Java数据结构与算法

一、Java 中核心数据结构（附核心用途 + 代码示例）

数据结构是存储和组织数据的方式，Java 提供了丰富的内置实现（主要在java.util包），也需要掌握底层手写实现：

1. 线性结构（基础）

数据结构	核心用途	极简代码示例
数组（Array）	快速随机访问，固定长度	int[] arr = new int[]{1,2,3}; System.out.println(arr[0]);
链表（LinkedList）	频繁增删（非首尾），动态长度	LinkedList<String> list = new LinkedList<>(); list.add("Java"); list.removeFirst();
栈（Stack）	后进先出（LIFO），如表达式求值、括号匹配	Stack<Integer> stack = new Stack<>(); stack.push(1); stack.pop();
队列（Queue）	先进先出（FIFO），如任务排队、消息队列	Queue<String> queue = new LinkedList<>(); queue.offer("task1"); queue.poll();

2. 非线性结构（重点）

数据结构	核心用途	极简代码示例
哈希表（HashMap）	键值对快速查找（O (1)），去重、缓存	HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>(); map.put("age", 20); System.out.println(map.get("age"));
树（二叉树 / 红黑树）	有序存储、快速查找（O (logn)），如 TreeMap 底层	TreeMap<Integer, String> treeMap = new TreeMap<>(); treeMap.put(3, "C"); treeMap.put(1, "A");
集合（Set）	去重，如 HashSet（哈希表）、TreeSet（红黑树）	Set<Integer> set = new HashSet<>(); set.add(1); set.add(1); // 最终只有1个1

二、Java 中高频算法（附应用场景 + 核心思路）

算法是操作数据的方法，结合 Java 实现的核心思路如下：

1. 排序算法（面试 / 开发高频）

算法	时间复杂度	核心思路	Java 实现关键点
冒泡排序	O(n²)	相邻元素比较交换，每轮冒最大数	双层 for 循环，标志位优化（提前终止）
快速排序	O(nlogn)	分治思想，选基准值分区	递归实现，注意基准值选择（避免最坏情况）
归并排序	O(nlogn)	分治 + 合并，稳定排序	拆分到最小单元，再合并有序子数组
JDK 内置排序	O(nlogn)	Arrays.sort ()（基本类型快排，对象归并）	直接调用Arrays.sort(arr)/Collections.sort(list)

2. 查找算法

算法	适用场景	Java 实现
顺序查找	无序集合	遍历数组 / 集合逐一比较
二分查找	有序数组	Arrays.binarySearch(arr, target) 或手写递归 / 循环

3. 其他核心算法

• 递归：解决分治问题（如阶乘、斐波那契、树遍历），注意终止条件避免栈溢出；
• 动态规划：解决最优子结构问题（如背包问题、最长公共子序列）；
• BFS/DFS：图 / 树的遍历（如迷宫求解、层级遍历）。

三、新手学习路径（Java 方向）

1. 基础阶段：掌握 Java 集合框架（List/Set/Map）的使用，理解底层实现（如 ArrayList 基于数组、LinkedList 基于双向链表）；
2. 手写实现：从零手写数组、链表、栈、队列，理解增删改查的时间复杂度；
3. 算法入门：先掌握冒泡、快速、二分查找的手写 Java 代码，通过 LeetCode 简单题（如两数之和、反转链表）练习；
4. 进阶阶段：学习红黑树、哈希冲突解决（拉链法 / 开放寻址），刷中等难度算法题，结合实际场景（如 HashMap 的扩容机制）。

总结

1. Java 数据结构核心是集合框架，重点理解ArrayList/LinkedList/HashMap的底层原理和适用场景；
2. 算法学习优先掌握排序（快速）、查找（二分）、递归，这是面试和开发的高频考点；
3. 学习关键是 “理解 + 手写”，光记概念没用，要结合 Java 代码实现并分析时间 / 空间复杂度。