Java集合类型树结构 java集合数据结构

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编程梦想家 2024-01-31 09:31:56

文章标签 Java集合类型树结构 java数据结构和集合链式存储结构 System 顺序存储结构 文章分类 Java 后端开发

横看成岭侧成峰，远近高低各不同。

不识庐山真面目，只缘身在此山中。

——苏轼

这一块儿学的是云里雾里，咱们先从简单的入手。逐渐的拨开迷雾见太阳。本次先做List集合的三个实现类的学习笔记

List特点：有序，元素可重复。其实它的本质就是一个线性表(下面会说到)

先上图，Java集合有Collection体系和Map体系：

Java集合类型树结构 java集合数据结构_Java集合类型树结构

然后简单介绍一下数据结构和算法：

数据结构就是数据和数据之间的关系，好比分子结构，晶体结构。碳原子按照一定的方式组合在一起形成碳分子，碳分子再按照一定方式形成晶体。

算法是对解题步骤的描述，体现在计算机上就是指令的有限序列

数据结构分为逻辑结构和物理结构。

逻辑结构：

Java集合类型树结构 java集合数据结构_java数据结构和集合_02

物理结构：

顺序存储结构和链式存储结构。

顺序存储结构：在内存中开辟若干的连续空间，将每个空间存入数据，数据关联与其地址一致。比如数组。

上代码：

1 public classTest01 {2
3 public static voidmain(String[] args) {4 Integer[] arr = new Integer[10];5 //向数组中插入元素
6 for (int i = 0; i < arr.length; i++) {7 arr[i] =i;8 }9 //将其中一个元素变为null;
10 arr[3] = null;11 //出现碎片
12 for(Integer item : arr) {13 System.out.println(item);14 }15 System.out.println("===========");16 arr[3] = 12;//存取方便，可直接赋值或取值17 //删除第X个元素，但要避免碎片产生:
18 int x = 2;19 arr[x-1]=null;//第二个元素引用变为null，该步骤可以省略，因为下面又更改了arr[x-1]的引用。写上仅为便于理解20 //第X个元素之后的元素前移，代码表现为把后面的值依次赋给前面，从第X个开始
21 for (int i = x-1; i < arr.length-1; i++) {22 arr[i] = arr[i+1];23 }24 //length-1，需要新建数组来保存原数组
25 Integer[] newArr = new Integer[arr.length-1];26 for (int i = 0; i < newArr.length; i++) {27 newArr[i]=arr[i];28 System.out.println(newArr[i]);29 }30 System.out.println("============");31 //第Y个位置插入一个元素
32 int y = 5;33 //需要后移，所以先创建数组length+1
34 Integer [] newArr2 = new Integer[newArr.length+1];35 for (int i = 0; i < newArr.length; i++) {36 newArr2[i] =newArr[i];37 }38 //后移
39 for (int i = newArr2.length-1; i > y-1 ; i--) {40 newArr2[i]=newArr2[i-1];41 }42 //插入
43 newArr2[y-1] = 22;44 //遍历输出
45 for (int i = 0; i < newArr2.length; i++) {46 System.out.println(newArr2[i]);47 }48 }49
50 }

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出结论：

顺序存储结构：

优点：1无需为表示表中元素之间的逻辑关系而添加空间

2可以快速地存取表中任意位置的元素

缺点：1插入和删除操作需要移动大量元素

2需要考虑索引越界为题

3扩容空间可能会造成空间浪费，缩小空间又可能会索引越界

4null值会造成空间“碎片”

链式存储结构：每个元素只记住它下一个元素是谁(地址)。

链式存储结构有多种，这里只介绍Java的链式存储结构：双向链表

上代码：

1 public classMyLinkedListDemo {2
3 public static voidmain(String[] args) throws Exception {4 MyLinkList list = new MyLinkList<>();5 list.addFist("张三");6 list.addFist("李四");7 list.addLast("张三");8 list.addLast("李四");9 list.print();10 System.out.println("===========");11 list.add(2,"王五");12 list.print();13 System.out.println("===========");14 list.add(5,"王五");15 System.out.println(list.getSize());16 list.add(7,"王五");//这里会抛出空指针异常
17 }18 }
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1 public class MyLinkList{2

3 Nodefirst;4 Nodelast;5

6 public voidaddFist(E e){7 if (first == null) {8 final Node newNode = new Node(null, e, null);//第一次加入数据，为first,last赋初值

9 first =newNode;10 last =newNode;11 }else{//否则把first的prev指向newNode，把newNode的next指向first，最后把newNode变为first

12 final Node newNode = new Node(null, e, first);13 first.prev =newNode;14 first =newNode;15 }16 }17 public voidaddLast(E e){18 if (last == null) {19 final Node newNode = new Node(null, e, null);//第一次加入数据，为first,last赋初值

20 first =newNode;21 last =newNode;22 }else{//否则把last的next指向newNode，把newNode的prev指向last，最后把newNode变为last

23 final Node newNode = new Node(last, e, null);24 last.next =newNode;25 last =newNode;26 }27 }28 public void add (int index,E e) throws Exception{//下标超出链表长度会空指针，因为超出长度的部分prev和next都是null

29 if(index == 0){30 addFist(e);31 }else if (index ==getSize()) {32 addLast(e);33 }else{34 //这里画张图想一下，我要在1处插入x，就要把x的prev指向0，next指向1，把0的next指向x，把1的prev指向x35 //这里的1和0就是index和index-1，通过循环Node.next获取index对应的Node36 //先拿到0和1

37 Node tempNodeNext =first;38 for (int i = 0; i < index; i++) {39 tempNodeNext =tempNodeNext.next;40 }41 Node tempNodePrev =tempNodeNext.prev;42 //这里改指向

43 final Node newNode = new Node(tempNodePrev, e, tempNodeNext);44 tempNodeNext.prev =newNode;45 tempNodePrev.next =newNode;46 }47 }48 public intgetSize (){49 Node temp =first;50 int i = 0;51 while(temp != null){52 temp =temp.next;53 i++;54 }55 returni;56 }57 //由于不实现Iterable，只能提供打印方法

58 public voidprint() {59 Node temp =first;60 while(temp != null){61 System.out.println(temp.item);62 temp =temp.next;63 }64 }65 private static class Node{66 Nodeprev;67 E item;68 Nodenext;69 Node(Node prev, E item, Nodenext) {70 super();71 this.prev =prev;72 this.item =item;73 this.next =next;74 }75 }76 }

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出结论：

链式存储结构：

优点：插入和删除操作只需改变节点next和prev成员的指向即可，无需移位，无需扩容

缺点：失去了直接存取表中任意位置元素的能力

顺序存储结构和链式存储结构的对比：

1、存储分配方式：

顺序存储结构使用一段连续的存储单元依次存储线性表元素

链式存储结构使用任意存储单元存放线性表的元素

2、时间性能：

查找：

顺序存储结构O(1)