Java学习3(基本数据结构)

1. Data Structure
1.1  Array
1.1.1  基本概念
数组在Java中是对象，因此使用它之前需要实例化。数组中的元素可以是基本元素，也可以是对象，但是同一数组中元素的类型必须是相同的。
数组中存放的对象不是对象本身，而是对象的引用。
1.1.2  数组申明与实例化
（1） String difWords[];    Point hits[]; 
（2） String[] difWords[];   Point[] hits; 常用于方法的返回类型；
（3） String[] names = new String[10]; int[] temps = new int[10];
（4） String[] names = {"jalapeno", "anaheim", "serrano"}
（5） int coords[][] = new int[12][12];
1.1.3  数组的属性与方法
数组是对象，因些它有属性与方法，如length属性等。
1.2  Enumeration
Enumeration是个接口，它提供了一些标准的方法用于访问其中的元素，这些方法有：
（1） hasMoreElement()：判断是否有其它元素
（2） nextElement()：返回下来元素，如果没有下来元素，使用该方法会抛出NoSuchElementException异常；
1.3  BitSet
BitSet在表示一组布尔值标志时比较方便，它可以对bit进行访问，而不需要使用位操作符：
BitSet bits = new BitSet(4);
定义了长度为4个bit的bit set，我们至少可以使用以下几个方法对这些bit位进行操作：
（1） bits.set(index)：将第index个bit设为1；
（2） bits.clear(index)：将第index个bit设为0；
（3） bits.get(index)：返回第index个bit的值；
（4） bits.size()：用于返回bit set的长度；
（5） xor(BitSet set)：与指定bit set进行Xor操作；
（6） 还有其它一些操作见java.util包
1.4  Vector
Vector与Array的概念类似，但是Array的长度不能自动增长，但Vector的长度可以自动增加，当Vector长度不够时，它就会自动增长，而且可以指定每次自动增长的长度，如：
Vector v = new Vector(20,5)；
表示新建一个Vector对象，它的初始长度为20，即可以容纳20个元素，如果元素个数超过20个时，每次增加5个元素的容量，即第一次增长时变为25，第二次增长时变以30。
Vector中的方法详见java.util包
1.5  Stack
Stack是一个典型的数据结构，采用先进后出的原则。它有几个重要的方法：
（1） pop；
（2） push(Object)；
（3） empty()：清空
（4） peek()：查看栈顶元素，但并不将该元素出栈；
（5） search(object)：查找指定元素的位置；
1.6  Dictionary
Dictionary是个抽象类，它定义了基本的key-mapped数据结构。Hashtable等都是从这个抽象类中继承的。Vector也可以通过key（index）来访问元素，但Vector中的key的类型是特殊的，默认的。而Dictionary中的key可以自定义。Dictionary类中的所有方法都是抽象的，这就说明这些方法都需要派生类来实现，这些抽象的方法如下：
（1） put(Object, Object)：如put(“small”,new Rectangle(0,0,5,5))；
（2） get(Object)：如get(“small”)；
（3） remove(Object)：如remove(“small”)；
（4） size()；
（5） isEmpty()；
（6） keys()：如Enumeration keys = dict.keys()
（7） elements()：如Enumeration elements = dict.elements()
1.7  Hashtable
HashTable是从Dictionary继承下来，它实现了父类的所有方法，并且实现了Serializable这个接口，所以它常被用于客户机与服务器之间数据递，即在传递之前先序列化，接收后重新对象化。
Hashtable有以下几个构造函数：
（1） Hashtable()：执行Hashtable(11,0.75f)；
（2） Hashtable(int)：执行Hashtable(int,0.75f)；
（3） Hashtable(int capicility,float factor)；
（4） Hashtable(Map t)：执行Hashtable(Math.max(2*t.size(),11),0.75f); putAll(t)
这里要说明的是Hashtable(int capicility,float factor)中的参数，capicility用于初化Hashtable的大小，t=capicility*factor决定于Hashtable何值reHash，在Hashtable中如果Hashtable中的条目超过t的值，就要reHash，reHash就是重建一个2* capicility的Hashtable。因此factor的取值为0.0<factor<=1。默认的factor值为0.75。
当一个条目被放到Hashtable中值，即put(obj1,obj2)时，会为这些obj建立hascode，hascode是int型的，并且是唯一的。
1.8  Double Link
以上是Java中一些内置的数据结构，如果内置的数据结构不能满足我们的需要，可以自定义数据结构，这里介绍双向链的实现。要实现双向链，这里用到了三个类：
（1） LinkedListEntry：链中的条目；
（2） LinkedList：链的主类；
（3） LinkedListEnumerator：实现了Enumeration接口；
1.8.1  LinkedListEntry类
class LinkedListEntry {
  protected Object          val = null;
  protected LinkedListEntry next = null;
  protected LinkedListEntry prev = null;

  public LinkedListEntry(Object obj) {
    if (obj == null)
      throw new NullPointerException();
    val = obj;
  }
}
1.8.2  LinkedListEnumerator
1: class LinkedListEnumerator implements Enumeration {
 2:   protected LinkedListEntry pos;
 3:
 4:   public LinkedListEnumerator(LinkedList list) {
 5:     pos = list.start;
 6:   }
 7:
 8:   public boolean hasMoreElements() {
 9:     return (pos != null);
10:   }
11:
12:   public Object nextElement() {
14:     if (pos == null)
15:       throw new NoSuchElementException();
18:     LinkedListEntry tmp = pos;
19:     pos = pos.next;
20:     return tmp.val;
21:   }
22: }
1.8.3  LinkedList
LinkedList中的变量成员：
protected LinkedListEntry start = null;
protected LinkedListEntry end   = null;
protected int numElements;
LinkedList主要就是对LinkedListEntry进行管理，它有以下一些功能：
（1） 增加指定条目；
（2） 插入指定条目；
（3） 删除指定条目；
（4） 根据对象查找指定条目；
（5） 根据位置查找；
（6） 返回Enumeration对象；
（7） 判断是否包含某个条目；
（8） 判断链是否为空，等；
要完全实现以上功能，需要很多代码，当然这些代码都比较简单，所以这些只给出部份代码，作为引子。
（9） 增加指定条目addElement：
1: public void addElement(Object obj) {
 3:   if (obj == null)
 4:     throw new NullPointerException();
 5:
 7:   LinkedListEntry newElement = new LinkedListEntry(obj);
 8:   numElements++;
 9:
11:   if (start == null) {
12:     start = newElement;
13:     end = newElement;
14:   }
15:   else {
16:     end.next = newElement;
17:     newElement.prev = end;
18:     end = newElement;
19:   }
20: }
（10） 插入指定条目insertElementAt
1: public void insertElementAt(Object obj, Object pos) {
 3:   if (obj == null || pos == null)
 4:     throw new NullPointerException();
 5:
 7:   LinkedListEntry posEntry = find(pos);
 8:   if (posEntry == null)
 9:     throw new NullPointerException();
10:
12:   LinkedListEntry newElement = new LinkedListEntry(obj);
13:   numElements++;
14:
16:   newElement.next = posEntry;
17:   newElement.prev = posEntry.prev;
18:   if (posEntry == start)
19:     start = newElement;
20:   else
21:     posEntry.prev.next = newElement;
22:   posEntry.prev = newElement;
23: }
（11） 根据对象查找指定条目
private LinkedListEntry find(Object obj) {
  if (isEmpty() || obj == null)
    return null;

  LinkedListEntry tmp = start;
  while (tmp != null) {
    if (tmp.val == obj)
      return tmp;
    tmp = tmp.next;
  }
  return null;
}
（12） 判断是否包含某个条目
public boolean contains(Object obj) {
  return (find(obj) != null);
}
（13） 判断链是否为空
public boolean isEmpty() {
  return (start == null);
}
（14） 返回Enumeration对象
public Enumeration elements() {
  return new LinkedListEnumerator(this);
}