1. 数据结构基础篇
1.1 什么是数据结构 ？
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数据结构
? 数据结构就是计算机存储、组织数据的方式 。
? 指的是相互之间存在着特定关系的一种或多种的数据元素集合。
1.2 为什么要学习数据结构？
? 通常情况下，精心选择合适的数据结构可以带来更高的运行或存储的效率。
? 数据结构往往同高效的检索算法和索引技术有关。
1.3 数据结构-栈
- 栈：栈（stack）又名堆栈，是一种运算受限的线性表。
- 受限：限定仅在表尾进行插入和删除操作的线性表（这一端被称为栈顶，另一端称为栈底）。
栈底和栈顶
- 特性： 先进后出。
- 进栈（压栈）：如下图
出栈入栈
- 出栈（弹栈）：如下图
出栈和入栈
- 进栈（压栈）：如下图
1.4 数据结构-队列
- 队列：是一种受限的特殊线性表。
- 受限：只允许在表的前端（队头）进行删除操作，后端（队尾）进行插入操作。
- 特性：先进先出
队列
1.5 数据结构-数组
- 数组：一组有序的（索引有序并且从0开始）类型相同的元素集合。
- 特性：有序、同类型、长度固定。
- 应用效果：
- 查询快。
- 从数组索引0开始查找，根据指定位置的偏移量可快速获取数据。
- 增删慢。
- 数组的长度是固定的，若删除或增加一格元素，则会先创建一个新的数据，再把原数组的数据根据操作复制到新数组中。
- 查询快。
1.6 数据结构-链表（单链表）
链表
- 链表：是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。
- 特点：
- 由一系列结点（链表中的每一个元素称为结点）组成。
- 结点可以在运行时动态生成。
- 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。
- 应用效果：
- 查询慢：链表的地址不是连续的，每次查找都得从头开始查找。
- 增删快：增删操作不会影响链表的整体结构。
1.7 数据结构-红黑树
红黑树
- 红黑树（对称二叉B树）：一种自平衡二叉查找树。
- 应用效果：
- 查询速度快。
- 在进行插入和删除操作时通过特定操作保持二叉查找树的平衡，从而获得较高的查找性能
- 查询速度快。
2. List集合
2.1 List集合介绍
? 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：
- 方法：
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
- 代码：
List list = new ArrayList(); list.add("a"); list.add("b"); list.add("c"); // 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。 list.add(1,"d"); System.out.println(list); // [a, d, b, c] // public E get(int index) :返回集合中指定位置的元素。 System.out.println(list.get(2)); // b // 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。 list.remove(1); System.out.println(list); // [a, b, c] // 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.set(1,"B"); System.out.println(list); // [a, B, c] - 特点：
- 存取顺序一致，并且有索引。
- 元素内容可重复。
2.2 List集合实现类-ArrayList
? 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，用于日常开发中使用最多的功能为 查询数据、遍历数据，所以 ArrayList 是最常用的集合。
? 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。
2.3 List集合实现类-LinkedList
- 介绍：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，如图
链表
- 常用方法
- 方法：
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。
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() :返回此列表的最后一个元素。
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最后一个元素。
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。
- 代码：
LinkedList list = new LinkedList(); list.add("a"); list.add("b"); // public void addFirst(E e) :将指定元素插入此列表的开头。 list.addFirst("A"); // public void addLast(E e) :将指定元素添加到此列表的结尾。 list.addLast("B"); System.out.println(list); // [A, a, b, B] // public E getFirst() :返回此列表的第一个元素。 System.out.println(list.getFirst()); // A // public E getLast() :返回此列表的最后一个元素。 System.out.println(list.getLast()); // B // public E removeFirst() :移除并返回此列表的第一个元素。 list.removeFirst(); // public E removeLast() :移除并返回此列表的最后一个元素。 list.removeLast(); System.out.println(list); //[a, b] // public E pop() :从此列表所表示的堆栈处弹出一个元素。 list.pop(); System.out.println(list); // [b] // public void push(E e) :将元素推入此列表所表示的堆栈。 list.push("a"); System.out.println(list); // [a, b] // public boolean isEmpty() ：如果列表不包含元素，则返回true。 System.out.println(list.isEmpty()); // false
- 方法：
3. Set集合
3.1 Set集合介绍
- 继承了Collectin集合
- 没有扩充方法
- 与List集合不同的是会保证集合中元素的唯一性。
3.2 Set集合实现类-HashSet
- HashSet介绍
- 集合中的元素存取是无序的
- 集合中的元素是不重复的
- 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。
- 代码：
Set set = new HashSet(); set.add("张三"); set.add("李四"); set.add("李四"); set.add("王五"); set.add("赵六"); System.out.println(set); // [李四, 张三, 王五, 赵六]
- 哈希值
- 一个十进制的逻辑地址。
- 所有的对象都继承里Object中的HashCode方法
- 代码：
System.out.println("a".hashCode()); // 97 System.out.println("b".hashCode()); // 98 System.out.println("张三".hashCode()); // 774889 System.out.println("李四".hashCode()); // 842061 int[]arr1={1,2,3}; System.out.println(arr1.hashCode()); //1355531311
- HashSet存储数据的结构
- 结构：数组+链表/红黑树
? 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。
- 图解存储结构
Set
- 结构：数组+链表/红黑树
- 图解元素唯一性原理流程图
流程图
- 小结：
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。
- HashSet存储自定义类型对象
- 要求：自定义人物类型（含有姓名、年龄），用HashSet集合存储，若对象的姓名和年龄一致则在集合中不允许重复
- 代码：
/*人物类*/ public class People { private String name; private int age; public People(String name, int age) { this.name = name; this.age = age; } @Override public boolean equals(Object o) { if (this == o) return true; if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false; People people = (People) o; return age == people.age && name.equals(people.name); } @Override public int hashCode() { return Objects.hash(name, 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; } } // 入口类 public class Main { public static void main(String[] args) { People p1 = new People("张三",10); People p2 = new People("李四",12); People p4 = new People("李四",12); People p3 = new People("王五",10); HashSet set = new HashSet(); set.add(p1); set.add(p2); set.add(p3); set.add(p4); System.out.println(set.size()); // 3 } }
3.3 Set集合实现类-LinkedHashSet
- 组织结构：哈希表（数组+链表/红黑树） + 链表（记录存取顺序）
- 特点：
- 元素唯一性
- 元素存取有序。
- 代码：
LinkedHashSet set = new LinkedHashSet(); set.add("张三"); set.add("李四"); set.add("李四"); set.add("王五"); set.add("赵六"); System.out.println(set); // [张三, 李四, 王五, 赵六]
3.4 其他扩展-可变参数
- 格式：
修饰符 返回值类型 方法名(参数类型... 形参名){ } 等价于 修饰符 返回值类型 方法名(参数类型[]形参名){ } - 代码：
public static void main(String[] args) { System.out.println(add(1,2,3)); // 6 System.out.println(add(1,200,300,400)); // 901 } public static int add(int...num) { int sum = 0; for (int i = 0; i < num.length; i++) { sum += num[i]; } return sum; } - 原理：在编译成class文件时，源代码中的可变参数会自动变成数组。
- 注意事项：
- 可变参数类型要一致
- 可变参数要放在参数列表最后
4. Collections
4.1 Collection介绍和使用
? java.utils.Collections 是集合工具类，用来对集合进行操作 。常用的方法如下：
- 方法：
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：
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>(); //public static <T> boolean addAll(Collection<T> c, T... elements) :往集合中添加一些元素。 Collections.addAll(list, 1, 3, 4, 5, 6, 8, 7); System.out.println(list); // [1, 3, 4, 5, 6, 8, 7] //public static void shuffle(List<?> list) 打乱顺序 :打乱集合顺序。 Collections.shuffle(list); System.out.println(list); // 随机顺序[5, 4, 6, 3, 7, 1, 8] //public static <T> void sort(List<T> list) :将集合中元素按照默认规则排序。 Collections.sort(list); System.out.println(list); // 默认升序[1, 3, 4, 5, 6, 7, 8] //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。 Collections.sort(list, new Comparator<Integer>() { @Override public int compare(Integer o1, Integer o2) { return o2-o1; } }); System.out.println(list); - 注意事项：
- 若要对自定义对象进行排序时，使用
sort(List<T> list)时，自定义类型需要实现Comparable接口，并且要重新CompareTo方法 - 代码：
public class People implements Comparable<People> { private String name; private int age; public People(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 int compareTo(People o) { return this.age - o.age; // 升序 // return o.age-this.age; 降序 } }
- 若要对自定义对象进行排序时，使用
原文地址：https://www.cnblogs.com/bruce1993/p/11827022.html