合集 - 数据结构(3)
1.八大常见的数据结构（一）数组、链表、栈、队列
2.八大常见的数据结构（二）树、堆、散列表、图3.十大经典排序算法总结
收起

1、数组

  • 数组是用于储存有限个相同类型数据的集合。
  • 数组中的各元素的存储是有先后顺序的，它们在内存中按照这个先后顺序连续存放在一起。
  • 可通过数组名和下标进行数据的访问和更新。下标从0开始。

2、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。
  • 链表相较于数组，除了数据域，还增加了指针域。链表中每一个节点都包含此节点的数据和指向下一节点地址的指针。
  • 对节点进行增加和删除时，只需要对涉及到的节点的指针地址进行修改，而无需变动其它的节点。
  数组 链表
内存地址 连续 不连续
数据长度 固定 可以动态变化
查询效率 高，随机访问 低，顺序访问
增删效率 低，需要移动被修改元素之后的元素 高，只需要修改涉及到的节点的指针

3、栈

  • 限定仅在栈顶进行插入和删除操作的线性表。插入一般称为进栈（PUSH），删除则称为退栈（POP）。
  • 后进先出
  • 栈可以用来在函数调用的时候存储断点，做递归时要用到栈。

java中，对栈的操作：

  • 向栈中存放元素：stack.push();
  • 获取栈顶元素：stack.peek();
  • 删除栈顶元素：stack.pop();

栈分顺序栈和链式栈，顺序栈的实现如下：

复制代码
 1 public class MyStack {
 2     public int[] arr;// 开辟一个栈的空间
 3     public int arrSize;// 栈实际用的长度
 4 
 5     public MyStack() {
 6         this.arr = new int[10];// 设置栈的空间为10个元素的空间
 7     }
 8 
 9     // 栈中存放元素要判断栈是否为满
10     public boolean isFull() {
11         // 数据个数=长度
12         if (this.arrSize == this.arr.length) {
13             return true;
14         }
15         return false;
16     }
17 
18     public void push(int item) {
19         // 如果栈满，扩容
20         if (isFull()) {
21             this.arr = Arrays.copyOf(this.arr, 3 * arr.length);
22         }
23         // 没满，存放到数组的最后位置
24         this.arr[this.arrSize] = item;
25         this.arrSize++;
26     }
27 
28     // pop删除栈顶元素要判断栈是否为空
29     public boolean empty() {
30         // 数据个数为空时
31         return this.arrSize == 0;
32     }
33 
34     public int pop() throws RuntimeException {
35         if (empty()) {
36             throw new RuntimeException("栈空");
37         }
38         int val = this.arr[this.arrSize - 1];
39         this.arrSize--;
40         return val;
41     }
42 
43     // 获取栈顶元素
44     public int peek() {
45         if (empty()) {
46             throw new RuntimeException("栈空");
47         }
48         return this.arr[this.arrSize - 1];
49     }
50 
51     public static void main(String[] args) {
52         // TODO Auto-generated method stub
53         MyStack myStack = new MyStack();
54         System.out.println(myStack.arrSize);// 栈实际长度
55         System.out.println(myStack.arr.length);// 数组长度
56         myStack.push(1);
57         myStack.push(2);
58         myStack.push(3);
59         System.out.println(myStack.peek());// 获取栈顶元素 但是不删除 结果为3
60         System.out.println(myStack.pop());// 弹出栈顶元素 删除 结果为3
61         System.out.println(myStack.peek());// 获取栈顶元素 但是不删除 结果为2
62         System.out.println(myStack.empty());// 结果为false
63         System.out.println(myStack.pop());// 2
64         System.out.println(myStack.pop());// 1
65         System.out.println(myStack.pop());// 证明为空报异常
66     }
67 
68 }
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4、队列

  • 一个先入先出（FIFO）的数据结构
  • 只允许在队尾插入数据，在队头删除数据

 4.1顺序队列

  • 静态分配或动态申请一片连续的存储空间，并设置两个指针进行管理。一个是队头指针front，它指向队头元素；另一个是队尾指针rear，它指向下一个入队元素的存储位置。
  • 每次在队尾插入一个元素是，rear增1；每次在队头删除一个元素时，front增1。随着插入和删除操作的进行，队列所占的存储空间也在为队列结构所分配的连续空间中移动。
  • 当rear增加到指向分配的连续空间之外时，队列无法再插入新元素，但这时往往还有大量可用空间未被占用。

4.2循环队列

 为了使队列空间能重复使用，往往对顺序队列稍加改进：无论插入或删除，一旦rear指针增1或front指针增1 时超出了所分配的队列空间，就让它指向这片连续空间的起始位置。

可用取余运算rear%MaxSize和front%MaxSize来实现。

在循环队列中，当队列为空时，有front=rear，而当所有队列空间全占满时，也有front=rear。为了区别这两种情况，规定循环队列最多只能有MaxSize-1个元素，当循环队列中只剩下一个空存储单元时，队列就已经满了。因此，队列判空的条件时front=rear，而队列判满的条件时front=（rear+1）%MaxSize。

Java对队列的操作：

Queue是java中实现队列的接口，它总共只有6个方法，如下：

1）压入元素(添加)：add()、offer()
相同：未超出容量，从队尾压入元素，返回压入的那个元素。
区别：在超出容量时，add()方法会对抛出异常，offer()返回false

2）弹出元素(删除)：remove()、poll()
相同：容量大于0的时候，删除并返回队头被删除的那个元素。
区别：在容量为0的时候，remove()会抛出异常，poll()返回false

3）获取队头元素(不删除)：element()、peek()
相同：容量大于0的时候，都返回队头元素。但是不删除。
区别：容量为0的时候，element()会抛出异常，peek()返回null。