内存中的任意存储单元里，也就是可以把数据存放在内存的各个位置。这些数据在内存中的地址可以是连续的，也可以是不连续的。

B. 区别

       和顺序存储结构不同的是，链式存储结构的数据元素之间是通过指针来连接的，我们可以通使用指针来找到某个数据元素的位置，然后对这个数据元素进行一些操作。

C. 举例

 打个比方说一下顺序存储结构和链式存储结构的区别：

比如去银行取钱：

   顺序存储结构相当于，所有的客户按照先来后到的顺序有序的的坐在大厅的椅子上（注意：是有顺序的坐着哦）。

   链式存储结构相当于，所有的客户只要一到银行，大堂经理就给他们每人一个号码，然后他们可以随便坐在哪个椅子上（随便坐，不需要按照什么顺序坐），只需要等待工作人员广播叫号即可。

 

 

2.4 总结：

逻辑结构是面向问题的（存在我们的大脑），而物理结构是面向计算机的（存在于我们的计算机内存）。

逻辑结构: 集合结构,线性结构, 树形结构, 图形结构

面向问题，对于现实问题的抽象。

考虑场景：

菜市场的人：

银行排队的人：

企业的领导架构：

复杂的娱乐圈：

 

物理结构：顺序存储结构和链式存储结构

数据在存储器中存放的形式。(梦想要落地，我们大脑对现实的抽象，要用代码落实下来，就需要把数据保存到内存里面，即梦想要落地)

 

 

3. ArrayList和LinkedList的底层奥秘

3.1 List初步分析

逻辑结构：线性结构

物理结构：ArrayList( 顺序存储结构)， LinkedList(链式存储结构)

 

两者之间的区别：

ArrayList:

LinkedList: 

 

3.2  顺序存储结构--顺序表

在计算机内存中以数组的形式保存，是指用一组地址连续的存储单元依次存储数据元素的结构。

 元素在内存中是以顺序存储的，内存的区域是一个连续的区块。

典型的实现：数组

结合ArrayList：演示操作

 

3.3 链式存储结构--链表

  链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。链表由一系列结点（链表中每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时动态生成。每个结点包括两个部分：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域。 相比于线性表顺序结构，链表比较方便插入和删除操作。

       链表中是离散的、单独的空间，通过逻辑上的指针联系起来，形成一个整体。

 

理解链表的插入和删除。

 

 

 

 

 

3.4 根据上面的图：分析ArrayList和LinkedList的区别

 

 

 

 

3.5 【难度5星】思考

如何用java实现MyArrayList , MyLinkedList

 

 

4. TreeSet,TreeMap

4.1 Set和Map的关系

 

4.2 set结构分析

逻辑结构是：set本质是集合机构，不过，如果，我增加比较特性后，

物理结构：链式结构（TreeSet）, 特殊的线性结构（HashSet）

 

 

4.3 Tree（树）的介绍

 

二叉树：最多只有两个儿子（子树）。

 

排序二叉树：有顺序。就是按照所有的左子树，小于父节点，所有的右子树，大于父节点。

TreeSet，底层的实现，就是一种特殊的排序二叉树（红黑树）

 

 

 

游戏：猜数字

1到100之间，先任意选定一个值，对方进行猜测，根据对方的回答，反馈：正确，大了，小了三种结果。问对方最多需要猜几次？

 

扩展：

为了保存效率，二叉树，需要调整.如果，左子树与右子树的高度差超过1，就会启动调整过程，可能改变根节点。

1,2,3,4,5,6,7,8,9

 

4.4 HashSet和HashMap中的Hash(哈希)

4.4.1定义

【百度百科】散列表（Hash table，也叫哈希表），是根据关键码值(Key value)而直接进行访问的数据结构。也就是说，它通过把关键码值映射到数组中一个位置来访问记录，以加快查找的速度。这个映射函数叫做散列函数，存放记录的数组叫做散列表。

4.4.2  ArrayList的不足

根据下标的查找效率高，但是，根据存入对象的值来查找，效率就很低。但是，在实际中，往往都是根据存储对象的某个值，来查询。

例如：通讯录管理：李刚：13812340000

 

 

5. 实战总结

a. 工作中，优先考虑ArrayList, LinkedList(两个随便).

b. 不要用set

c. 如果，能够用Map，毫不犹豫使用HashMap.