java常用数据结构实现方式

Java数据结构和算法一、数组于简单排序 (1)二、栈与队列 (4)三、链表 (7)四、递归 (22)五、哈希表 (25)六、高级排序 (25)七、二叉树 (25)八、红—黑树 (26)九、堆 (36)十、带权图 (39)一、数组于简单排序数组数组（array）是相同类型变量的集合，可以使用共同的名字引用它。

数组可被定义为任何类型，可以是一维或多维。

数组中的一个特别要素是通过下标来访问它。

数组提供了一种将有联系的信息分组的便利方法。

一维数组一维数组（one-dimensional array ）实质上是相同类型变量列表。

要创建一个数组，你必须首先定义数组变量所需的类型。

通用的一维数组的声明格式是：type var-name[ ];获得一个数组需要2步。

第一步，你必须定义变量所需的类型。

第二步，你必须使用运算符new来为数组所要存储的数据分配内存，并把它们分配给数组变量。

这样Java 中的数组被动态地分配。

如果动态分配的概念对你陌生，别担心，它将在本书的后面详细讨论。

数组的初始化（array initializer ）就是包括在花括号之内用逗号分开的表达式的列表。

逗号分开了数组元素的值。

Java 会自动地分配一个足够大的空间来保存你指定的初始化元素的个数，而不必使用运算符new。

Java 严格地检查以保证你不会意外地去存储或引用在数组范围以外的值。

Java 的运行系统会检查以确保所有的数组下标都在正确的范围以内（在这方面，Java 与C/C++ 从根本上不同，C/C++ 不提供运行边界检查）。

多维数组在Java 中，多维数组（multidimensional arrays ）实际上是数组的数组。

你可能期望，这些数组形式上和行动上和一般的多维数组一样。

然而，你将看到，有一些微妙的差别。

定义多维数组变量要将每个维数放在它们各自的方括号中。

例如，下面语句定义了一个名为twoD 的二维数组变量。

int twoD[][] = new int[4][5];简单排序简单排序中包括了：冒泡排序、选择排序、插入排序；1.冒泡排序的思想：假设有N个数据需要排序，则从第0个数开始，依次比较第0和第1个数据，如果第0个大于第1个则两者交换，否则什么动作都不做，继续比较第1个第2个…，这样依次类推，直至所有数据都“冒泡”到数据顶上。

java treemap实现原理Java TreeMap是Java中非常常用的一种数据结构，使用红黑树作为其底层实现。

它提供了一种将键映射到值的方式，键是唯一的，并且按照升序进行排序。

Java TreeMap的实现原理是非常有趣的，它主要涉及到红黑树、迭代器、比较器等知识点。

在本文中，我们将深入了解Java TreeMap的实现原理，并理解如何在代码中使用它。

1. 红黑树红黑树是一种自平衡的二叉搜索树。

它通过保持一些简单规则来保证树的平衡，以确保左右子树的高度之差不超过1，并且保证每个节点的颜色都为红色或黑色。

这些规则允许红黑树保持在O(log n)的时间复杂度下进行插入、搜索和删除操作。

在Java TreeMap中，红黑树被用作底层存储结构。

当添加一个新的键值对时，它会首先检查根节点是否为空。

如果是，则创建一个新的节点并将其设置为根节点。

否则，它会沿着树的路径查找适当的叶子节点，并将其插入为其左侧或右侧的子节点。

为了保持树的平衡，通过旋转和重新着色来调整节点的颜色和位置。

每个节点都有一个颜色标记，标记为红色或黑色，红色表示该节点是一个违反规则的节点，黑色表示该节点是一个符合规则的节点。

2. TreeMap的比较器Java TreeMap还有另一个重要的组件，即比较器。

所有元素的排序都是通过比较器来定义的。

比较器定义了如何将元素按照升序排列，应该提供一个实现了 Comparator 接口的类。

在Java TreeMap的实现中，比较器用来将元素按照顺序排列。

它允许 TreeMap 将元素按照自定义顺序排序而不是按照它们的自然顺序排序。

也就是说，比较器的作用是自定义元素排序的规则并将其存储在TreeMap中。

3. TreeMap的迭代器Java TreeMap还提供了迭代器，用于遍历TreeMap中的元素。

什么是迭代器？迭代器是用于遍历集合或列表中元素的指针。

在Java中，每个集合或列表都可以通过iterator() 方法返回它的迭代器。

java常用算法和数据结构Java是一种面向对象的编程语言，它具有丰富的算法库和数据结构库，为开发人员提供了许多常用的算法和数据结构。

下面将介绍一些Java常用的算法和数据结构。

1.排序算法-冒泡排序（Bubble Sort）：比较相邻的两个元素，如果顺序错误则交换位置，重复该过程直到整个序列有序。

-插入排序（Insertion Sort）：将数组分为已排序和未排序两部分，每次从未排序部分取出一个元素，插入到已排序部分合适的位置。

-选择排序（Selection Sort）：每次从未排序部分选择最小（或最大）的元素，放到已排序部分的末尾。

-快速排序（Quick Sort）：选择一个基准元素，将数组分为两部分，小于基准的放左边，大于基准的放右边，递归地对左右两部分进行快速排序。

-归并排序（Merge Sort）：将数组分为两部分，分别对每个子数组进行排序，然后合并两个有序子数组。

2.搜索算法-二分查找（Binary Search）：对有序数组进行查找，每次将查找范围缩小一半。

-广度优先搜索（BFS）：以树或图的形式搜索，从根节点开始，逐层扩展搜索范围，直到找到目标节点。

-深度优先搜索（DFS）：以树或图的形式搜索，从根节点开始，逐个访问节点的所有邻居节点，直到找到目标节点或搜索完所有节点。

3.数据结构-数组（Array）：一组按顺序存储的相同类型元素的集合，通过索引访问元素，可以快速访问元素，但插入和删除元素较慢。

-链表（Linked List）：一组通过指针连接的节点存储的元素的集合，支持灵活的插入和删除操作，但访问元素较慢。

-栈（Stack）：一种特殊的线性数据结构，遵循先进后出（LIFO）原则，只能在栈顶进行插入和删除操作。

-队列（Queue）：一种特殊的线性数据结构，遵循先进先出（FIFO）原则，在队尾插入元素，队头删除元素。

-堆（Heap）：一种特殊的树形数据结构，可以快速找到最小（或最大）元素，常用于实现优先队列。

Java数据结构之Deque的⼏种实现1、ArrayDequeDeque接⼝的⼀种可改变⼤⼩的实现，数组deque没有容量限制，可以根据需要增加容量。

是⾮线程安全的；如果没有外同步，它不⽀持多线程的并发访问。

不允许元素为null，该类⽤作栈或队列时，⽐Stack和LinkedList都要快。

ArrayDeque的⼤多数操作需要分摊的常量时间复杂度(amortezed constant time)，例外的有remove、removeFirstOccurrence、removeLastOccurrence、contains和iterator.remove()⽅法，以及批量操作，所有这些都是只需要线性时间复杂度(linear time)。

迭代器的返回通过使⽤iterator⽅法是快速失败的(fast-fail) ，即如果创建iterator后，deque在任何时间被除了迭代器⾃⼰的remove⽅法修改了，iterator通常会抛出ConcurrentModificationException异常。

因此，对于并发修改，迭代器会快速⼲净地失败，⽽不会产⽣任何危害，当未来在不确定的时间发⽣不确定性的⾏为。

注意，迭代器的fail-fast⾏为并不能硬性地保证任何⾮同步的并发修改时都会发⽣，fail-fast在最⼤努⼒的基础上抛出ConcurrentModificationException异常。

因此，如果程序依赖于作为判断正确与否的依据是不正确的，fail-fast只能⽤作检测错误。

该类和其迭代器实现了Collection接⼝和Iterator接⼝的所有可选⽅法。

2、ConcurrentLinkedListDeque⼀种基于链表的⽆边界的并发Deque。

并发插⼊、移除和访问操作通过多线程安全执⾏。

⼀个ConcurrentLinkedDeque是当多线程共享访问⼀个公共集合的有效选择。

像多数其他并发集合实现⼀样，该类并不允许元素为null。

java 栈的常用方法Java中的栈是一种常见的数据结构，它具有后进先出（LIFO）的特点，即最后入栈的元素最先出栈。

在Java中，栈的常用方法包括push、pop、peek、isEmpty和size等。

本文将详细介绍这些方法的功能和用法。

1. push方法：该方法用于将元素压入栈顶。

在Java中，可以使用push方法将元素添加到栈中。

例如，可以使用以下代码将一个整数元素压入栈中：```Stack<Integer> stack = new Stack<>();stack.push(10);```2. pop方法：该方法用于从栈顶弹出一个元素。

在Java中，可以使用pop方法从栈中弹出元素。

例如，可以使用以下代码从栈中弹出一个整数元素：```int element = stack.pop();```3. peek方法：该方法用于获取栈顶的元素，但不将其从栈中移除。

在Java中，可以使用peek方法获取栈顶元素。

例如，可以使用以下代码获取栈顶的整数元素：```int topElement = stack.peek();```4. isEmpty方法：该方法用于判断栈是否为空。

在Java中，可以使用isEmpty方法判断栈是否为空。

例如，可以使用以下代码判断栈是否为空：```boolean empty = stack.isEmpty();```5. size方法：该方法用于获取栈中元素的个数。

在Java中，可以使用size方法获取栈中元素的个数。

例如，可以使用以下代码获取栈中元素的个数：```int size = stack.size();```除了上述常用的栈方法，Java中的栈还提供了一些其他方法，如search方法和toArray方法。

6. search方法：该方法用于查找指定元素在栈中的位置。

在Java中，可以使用search方法查找元素在栈中的位置。

例如，可以使用以下代码查找一个整数元素在栈中的位置：```int position = stack.search(10);```7. toArray方法：该方法用于将栈中的元素转换为数组。

Java核⼼数据结构（List、Map、Set）原理与使⽤技巧JDK提供了⼀组主要的数据结构实现，如List、Set等常⽤数据结构。

这些数据都继承⾃java.util.Collection接⼝，并位于java.util包内。

⼀、List接⼝最重要的三种List接⼝实现：ArrayList、Vector、LinkedList。

它们的类图如下：可以看到，3种List均来⾃AbstratList的实现。

⽽AbstratList直接实现了List接⼝，并扩展⾃AbstratCollection。

ArrayList和Vector使⽤了数组实现，可以认为，ArrayList封装了对内部数组的操作。

⽐如向数组中添加、删除、插⼊新的元素或数组的扩展和重定义。

对ArrayList或者Vector的操作，等价于对内部对象数组的操作。

ArrayList和Vector⼏乎使⽤了相同的算法，它们的唯⼀区别可以认为是对多线程的⽀持。

ArrayList没有对⼀个⽅法做线程同步，因此不是线程安全的。

Vector中绝⼤多数⽅法都做了线程同步，是⼀种线程安全的实现。

因此ArrayList和Vector的性能特性相差⽆⼏。

LinkedList使⽤了循环双向链表数据结构。

LinkedList由⼀系列表项连接⽽成。

⼀个表项总是包含3个部分：元素内容、前驱表项和后驱表项。

如图所⽰：LinkedList的表项源码：private static class Node<E> {E item;Node<E> next;Node<E> prev;Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {this.item = element;this.next = next;this.prev = prev;}}⽆论LinkedList是否为空，链表都有⼀个header表项，它既是链表的开始，也表⽰链表的结尾。

java哈希表用法Java哈希表是一种常用的数据结构，它可以有效地存储和检索数据。

哈希表采用了一种散列函数，可以将数据映射到表中的桶中。

通过这种方式，可以快速定位数据所在的位置，从而提高了查找的效率。

在Java中使用哈希表的方法有很多种，比较常见的有 HashMap Hashtable。

HashMap Hashtable是 Java准库提供的哈希表实现类，都继承自 Map口。

它们之间有两个主要的区别：1. HashMap可以存储空值，Hashtable不可以存储空值。

2. HashMap是非同步的，Hashtable是同步的。

除此之外，它们的使用方法也有所不同。

HashMap的使用方法如下：1.先，需要创建一个HashMap实例，并指定HashMap实例的容量和加载因子，其中容量表示HashMap实例能够容纳的元素数目，而加载因子表示在容量的某个值时，HashMap实例的容量将自动增加一倍。

2.后，通过存入时，key和value的方式将值存入。

在存入时，根据key值，会将value值存入到桶中。

3.可以使用HashMap提供的方法来搜索、更新、删除等操作，比如get(), put(), remove()等。

Hashtable的使用方法如下：1.先，需要创建一个Hashtable实例，并指定Hashtable实例的容量和加载因子。

2.后，通过存入时，key和value的方式将值存入。

需要注意的是，在使用Hashtable时，key和value均不能为空值。

3.可以使用Hashtable提供的方法来搜索、更新、删除等操作，比如get(), put(), remove()等。

Java哈希表有很多优点，例如：1.找效率高，因为可以快速定位需要的数据2.论存储多少数据，查找效率一样，不受存储数据量的影响3.供了高效的存储和检索方式4.存利用率高，因为哈希表没有额外的存储空间然而，哈希表也有一些缺点，例如：1.于哈希函数的不同，可能出现哈希冲突的情况，导致查找效率不理想2.希表不方便对数据进行排序3.希表存储的数据可能会丢失，因为它不支持随机访问以上就是有关Java哈希表用法的介绍。

Java数据结构之快速幂的实现⽬录引⼊具体⽅法代码实现题⽬矩阵快速幂斐波那契数列第 N 个泰波那契数统计元⾳字母序列的数⽬引⼊快速幂是⽤来解决求幂运算的⾼效⽅式。

例如我们要求x的90次⽅，⼀般的⽅法可以通过⼀个循环，每次乘⼀个x，循环90次之后就可以得到答案，时间复杂度为O(n)，效率较低。

⽽通过快速幂，我们可以在O(log(n))的时间复杂度内完成该运算。

具体⽅法我们可以通过⼆进制的视⾓来看待幂运算。

要计算的是 x n，把n以⼆进制的形式展开。

所以，只需要使⽤⼀个循环求n的⼆进制的每⼀位，每次⼀循环中，如果该⼆进制位为0，则不需要乘；如果该⼆进制位为1，则需要乘x。

且每⼀次循环中都执⾏x *= x，可以⼀次获取x的不同幂次。

代码实现public static double getPower(double x, int n) {if(x == 0) return 0;if(n < 0) { // x^(-a) = (1/x)^ax = 1/x;n = -n;}double res = 1.0;while(n > 0) {if((n & 1) == 1) {res *= x;}x *= x;n >>= 1;}return res;}题⽬Pow(x, n)题⽬内容如下实现 pow(x, n) ，即计算 x 的 n 次幂函数（即，xn ）。

⽰例 1：输⼊：x = 2.00000, n = 10输出：1024.00000⽰例 2：输⼊：x = 2.10000, n = 3输出：9.26100⽰例 3：输⼊：x = 2.00000, n = -2输出：0.25000解释：2-2 = 1/22 = 1/4 = 0.25提⽰：-100.0 < x < 100.0-231 <= n <= 231-1-104 <= xn <= 104实现代码class Solution {public double myPow(double x, int n) {long exp = n; // 特殊处理：补码表⽰的负数最⼩值的相反数超过 Integer 表⽰范围，故提⾼数据表⽰范围 if(x == 0.0) return 0.0;if(n < 0) {x = 1/x;exp = -exp;}double res = 1.0;while(exp > 0) {if((exp & 1) == 1) res *= x;x *= x;exp >>= 1;}return res;}}矩阵快速幂斐波那契数列解：找到⼀种递推关系，满⾜矩阵乘法。

java stack常用方法Java中的Stack（栈）是一种常用的数据结构，它遵循先进后出（LIFO）的原则。

Stack类是Java集合框架中的一员，提供了一些常用的方法来操作栈。

本文将介绍Java Stack常用的方法。

1. push方法：将元素压入栈顶push方法用于将元素压入栈顶。

它接受一个参数，表示要压入栈的元素。

该方法将元素放在栈顶，并返回压入元素后的栈。

2. pop方法：弹出栈顶元素pop方法用于弹出栈顶元素。

它不接受任何参数，直接将栈顶的元素移除并返回该元素。

如果栈为空，则抛出EmptyStackException 异常。

3. peek方法：获取栈顶元素但不移除peek方法用于获取栈顶元素但不移除。

它不接受任何参数，直接返回栈顶的元素。

如果栈为空，则抛出EmptyStackException异常。

4. empty方法：判断栈是否为空empty方法用于判断栈是否为空。

它不接受任何参数，如果栈为空则返回true，否则返回false。

5. search方法：搜索元素在栈中的位置search方法用于搜索指定元素在栈中的位置。

它接受一个参数，表示要搜索的元素。

该方法返回元素距离栈顶的位置，如果元素不在栈中，则返回-1。

6. size方法：获取栈的大小size方法用于获取栈的大小。

它不接受任何参数，直接返回栈中元素的个数。

7. toArray方法：将栈转换为数组toArray方法用于将栈转换为数组。

它不接受任何参数，返回一个包含栈中所有元素的数组。

除了上述常用方法，Stack类还继承了Vector类的一些方法，如elementAt、firstElement、lastElement等，可以通过它们来访问栈中的特定元素。

下面是一个示例程序，演示了如何使用Stack类的常用方法：```javaimport java.util.Stack;public class StackDemo {public static void main(String[] args) {// 创建一个栈对象Stack<String> stack = new Stack<>();// 压入元素stack.push("Java");stack.push("Python");stack.push("C++");// 弹出栈顶元素String top = stack.pop();System.out.println("弹出的栈顶元素是：" + top);// 获取栈顶元素但不移除String peek = stack.peek();System.out.println("栈顶元素是：" + peek);// 判断栈是否为空boolean empty = stack.empty();System.out.println("栈是否为空：" + empty);// 搜索元素在栈中的位置int position = stack.search("Python");System.out.println("元素Python在栈中的位置是：" + position);// 获取栈的大小int size = stack.size();System.out.println("栈的大小是：" + size);// 将栈转换为数组Object[] array = stack.toArray();System.out.println("栈转换为数组：" + Arrays.toString(array));}}```以上就是Java Stack常用的方法及其使用示例。

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