JAVA（十）数据结构

JAVA数据结构

一、数组（Arrays）

可以存储固定大小的相同类型的元素。
int[] array = new int[5];

• 优点：随机访问元素效率高
• 缺点：大小固定，插入和删除元素相对较慢

二、列表（Lists）

1、ArrayList
List<String> arrayList = new ArrayList<>();

• 特点：动态数组，可变大小
• 优点：高效的随机访问和快速尾部插入
• 缺点：中间插入和删除相对较慢

2、LinkedList
List<Integer> linkedList = new LinkedList<>();

• 特点：双向链表，元素之间通过指针连接。
• 优点：插入和删除元素高效，迭代器性能好
• 缺点：随机访问相对较慢

三、集合（Sets）

用于存储不重复的元素，常见的实现有HashSet和TreeSet
1、HashSet
Set<String> hashSet = new HashSet<>();

• 特点：无序集合，基于HashMap实现
• 优点：高效的查找和插入操作
• 缺点：不保证顺序

2、TreeSet
Set<Integer> treeSet = new TreeSet<>();

• 特点：有序集合，底层基于红黑树实现，不允许重复元素
• 优点：提供自动排序功能，适用于需要按顺序存储元素的场景
• 缺点：性能相对较差，不允许插入Null元素

四、映射（Maps）

用于存储键值对，常见的实现有HashMap和TreeMap
1、HashMap
Map<String, Integer> hashMap = new HashMap<>();

• 特点：基于哈希表实现的键值对存储结构
• 优点：高效的查找、插入和删除操作
• 缺点：无序，不保证顺序

2、TreeMap
Map<String, Integer> treeMap = new TreeMap<>();

• 特点：基于红黑树实现的有序键值对存储结构
• 优点：有序，支持按照键的顺序遍历
• 缺点：插入和删除相对较慢

五、栈（Stack）

栈（Stack）是一种线性数据结构，它按照后进先出（Last In, First Out，LIFO）的原则管理元素。在栈中，新元素被添加到栈的顶部，而只能从栈的顶部移除元素。这就意味着最后添加的元素是第一个被移除的。
Stack<Integer> stack = new Stack<>();

• Stack类代表一个栈，通常按照后进先出（LIFO）的顺序操作元素。

六、队列（Queue）

1、先进先出（FIFO）原则，常见的实现有LinkedList和PriorityQueue
Queue<String> queue = new LinkedList<>();
2、Queue接口：代表一个队列，先进先出原则，实现类LinkedList, PriorityQueue, ArrayDeque

七、堆（Heap）

堆（Heap）优先队列的基础，可以实现最大堆和最小堆

PriorityQueue<Integer> minHeap = new PriorityQueue<>();
PriorityQueue<Integer> maxHeap = new PriorityQueue<>(Collections.reverseOrder());

八、树（Tree）

树是一种线性结构，由节点组成的集合
1、二叉树：每一个节点最多有两个子树
2、完全二叉树：除了最外层节点，其他的节点都达到最大的层数

• 判断是否是完全二叉树：叶节点只能出现在最下层和次下层，并且最下面一层的结点都集中在该层最左边的若干位置的二叉树

3、满二叉树：一个树的节点要么是叶子节点，要么就是有两个节点
4、平衡二叉树：任何节点的子树高度差不超过1
5、二叉查找树：任意节点的左子树都不能为空，并且左子树所有节点的值都小于根节点；任意节点的右子树不能为空，并且右子树所有节点的值都大于根节点；任意节点的左右子树都是一个二叉查找树。

class TreeNode {
    int val;
    TreeNode left;
    TreeNode right;
    TreeNode(int x) { val = x; }
}

九、图（Graphs）

图的表示通常需要自定义数据结构或使用图库，Java 没有内建的图类。