CSDN 的小伙伴们,大家好,我是沉默的王二。
假期结束了,需要快速切换到工作的状态投入到新的一天当中。放假的时候痛快地玩耍,上班的时候积极的工作,这应该是我们大多数“现代人”该有的生活状态。
今天我们来学一下数据结构方面的知识,对扎实 Java 的基本功非常有用,学会了就会有一种自带大佬的感觉,嘿嘿。数据结构,也就是 Data Structure,是一种存储数据的结构体,数据与数据之间存在着一定的关系,这样的关系有数据的逻辑关系、数据的存储关系和数据的运算关系。
在 Java 中,数据结构一般可以分为两大类:线性数据结构和非线性数据结构。哈哈,这个非字很有灵魂吧?
先来说线性数据结构吧。
1)数组
一眼看上去就知道的,像 String []、int [] 这种;还有需要看两眼才能看透的(看源码了),像 ArrayList,内部对数组进行了封装。
数组这种数据结构最大的好处,就是可以根据下标(或者叫索引)进行操作,插入的时候可以根据下标直接插入到具体的位置,但与此同时,后面的元素就需要全部向后移动,需要移动的数据越多,就越累。
假设现在已经有了一个 ArrayList 了,准备在第 4 个位置(下标为 3)上添加一个元素 55。
此时 ArrayList 中第 5 个位置以后的元素将会向后移动。
准备把 23 从 ArrayList 中移除。
此时下标为 7、8、9 的元素往前挪。
简单总结一下 ArrayList 的时间复杂度,方便大家在学习的时候作为参考。
1、通过下标(也就是 get(int index))访问一个元素的时间复杂度为 O(1),因为是直达的,无论数据增大多少倍,耗时都不变。
2、添加一个元素(也就是 add())的时间复杂度为 O(1),因为直接添加到末尾。
3、删除一个元素的时间复杂度为 O(n),因为要遍历列表,数据量增大几倍,耗时也增大几倍。
4、查找一个未排序的列表时间复杂度为 O(n),因为要遍历列表;查找排序过的列表时间复杂度为 O(log n),因为可以使用二分查找法,当数据增大 n 倍时,耗时增大 logn 倍(这里的 log 是以 2 为底的,每找一次排除一半的可能)。
2)链表
链表在物理存储空间是不连续的,但每个节点要么知道它的下一个节点是谁,要么知道它的上一个节点是谁,仿佛就像我们之间隔着千山万水,却心有灵犀一点链。像 LinkedList 就是最典型的链表结构,通过引用相互链接。
LinkedList 中的每一个元素都可以称之为节点(Node),每一个节点都包含三个项目:其一是元素本身,其二是指向下一个元素的引用地址,其三是指向上一个元素的引用地址。
LinkedList 看起来就像下面这个样子:
第一个节点由于没有前一个节点,所以 prev 为 null;
最后一个节点由于没有后一个节点,所以 next 为 null;
这是一个双向链表,每一个节点都由三部分组成,前后节点和值。
相比 ArrayList,LinkedList 有以下优势:
1、LinkedList 允许内存进行动态分配,这就意味着内存分配是由编译器在运行时完成的,我们无需在 LinkedList 声明的时候指定大小。
2、LinkedList 不需要在连续的位置上存储元素,因为节点可以通过引用指定下一个节点或者前一个节点。也就是说,LinkedList 在插入和删除元素的时候代价很低,因为不需要移动其他元素,只需要更新前一个节点和后一个节点的引用地址即可。
3)栈
栈是一种非常有用的数据结构,它就像一摞盘子,第一个放在最下面,第二个放在第一个上面,第三个放在第二个上面,最后一个放在最上面。栈遵循后进先出的原则,也就是“Last In First Out”(简称 LIFO)——最后的一个进的,最先出去。
对于栈这样一个数据结构来说,它有两个常见的动作:
push,中文释义有很多种,我个人更喜欢叫它“压入”,非常形象。当我们要把一个数据放入栈的顶部,这个动作就叫做 push。
pop,同样的,我个人更喜欢叫它“弹出”,带有很强烈的动画效果,有没有?当我们要从栈中移除一个数据时,这个动作就叫做 pop。
4)队列
队列,只允许在队尾添加数据,队首移除数据。队列在 Java 中的出现频率非常高,有各种不同的类来满足不同的场景需求。像优先级队列 PriorityQueue、延时队列 DelayQueue 等等。队列遵循的是 First In First Out,缩写为 FIFO,也就是先进先出,第一个进入队列的第一个先出来。