Java常见的8种数据结构

Java常见的8种数据结构_第1张图片
Java常见的8种数据结构_第2张图片
Java常见的8种数据结构_第3张图片
数据结构是指数据在计算机内存空间中或磁盘中的组织形式
算法是完成特定任务的过程
数据类型是指一组值和一组对这些值得操作的集合。

数组

顺序存储相同类型的多个数据

二分法查找

r=2^s s:查找步数 r查找范围 幂函数
s=log2® 已知范围获取需要的次数 对数

算法复杂度使用O(N)函数进行标示 主要是去除常数 看运行时间受数据项个数的影响
Java常见的8种数据结构_第4张图片

二分查找代码实现

针对有序数组

    public static int myBinarySearch(int[] arr,int value) {
        int low=0;
        int high=arr.length-1;
        while(low<=high) {
            int mid=(low+high)/2;
            if(value==arr[mid]) {
                return mid;
            }
            if(value>arr[mid]) {
                low=mid+1;
            }
            if(value
  public static int rank(int key,int[]a){
        //二分法查找递归实现
       return binSearch(a,0,a.length-1,key);
    }
    
// 二分查找递归实现   
        public static int binSearch(int srcArray[], int start, int end, int key) {   
            int mid = (end - start) / 2 + start;   
            if (srcArray[mid] == key) {   
                return mid;   
            }   
            if (start >= end) {   
                return -1;   
            } else if (key > srcArray[mid]) {   
                return binSearch(srcArray, mid + 1, end, key);   
            } else if (key < srcArray[mid]) {   
                return binSearch(srcArray, start, mid - 1, key);   
            }   
            return -1;   
        } 

常见排序

参考地址
https://blog.csdn.net/muranfei/article/details/80923996

栈 队列 优先级队列

栈按照“后进先出”、“先进后出”的原则来存储数据,先插入的数据被压入栈底,后插入的数据在栈顶,读出数据的时候,从栈顶开始依次读出 ;实现方式数组或者链表

队列 先进先出 队列会对两端进行定义,一端叫队头,另外一端就叫队尾。队头只允许删除操作(出队),队尾只允许插入操作(入队)实现方式数组或者链表

优先级队列 按照关键字值进行排序 插入到对应的位置;eg:在线程队列中 优先级高的优先处理

链表

**链表是一种物理存储结构上非连续存储结构,数据元素的逻辑顺序是通过链表中的引用链接次序实现的。**通俗的说:就是由一个个节点组成,这些节点逻辑上连续,物理上不连续
链表是一个线性结构,但是存储的数据可以是非线性的。链表由一个个子节点构成,每个节点有两个部分:数据域和指针域
数据域:就是实际存储数据的
指针域:
链表的核心就是指针域,通过对指针域的操作实现增加节点删除节点,所谓链表就是形象的表示出一环扣一环,这是链表的优点也是缺点,指针域可以有一个和两个,单链表就是单个指针域指向后一个节点,双链表就是节点有两个指针域,分别指向前一个和后一个节点。
优点:插入删除不需要移动所有节点,只需要将待插入的节点的指针域一个指向待插入位置的后一个节点,一个指向前一个节点,不需要初始化容量;

缺点就是搜索的时候必须遍历节点;含有大量的引用,占用的内存空间大。

二叉树

解决有序数组插入慢 链表查找慢问题
树是一种典型的非线性结构,它是由 n(n>0)个有限节点组成的一个具有层次关系的集合。
之所以叫“树”,是因为这种数据结构看起来就像是一个倒挂的树,只不过根在上,叶在下。树形数据结构有以下这些特点:

  1. 每个节点都只有有限个子节点或无子节点;
  2. 没有父节点的节点称为根节点;
  3. 每一个非根节点有且只有一个父节点;
  4. 除了根节点外,每个子节点可以分为多个不相交的子树。

常见数为二叉树 :每个节点只有2个以内的子节点

子节点 父节点 叶节点(没有子节点)

二叉搜索树(二叉查找树) :左子节点不为空且小于节点值 ,右子节点不为空且大于等于节点值
二叉树遍历:如果采用顺序结构来保存二叉树,程序遍历二叉树将非常容易,无需进行任何思考,直接遍历底层数组即可。如果采用链表来保存二叉树的节点,则有以下两种遍历方式:

  • 深度优先遍历:这种遍历算法将先访问到树中最深层次的节点。
  • 广度优先遍历:这种遍历算法将逐层访问每层的节点,先访问根节点,然后访问第二层的节点……以此类推。因此广度优先遍历又被称为按层遍历。

对于深度优先遍历算法而言,他可分为以下三种:

  • (1)先序遍历二叉树

  • (2)中序遍历二叉树

  • (3)后序遍历二叉树

  • 如果L、D、R表示左子树、根、右子树,习惯上总是先遍历左子树,后遍历右子树,根据遍历根节点的顺序不同,上面三种方法可以表示如下:

  • DLR:先序遍历

  • LDR:中序遍历

  • LRD:后序遍历

查找 增加 时间复杂度O(logN) 删除算法复杂
二叉搜索树缺点 对于有序数据产生非平衡树 插入 查找 删除效率低

平衡二叉树:当且仅当任何节点的两棵子树的高度差不大于 1 的二叉树
平衡二叉树本质上也是一颗二叉查找树,不过为了限制左右子树的高度差,避免出现倾斜树等偏向于线性结构演化的情况,所以对二叉搜索树中每个节点的左右子树作了限制,左右子树的高度差称之为平衡因子,树中每个节点的平衡因子绝对值不大于 1。

平衡二叉树(avl树)的难点在于,当删除或者增加节点的情况下,如何通过左旋或者右旋的方式来保持左右平衡。

红黑树详细介绍
avl树一定是平衡的 在插入和删除的时候需要扫描两遍树,一次是向下寻找插入点,一次是向上平衡树,效率不如红黑树高,也不如红黑树常用

哈希表

哈希算法:这类算法接受任意长度的二进制输入值,对输入值做换算(切碎),最终给出固定长度的二进制输出值;

哈希表(Hash Table),也叫散列表,是一种可以通过关键码值(key-value)直接访问的数据结构,它最大的特点就是可以快速实现查找、插入和删除。

数组的最大特点就是查找容易,插入和删除困难;而链表正好相反,查找困难,而插入和删除容易。哈希表很完美地结合了两者的优点, Java 的 HashMap 在此基础上还加入了树的优点。
哈希函数在哈希表中起着⾮常关键的作⽤,它可以把任意长度的输入变换成固定长度的输出,该输出就是哈希值。哈希函数使得一个数据序列的访问过程变得更加迅速有效,通过哈希函数,数据元素能够被很快的进行定位。
Java常见的8种数据结构_第5张图片

若关键字为 k,则其值存放在 hash(k) 的存储位置上。由此,不需要遍历就可以直接取得 k 对应的值。

对于任意两个不同的数据块,其哈希值相同的可能性极小,也就是说,对于一个给定的数据块,找到和它哈希值相同的数据块极为困难。再者,对于一个数据块,哪怕只改动它的一个比特位,其哈希值的改动也会非常的大——这正是 Hash 存在的价值!

尽管可能性极小,但仍然会发生,如果哈希冲突了,Java 的 HashMap 会在数组的同一个位置上增加链表,如果链表的长度大于 8,将会转化成红黑树进行处理——这就是所谓的拉链法(数组+链表)。

hashmap

  1. HashMap是基于数组来实现哈希表的,数组就好比内存储空间,数组的index就好比内存的地址;
  2. HashMap的每个记录就是一个Entry对象,数组中存储的就是这些对象;
  3. HashMap的哈希函数 = 计算出hashCode + 计算出数组的index;
  4. HashMap解决冲突:使用链地址法,每个Entry对象都有一个引用next来指向链表的下一个Entry;
  5. HashMap的装填因子:默认为0.75;

堆中某个节点的值总是不大于或不小于其父节点的值;

堆总是一棵完全二叉树。

将根节点最大的堆叫做最大堆或大根堆,根节点最小的堆叫做最小堆或小根堆。
时间负责度 O(logN)

Java常见的8种数据结构_第6张图片
图的遍历: 深度优先搜素(DFS) :得到距离起始点最远的顶点,然后在不能前进的时候返回;
可以用栈进行实现:

  1. 访问一个邻接的未访问的顶点,标记他,并把他放入栈中
  2. 当不能执行第一条的时候 如果栈不空,从栈中弹出一个顶点
  3. 重复执行1 2 如果不能执行则结束

广度优先搜素(BFS):访问起始点的所有邻接点,然后在访问较远的区域,用队列实现

  1. 访问下一个未访问的邻接点,这个订点必须是当前顶点的邻接点,标记他,并插入队列中
  2. 如果1执行完事,则从队列中取一个顶点做为当前顶点,重复执行1 2
  3. 队列为空 不能执行2 则结束

无环有向图 的拓扑排序 将有向图中的顶点以线性方式进行排序:把有向图的各个点按照排序输出 可以生成不同的排序;任务执行的先后顺序
Java常见的8种数据结构_第7张图片

参考文章Java常见的8种数据结构
runoob.com

你可能感兴趣的:(数据结构,java,算法,java,数据结构,开发语言)