在java中各类数据结构的API(一)

在java中各类数据结构的API(一)

1. 数据结构

​ 数据结构是计算机存储和组织数据的基础，一个好的数据结构可以大大减小算法的难度，从一定的基础上带来更高的运行效率和存储效率，个人认为在思考算法的时候，数据结构的确认是不可缺少的一环。

graph LR A[数据结构]--> B[逻辑结构] A[数据结构]--> C[存储结构] A[数据结构]--> D[操 作] B-->b1[集合-无其他关系] B-->b2[线性结构-一对一] B-->b3[树性结构-一对多] B-->b4[图性结构-多对多] C-->c1[顺序存储-逻辑关系借用存储相对位置表示] C-->c2[非顺序存储-通过指针表示逻辑关系]

​ 同一个逻辑结构可以通过不同存储结构来实现，存储结构不同实现就不同，但是设计和逻辑是一致的。

2. 逻辑结构的相关API

1. 线性结构

线性结构是一个有序数据元素的集合。

常用的线性结构有：线性表，栈，队列，双队列，串(一维数组)。

graph TD A[线性结构]-->B[一维数组] A-->c[栈] A-->d[队列]

1. 一维数组

一维数组是数据结构中最基本的一种结构。能够顺序的存储元素，所存元素在一维数组中可以不唯一。一维数组有两种实现方式，顺序存储和链式存储。

1. 接口

一维数组的接口主要为List。

A:添加功能
boolean add(E e):向集合中添加一个元素
void add(int index, E element):在指定位置添加元素
boolean addAll(Collection<? extends E> c)：向集合中添加一个集合的元素。
    
B:删除功能
void clear()：删除集合中的所有元素
E remove(int index)：根据指定索引删除元素，并把删除的元素返回
boolean remove(Object o)：从集合中删除指定的元素
boolean removeAll(Collection<?> c):从集合中删除一个指定的集合元素。

C:修改功能
E set(int index, E element):把指定索引位置的元素修改为指定的值，返回修改前的值。

D:获取功能
E get(int index)：获取指定位置的元素
Iterator iterator():就是用来获取集合中每一个元素。

E:判断功能
boolean isEmpty()：判断集合是否为空。
boolean contains(Object o)：判断集合中是否存在指定的元素。
boolean containsAll(Collection<?> c)：判断集合中是否存在指定的一个集合中的元素。

F:长度功能
int size():获取集合中的元素个数

G:把集合转换成数组
Object[] toArray():把集合变成数组。

2. 实现类

1. ArrayList：数组实现，查询效率高，但是增加删除效率低，线程不安全。
2. LinkedList：使用双向链表实现，查询效率低，但是增加删除效率高，线程不安全。
3. Vector：数组实现，主要特点是线程安全。

2. 栈

堆栈（stack）是线性表的一种，只能在该线性表的表尾进行插入、获取或删除的操作。该线性表具有LIFO（后进先出）的特点

1. Stack实现

Stack 类表示后进先出（LIFO）的对象堆栈。它通过五个操作对类 Vector 进行了扩展 ，允许将向量视为堆栈。它提供了通常的 push 和 pop 操作，以及取堆栈顶点的 peek 方法、测试堆栈是否为空的 empty 方法、在堆栈中查找项并确定到堆栈顶距离的 search 方法。

boolean empty();//判断栈是否为空
E peek();//查看栈顶的对象，但是不删除该对象
E pop();//弹出栈顶的对象
E push(E item);//将一个对象压入栈
int search(Object o);//返回对象在栈中的位置

2. LinkedList实现

List 接口的链接列表实现。实现所有可选的列表操作，并且允许所有元素（包括 null）。除了实现 List 接口外，LinkedList 类还为在列表的开头及结尾 get、remove 和 insert 元素提供了统一的命名方法。这些操作允许将链接列表用作堆栈、队列或双端队列。此类实现 Deque 接口，为 add、poll 提供先进先出队列操作，以及其他堆栈和双端队列操作。

int size();//返回此列表的元素数。
E pop();//从此列表所表示的堆栈处弹出一个元素。
void push();//将元素推入此列表所表示的堆栈。
E peek();//查看栈顶的对象，但是不删除该对象

3. 队列

java中虽然有Queue接口，但是java并没有给出具体的队列实现类，而Java中让LinkedList类实现了Queue接口，所以使用队列的时候，一般采用LinkedList。因为LinkedList是双向链表，可以很方便的实现队列的所有功能。

Queue使用时要尽量避免Collection的add()和remove()方法，而是要使用offer()来加入元素，使用poll()来获取并移出元素。它们的优点是通过返回值可以判断成功与否，add()和remove()方法在失败的时候会抛出异常。 如果要使用前端而不移出该元素，使用
element()或者peek()方法。

Queue<E> queue = new LinkedList<E>();
offer(e)     //进队列，将元素加入队列末尾
poll()         //获取队列头的元素并移除
peek()        //获取队列头的元素
isEmpty() //判断是否为空