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© 吾言 初级黑马   /  2018-11-22 12:54  /  677 人查看  /  0 人回复  /   0 人收藏 转载请遵从CC协议 禁止商业使用本文

常见的数据结构
数据存储的常用结构有:栈、队列、数组、链表和红黑树。我们分别来了解一下: 栈
栈:stack,又称堆栈,它是运算受限的线性表,其限制是仅允许在标的一端进行插入和删除操作,不允许在其 他任何位置进行添加、查找、删除等操作。
简单的说:采用该结构的集合,对元素的存取有如下的特点
先进后出(即,存进去的元素,要在后它后面的元素依次取出后,才能取出该元素)。例如,子弹压进弹 夹,先压进去的子弹在下面,后压进去的子弹在上面,当开枪时,先弹出上面的子弹,然后才能弹出下面的 子弹。 栈的入口、出口的都是栈的顶端位置。
这里两个名词需要注意:
压栈:就是存元素。即,把元素存储到栈的顶端位置,栈中已有元素依次向栈底方向移动一个位置。 弹栈:就是取元素。即,把栈的顶端位置元素取出,栈中已有元素依次向栈顶方向移动一个位置。 队列
队列:queue,简称队,它同堆栈一样,也是一种运算受限的线性表,其限制是仅允许在表的一端进行插入, 而在表的另一端进行删除。
简单的说,采用该结构的集合,对元素的存取有如下的特点:
先进先出(即,存进去的元素,要在后它前面的元素依次取出后,才能取出该元素)。例如,小火车过山 洞,车头先进去,车尾后进去;车头先出来,车尾后出来。
队列的入口、出口各占一侧。例如,下图中的左侧为入口,右侧为出口。
数组
数组:Array,是有序的元素序列,数组是在内存中开辟一段连续的空间,并在此空间存放元素。就像是一排出 租屋,有100个房间,从001到100每个房间都有固定编号,通过编号就可以快速找到租房子的人。
简单的说,采用该结构的集合,对元素的存取有如下的特点:
查找元素快:通过索引,可以快速访问指定位置的元素
增删元素慢 指定索引位置增加元素:需要创建一个新数组,将指定新元素存储在指定索引位置,再把原数组元素根 据索引,复制到新数组对应索引的位置。如下图
指定索引位置删除元素:需要创建一个新数组,把原数组元素根据索引,复制到新数组对应索引的位 置,原数组中指定索引位置元素不复制到新数组中。如下图
链表
链表:linked list,由一系列结点node(链表中每一个元素称为结点)组成,结点可以在运行时i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。我们常说的 链表结构有单向链表与双向链表,那么这里给大家介绍的是单向链表。
简单的说,采用该结构的集合,对元素的存取有如下的特点:
多个结点之间,通过地址进行连接。例如,多个人手拉手,每个人使用自己的右手拉住下个人的左手,依次 类推,这样多个人就连在一起了。
查找元素慢:想查找某个元素,需要通过连接的节点,依次向后查找指定元素 增删元素快: 增加元素:只需要修改连接下个元素的地址即可。
删除元素:只需要修改连接下个元素的地址即可。
红黑树
二叉树:binary tree ,是每个结点不超过2的有序树(tree) 。
简单的理解,就是一种类似于我们生活中树的结构,只不过每个结点上都多只能有两个子结点。
二叉树是每个节点多有两个子树的树结构。顶上的叫根结点,两边被称作“左子树”和“右子树”。
如图:
我们要说的是二叉树的一种比较有意思的叫做红黑树,红黑树本身就是一颗二叉查找树,将节点插入后,该树仍然 是一颗二叉查找树。也就意味着,树的键值仍然是有序的。
红黑树的约束: 1. 节点可以是红色的或者黑色的 2. 根节点是黑色的
3. 叶子节点(特指空节点)是黑色的 4. 每个红色节点的子节点都是黑色的 5. 任何一个节点到其每一个叶子节点的所有路径上黑色节点数相同 红黑树的特点:

速度特别快,趋近平衡树,查找叶子元素少和多次数不多于二倍 第二章 List集合
我们掌握了Collection接口的使用后,再来看看Collection接口中的子类,他们都具备那些特性呢?
接下来,我们一起学习Collection中的常用几个子类( java.util.List 集合、 java.util.Set 集合)。 1.1 List接口介绍
java.util.List 接口继承自 Collection 接口,是单列集合的一个重要分支,习惯性地会将实现了 List 接口的对 象称为List集合。在List集合中允许出现重复的元素,所有的元素是以一种线性方式进行存储的,在程序中可以通过 索引来访问集合中的指定元素。另外,List集合还有一个特点就是元素有序,即元素的存入顺序和取出顺序一致。
看完API,我们总结一下: List接口特点:
1. 它是一个元素存取有序的集合。例如,存元素的顺序是11、22、33。那么集合中,元素的存储就是按照11、 22、33的顺序完成的)。
2. 它是一个带有索引的集合,通过索引就可以精确的操作集合中的元素(与数组的索引是一个道理)。 3. 集合中可以有重复的元素,通过元素的equals方法,来比较是否为重复的元素。 tips:我们在基础班的时候已经学习过List接口的子类java.util.ArrayList类,该类中的方法都是来自List中定 义。 1.2 List接口中常用方法
List作为Collection集合的子接口,不但继承了Collection接口中的全部方法,而且还增加了一些根据元素索引来操 作集合的特有方法,如下:
public void add(int index, E element) : 将指定的元素,添加到该集合中的指定位置上。 public E get(int index) :返回集合中指定位置的元素。 public E remove(int index) : 移除列表中指定位置的元素, 返回的是被移除的元素。 public E set(int index, E element) :用指定元素替换集合中指定位置的元素,返回值的更新前的元素。 List集合特有的方法都是跟索引相关,我们在基础班都学习过,那么我们再来复习一遍吧:
 public class ListDemo {     public static void main(String[] args) { // 创建List集合对象               List<String> list = new ArrayList<String>();                    // 往 尾部添加 指定元素           list.add("图图");           list.add("小美");           list.add("不高兴");                    System.out.println(list);           // add(int index,String s) 往指定位置添加           list.add(1,"没头脑");                    System.out.println(list);           // String remove(int index) 删除指定位置元素  返回被删除元素           // 删除索引位置为2的元素            System.out.println("删除索引位置为2的元素");           System.out.println(list.remove(2));                    System.out.println(list);                    // String set(int index,String s)           // 在指定位置 进行 元素替代(改)            // 修改指定位置元素           list.set(0, "三毛");           System.out.println(list);                    // String get(int index)  获取指定位置元素                    // 跟size() 方法一起用  来 遍历的            for(int i = 0;i<list.size();i++){           System.out.println(list.get(i));               }           //还可以使用增强for           for (String string : list) {
第三章 List的子类 3.1 ArrayList集合
java.util.ArrayList 集合数据存储的结构是数组结构。元素增删慢,查找快,由于日常开发中使用多的功能为 查询数据、遍历数据,所以 ArrayList 是常用的集合。
许多程序员开发时非常随意地使用ArrayList完成任何需求,并不严谨,这种用法是不提倡的。 3.2 LinkedList集合
java.util.LinkedList 集合数据存储的结构是链表结构。方便元素添加、删除的集合。
LinkedList是一个双向链表,那么双向链表是什么样子的呢,我们用个图了解下
实际开发中对一个集合元素的添加与删除经常涉及到首尾操作,而LinkedList提供了大量首尾操作的方法。这些方 法我们作为了解即可:
public void addFirst(E e) :将指定元素插入此列表的开头。 public void addLast(E e) :将指定元素添加到此列表的结尾。 public E getFirst() :返回此列表的第一个元素。 public E getLast() :返回此列表的后一个元素。 public E removeFirst() :移除并返回此列表的第一个元素。 public E removeLast() :移除并返回此列表的后一个元素。 public E pop() :从此列表所表示的堆栈处弹出一个元素。 public void push(E e) :将元素推入此列表所表示的堆栈。 public boolean isEmpty() :如果列表不包含元素,则返回true。
     for (String string : list) {      System.out.println(string);              }              }      }
LinkedList是List的子类,List中的方法LinkedList都是可以使用,这里就不做详细介绍,我们只需要了解LinkedList 的特有方法即可。在开发时,LinkedList集合也可以作为堆栈,队列的结构使用。(了解即可)
方法演示:
 
第四章 Set接口
java.util.Set 接口和 java.util.List 接口一样,同样继承自 Collection 接口,它与 Collection 接口中的方 法基本一致,并没有对 Collection 接口进行功能上的扩充,只是比 Collection 接口更加严格了。与 List 接口不 同的是, Set 接口中元素无序,并且都会以某种规则保证存入的元素不出现重复。
Set 集合有多个子类,这里我们介绍其中的 java.util.HashSet 、 java.util.LinkedHashSet 这两个集合。
tips:Set集合取出元素的方式可以采用:迭代器、增强for。 3.1 HashSet集合介绍
java.util.HashSet 是 Set 接口的一个实现类,它所存储的元素是不可重复的,并且元素都是无序的(即存取顺序 不一致)。 java.util.HashSet 底层的实现其实是一个 java.util.HashMap 支持,由于我们暂时还未学习,先做了 解。
HashSet 是根据对象的哈希值来确定元素在集合中的存储位置,因此具有良好的存取和查找性能。保证元素唯一性 的方式依赖于: hashCode 与 equals 方法。
我们先来使用一下Set集合存储,看下现象,再进行原理的讲解:
 
public class LinkedListDemo {     public static void main(String[] args) {         LinkedList<String> link = new LinkedList<String>();         //添加元素         link.addFirst("abc1");         link.addFirst("abc2");         link.addFirst("abc3");         System.out.println(link);         // 获取元素         System.out.println(link.getFirst());         System.out.println(link.getLast());         // 删除元素         System.out.println(link.removeFirst());         System.out.println(link.removeLast());           while (!link.isEmpty()) { //判断集合是否为空             System.out.println(link.pop()); //弹出集合中的栈顶元素         }           System.out.println(link);     } }
public class HashSetDemo {     public static void main(String[] args) {         //创建 Set集合
输出结果如下,说明集合中不能存储重复元素:
 
tips:根据结果我们发现字符串"cba"只存储了一个,也就是说重复的元素set集合不存储。 2.2  HashSet集合存储数据的结构(哈希表)
什么是哈希表呢?
在JDK1.8之前,哈希表底层采用数组+链表实现,即使用链表处理冲突,同一hash值的链表都存储在一个链表里。 但是当位于一个桶中的元素较多,即hash值相等的元素较多时,通过key值依次查找的效率较低。而JDK1.8中,哈 希表存储采用数组+链表+红黑树实现,当链表长度超过阈值(8)时,将链表转换为红黑树,这样大大减少了查找 时间。
简单的来说,哈希表是由数组+链表+红黑树(JDK1.8增加了红黑树部分)实现的,如下图所示。
看到这张图就有人要问了,这个是怎么存储的呢?
为了方便大家的理解我们结合一个存储流程图来说明一下:
        HashSet<String>  set = new HashSet<String>();           //添加元素         set.add(new String("cba"));         set.add("abc");         set.add("bac");          set.add("cba");           //遍历         for (String name : set) {             System.out.println(name);         }     } }
cba abc bac
总而言之,JDK1.8引入红黑树大程度优化了HashMap的性能,那么对于我们来讲保证HashSet集合元素的唯一, 其实就是根据对象的hashCode和equals方法来决定的。如果我们往集合中存放自定义的对象,那么保证其唯一, 就必须复写hashCode和equals方法建立属于当前对象的比较方式。 2.3  HashSet存储自定义类型元素
给HashSet中存放自定义类型元素时,需要重写对象中的hashCode和equals方法,建立自己的比较方式,才能保 证HashSet集合中的对象唯一 创建自定义Student类
 public class Student {     private String name;     private int age;  
    public Student() {
 
    }       public Student(String name, int age) {         this.name = name;         this.age = age;     }       public String getName() {         return name;     }       public void setName(String name) {         this.name = name;     }       public int getAge() {         return age;     }       public void setAge(int age) {         this.age = age;     }       @Override     public boolean equals(Object o) {         if (this == o)             return true;         if (o == null || getClass() != o.getClass())             return false;         Student student = (Student) o;         return age == student.age &&                Objects.equals(name, student.name);     }       @Override     public int hashCode() {         return Objects.hash(name, age);     } }
public class HashSetDemo2 {     public static void main(String[] args) {         //创建集合对象   该集合中存储 Student类型对象         HashSet<Student> stuSet = new HashSet<Student>();         //存储          Student stu = new Student("于谦", 43);         stuSet.add(stu);         stuSet.add(new Student("郭德纲", 44));         stuSet.add(new Student("于谦", 43));         stuSet.add(new Student("郭麒麟", 23));         stuSet.add(stu);           for (Student stu2 : stuSet) {
2.3 LinkedHashSet
我们知道HashSet保证元素唯一,可是元素存放进去是没有顺序的,那么我们要保证有序,怎么办呢? 在HashSet下面有一个子类 java.util.LinkedHashSet ,它是链表和哈希表组合的一个数据存储结构。
演示代码如下:
 
1.9  可变参数
在JDK1.5之后,如果我们定义一个方法需要接受多个参数,并且多个参数类型一致,我们可以对其简化成如下格 式:
 
其实这个书写完全等价与
 
只是后面这种定义,在调用时必须传递数组,而前者可以直接传递数据即可。
JDK1.5以后。出现了简化操作。... 用在参数上,称之为可变参数。
            System.out.println(stu2);         }     } } 执行结果: Student [name=郭德纲, age=44] Student [name=于谦, age=43] Student [name=郭麒麟, age=23]
public class LinkedHashSetDemo { public static void main(String[] args) {      Set<String> set = new LinkedHashSet<String>();          set.add("bbb");          set.add("aaa");          set.add("abc");          set.add("bbc");                  Iterator<String> it = set.iterator(); while (it.hasNext()) {          System.out.println(it.next());              }          }      } 结果:   bbb   aaa   abc   bbc
修饰符 返回值类型 方法名(参数类型... 形参名){  }
修饰符 返回值类型 方法名(参数类型[] 形参名){  }
同样是代表数组,但是在调用这个带有可变参数的方法时,不用创建数组(这就是简单之处),直接将数组中的元素 作为实际参数进行传递,其实编译成的class文件,将这些元素先封装到一个数组中,在进行传递。这些动作都在编 译.class文件时,自动完成了。 代码演示:
 
tips: 上述add方法在同一个类中,只能存在一个。因为会发生调用的不确定性
注意:如果在方法书写时,这个方法拥有多参数,参数中包含可变参数,可变参数一定要写在参数列表的末 尾位置。
  第五章  Collections 2.1 常用功能
java.utils.Collections 是集合工具类,用来对集合进行操作。部分方法如下:
public class ChangeArgs {     public static void main(String[] args) {         int[] arr = { 1, 4, 62, 431, 2 };         int sum = getSum(arr);         System.out.println(sum);         //  6  7  2 12 2121         // 求 这几个元素和 6  7  2 12 2121         int sum2 = getSum(6, 7, 2, 12, 2121);         System.out.println(sum2);     }       /*      * 完成数组  所有元素的求和 原始写法             public static int getSum(int[] arr){         int sum = 0;         for(int a : arr){             sum += a;         }                  return sum;       }     */     //可变参数写法     public static int getSum(int... arr) {         int sum = 0;         for (int a : arr) {             sum += a;         }         return sum;     } }
public static <T> boolean addAll(Collection<T> c, T... elements) :往集合中添加一些元素。 public static void shuffle(List<?> list) 打乱顺序 :打乱集合顺序。 public static <T> void sort(List<T> list) :将集合中元素按照默认规则排序。 public static <T> void sort(List<T> list,Comparator<? super T> ) :将集合中元素按照指定规则排 序。
代码演示:
 
代码演示之后 ,发现我们的集合按照顺序进行了排列,可是这样的顺序是采用默认的顺序,如果想要指定顺序那该 怎么办呢?
我们发现还有个方法没有讲, public static <T> void sort(List<T> list,Comparator<? super T> ) :将集合中 元素按照指定规则排序。接下来讲解一下指定规则的排列。 2.2 Comparator比较器
我们还是先研究这个方法
public static <T> void sort(List<T> list) :将集合中元素按照默认规则排序。
不过这次存储的是字符串类型。
public class CollectionsDemo {     public static void main(String[] args) {         ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();         //原来写法         //list.add(12);         //list.add(14);         //list.add(15);         //list.add(1000);         //采用工具类 完成 往集合中添加元素           Collections.addAll(list, 5, 222, 1,2);         System.out.println(list);         //排序方法          Collections.sort(list);         System.out.println(list);     } } 结果: [5, 222, 1, 2] [1, 2, 5, 222]
 
结果:
 
我们使用的是默认的规则完成字符串的排序,那么默认规则是怎么定义出来的呢?
说到排序了,简单的说就是两个对象之间比较大小,那么在JAVA中提供了两种比较实现的方式,一种是比较死板的 采用 java.lang.Comparable 接口去实现,一种是灵活的当我需要做排序的时候在去选择的 java.util.Comparator 接口完成。
那么我们采用的 public static <T> void sort(List<T> list) 这个方法完成的排序,实际上要求了被排序的类型 需要实现Comparable接口完成比较的功能,在String类型上如下:
 
String类实现了这个接口,并完成了比较规则的定义,但是这样就把这种规则写死了,那比如我想要字符串按照第 一个字符降序排列,那么这样就要修改String的源代码,这是不可能的了,那么这个时候我们可以使用
public static <T> void sort(List<T> list,Comparator<? super T> ) 方法灵活的完成,这个里面就涉及到了 Comparator这个接口,位于位于java.util包下,排序是comparator能实现的功能之一,该接口代表一个比较器,比 较器具有可比性!顾名思义就是做排序的,通俗地讲需要比较两个对象谁排在前谁排在后,那么比较的方法就是:
public int compare(String o1, String o2) :比较其两个参数的顺序。
两个对象比较的结果有三种:大于,等于,小于。 如果要按照升序排序, 则o1 小于o2,返回(负数),相等返回0,01大于02返回(正数) 如果要按照 降序排序 则o1 小于o2,返回(正数),相等返回0,01大于02返回(负数)
操作如下:
 
public class CollectionsDemo2 {     public static void main(String[] args) {         ArrayList<String>  list = new ArrayList<String>();         list.add("cba");         list.add("aba");         list.add("sba");         list.add("nba");         //排序方法         Collections.sort(list);         System.out.println(list);     } }
[aba, cba, nba, sba]
public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
public class CollectionsDemo3 {     public static void main(String[] args) {         ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();         list.add("cba");         list.add("aba");         list.add("sba");         list.add("nba");         //排序方法  按照第一个单词的降序         Collections.sort(list, new Comparator<String>() {
结果如下:
  2.3 简述Comparable和Comparator两个接口的区别。
Comparable:强行对实现它的每个类的对象进行整体排序。这种排序被称为类的自然排序,类的compareTo方法 被称为它的自然比较方法。只能在类中实现compareTo()一次,不能经常修改类的代码实现自己想要的排序。实现 此接口的对象列表(和数组)可以通过Collections.sort(和Arrays.sort)进行自动排序,对象可以用作有序映射中 的键或有序集合中的元素,无需指定比较器。
Comparator强行对某个对象进行整体排序。可以将Comparator 传递给sort方法(如Collections.sort或 Arrays.sort),从而允许在排序顺序上实现精确控制。还可以使用Comparator来控制某些数据结构(如有序set或 有序映射)的顺序,或者为那些没有自然顺序的对象collection提供排序。 2.4  练习

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