絮叨
上一篇的集合的父接口 Collection 和 Iterator 大家应该都很了解了吧,上一篇是基础,大家还是很有必要好好去学习一下
这一篇 带领大家来解密,我们容器的基础数据结构,为啥有这篇呢,本来想直接写容器的,但是写到一半,发现自己的数据结构也不是很好,所以带大家了解一下简单的数据结构。
数组
第一个数组是一种效率最高的存储和随机访问的方式
数组是一种连续存储线性结构,元素类型相同,大小相等,存取速度快
无论使用哪种类型的数组,数组的标识符[] ,它其实是一个引用,指在堆中创建了一个真实的对象(这个对象对我们程序员是不可见的),我自己找了半天,我说他既然有length属性,那我肯定能在Java中找到这个对象,结果我硬是没找到,这个对象保存的是对其他对象的引用。length方法是唯一一个能用这个对象访问的属性或者方法
数组的特点
- 一致性:数组只能保存相同数据类型元素,元素的数据类型可以是任何相同的数据类型。
- 有序性:数组中的元素是有序的,通过下标访问。
- 不可变性:数组一旦初始化,则长度(数组中元素的个数)不可变。 数组是一种连续存储线性结构,元素类型相同,大小相等
数组的缺点:
- 事先必须知道数组的长度
- 插入删除元素很慢
- 空间通常是有限制的
- 需要大块连续的内存块
- 插入删除元素的效率很低
带你们来解密一下数组
一个[I 感觉像个非法字符,我们继续反射
我去,我发现 啥都没有,这么奇怪,那我为什么能访问它的length属性呢?
先不管为什么没有length成员变量,我们先搞清楚[I这个类是哪里声明的。既然[I都不是合法的标识符,那么这个类肯定不是在Java代码中显式声明的。想来想去,只能是JVM自己在运行时生成的了。JVM生成类还是一件很容易的事情,甚至无需生成字节码,直接在方法区中创建类型数据,就差不多完工了。
在The JavaTM Virtual Machine Specification Second Edition 5.3.3 Creating Array Classes。描述到: 类加载器先看看数组类是否已经被创建了。如果没有,那就说明需要创建数组类;如果有,那就无需创建了。如果数组元素是引用类型,那么类加载器首先去加载数组元素的类。JVM根据元素类型和维度,创建相应的数组类。
果然是JVM这家伙自个偷偷创建了[I类。JVM不把数组类放到任何包中,也不给他们起个合法的标识符名称,估计是为了避免和JDK、第三方及用户自定义的类发生冲突。其实想想,JVM也必须动态生成数组类,因为Java数组类的数量与元素类型、维度(最多255)有关,相当相当多了,是没法预先声明好的。
0 iconst_2 //将int型常量2压入操作数栈 1 newarray 10 (int) //将2弹出操作数栈,作为长度,创建一个元素类型为int, 维度为1的数组,并将数组的引用压入操作数栈 3 astore_1 //将数组的引用从操作数栈中弹出,保存在索引为1的局部变量(即a)中 4 aload_1 //将索引为1的局部变量(即a)压入操作数栈 5 arraylength //从操作数栈弹出数组引用(即a),并获取其长度(JVM负责实现如何获取),并将长度压入操作数栈 6 istore_2 //将数组长度从操作数栈弹出,保存在索引为2的局部变量(即i)中 7 return //main方法返回 复制代码
7 return //main方法返回
可见,在这段字节码中,根本就没有看见length这个成员变量,获取数组长度是由一条特定的指令arraylength实现编译器对Array.length这样的语法做了特殊处理,直接编译成了arraylength指令。另外,JVM创建数组类,应该就是由newarray这条指令触发的了。
对数组操作有一个工类类Arrays,大家可以学习一下,源码定义常量的方式我们也可以学习一下,用位运算,还是不错的。
然后,博主的能力不够了 什么字节码对象 反正大家了解那么多就行了。
链表
链表是离散存储线性结构
n个节点离散分配,彼此通过指针相连,每个节点只有一个前驱节点,每个节点只有一个后续节点,首节点没有前驱节点,尾节点没有后续节点。
链表优点:
- 空间没有限制
- 插入删除元素很快
链表缺点:
- 存取速度很慢
链表又分了好几类:
- 单向链表
- 一个节点指向下一个节点
- 双向链表
- 一个节点有两个指针域
- 循环链表
- 能通过任何一个节点找到其他所有的节点,将两种(双向/单向)链表的最后一个结点指向第一个结点从而实现循环
用Java手撕链表
节点(Node)是由一个需要储存的对象及对下一个节点的引用组成的。也就是说,节点拥有两个成员:储存的对象、对下一个节点的引用。下面图是具体的说明:
让我们来实现一个简单的单向链表吧
先定义一个Node
添加一个节点
遍历节点
获取链表的长度
下面的代码实现的 增 删 改 查 基本上都有了 大家可以自己参考一下(自己比较菜,就写了几个简单的 很多东西需要算法的支持,就没写那么多来了)
/** * */ public class MyLink { Node head = null; /** * */ public class Node { public Object data; public Node next; public Node(Node next) { this.data = data; this.next = next; } public Node(Object data) { this.data = data; } } /** * 添加一个节点 * * @param data */ public void addNode(Object data) { Node addNode = new Node(data); //实例化一个节点 //判断是不是第一个节点,如果是的话,我就把这个加入到头节点,因为是头节点所有就没有前驱节点了 if (head == null) { head = addNode; } else { //如果不是第一个节点 得找到当前链表的最后一个节点 把要加入的节点的当做最后一个节点的后继节点 Node temp = head; //定义一个临时节点 把头节点赋值给他 然后一直找,直到找到最后一个节点 while (temp.next != null) { temp = temp.next; } //找到当前链表最后一个节点,然后把要加入的这个节点当做尾节点的后继 temp.next = addNode; } } /** * 遍历链表 */ public void traverse() { if (null == head) { System.out.println("链表的长度为0"); } else { /** * 说明不是只有一个元素 */ Node temp = head; while (temp != null) { System.out.println(temp.data); temp = temp.next; } } } /** * 获取链表的长度 * * @return */ public int length() { int length = 0; Node temp = head; while (temp != null) { length++; temp = temp.next; } return length; } // 首先需要判断指定位置是否正确 public void insertNode(int index, Object value) { if (index < 1 || index > length() + 1) { System.out.println("下标校验不通过。"); return; } //临时节点,从头节点开始 Node temp = head; //记录遍历的当前位置 int currentPos = 0; //初始化要插入的节点 Node insertNode = new Node(value); while (temp.next != null) { //找到上一个节点的位置了 if ((index - 1) == currentPos) { //temp表示的是上一个节点 //将原本由上一个节点的指向交由插入的节点来指向 insertNode.next = temp.next; //将上一个节点的指针域指向要插入的节点 temp.next = insertNode; return; } currentPos++; temp = temp.next; } } /** * 删除指定位置的节点 * * @param index */ public void delete(int index) { //首先需要判断指定位置是否正确, if (index < 1 || index > length() + 1) { System.out.println("下标校验不通过。"); return; } //临时节点,从头节点开始 Node temp = head; //记录遍历的当前位置 int currentPos = 0; while (temp.next != null) { //先找到要删除节点 上一个节点的位置 if (index - 1 == currentPos) { //temp 表示要删除的节点 //temp.next表示的是想要删除的节点 //将想要删除的节点存储一下 Node deleteNode = temp.next; //把想要删除的下一个节点由上一个节点交互 temp.next = deleteNode.next; return; } currentPos++; temp = temp.next; } } public Object getOne(int index){ //首先需要判断指定位置是否正确, if (index < 1 || index > length()) { System.out.println("下标校验不通过"); return null; } //临时节点 Node temp = head; //记录遍历的当前位置 int currentPos = 1; while (temp!=null){ if (index==currentPos){ return temp.data; } currentPos++; temp=temp.next; } return null; } public static void main(String[] args) { MyLink myLink = new MyLink(); myLink.addNode("1"); myLink.addNode("aaaa"); myLink.traverse(); System.out.println("-------------------------------------"); myLink.delete(1); myLink.addNode("333"); myLink.traverse(); System.out.println("-------------------------------------"); Object one = myLink.getOne(1); System.out.println(one); } } 复制代码
链表的一点总结
操作一个链表只需要知道它的头指针就可以做任何操作了
- 添加数据到链表中
- 遍历找到尾节点,插入即可(只要while(temp.next != null),退出循环就会找到尾节点)
- 遍历链表
- 从首节点(有效节点)开始,只要不为null,就输出
- 给定位置插入节点到链表中
- 将原本由上一个节点的指向交由插入的节点来指向
- 上一个节点指针域指向想要插入的节点
- 首先判断该位置是否有效(在链表长度的范围内)
- 找到想要插入位置的上一个节点
- 获取链表的长度
- 每访问一次节点,变量++操作即可
- 删除给定位置的节点
- 将原本由上一个节点的指向后面一个节点
- 首先判断该位置是否有效(在链表长度的范围内)
- 找到想要插入位置的上一个节点
- 对链表进行排序
- 使用冒泡算法对其进行排序
- 删除链表重复数据
- 操作跟冒泡排序差不多,只要它相等,就能删除了~
还有很多就不一一列举,各位大佬要深入的自己深入吧,感觉脑子不够用,哈哈
结尾
数据结构的基础就讲那么多,也就是入门,后面还是靠自己,接下来我们要进入正题,讲我们的容器集合了。
因为博主也是一个开发萌新 我也是一边学一边写 我有个目标就是一周 二到三篇 希望能坚持个一年吧 希望各位大佬多提意见,让我多学习,一起进步。