类库-集合-概述（数据结构）

类集：Java 对数据结构成熟的实现

集中最大的几个操作接口：Collection、Map、Iterator，这三个接口为以后要使用的最重点的接口。

所有的类集操作的接口或类都在 java.util 包中。

Java 类集结构图：

 

 

数据结构

据存储的常用结构有：栈、队列、数组、链表和红黑树。我们分别来了解一下：

1、栈

栈：stack,又称堆栈，是限定仅在表尾进行插入和删除操作的线性表。

　　我们把允许插 入和删除的一端称为栈顶，另一端称为栈底，不含任何数据元素的栈称为空栈。

栈又称为先进后出 的线性表 。简单的说：采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点

　　先进后出（即，存进去的元素，要在后它后面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，子弹 压进弹夹，先压进去的子弹在下面，后压进去的子弹在上面，当开枪时，先弹出上面的子弹，然后 才能弹出下面的子弹。

　　栈的入口、出口的都是栈的顶端位置。

 

 

 

这里需要注意两个名词： 压栈：存元素。 弹栈：取元素。

 

2、队列

队列：queue,简称队， 队列是一种特殊的线性表，是运算受到限制的一种线性表，

　　只允许在表的 一端进行插入，而在另一端进行删除元素的线性表。

　　队尾(rear)是允许插入的一端。

　　队头(front)是 允许删除的一端。

　　空队列是不含元素的空表。

简单的说，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：

　　 先进先出（即，存进去的元素，要在后它前面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，小火 车过山洞，车头先进去，车尾后进去；车头先出来，车尾后出来。

　　 队列的入口、出口各占一侧。例如，下图中的左侧为入口，右侧为出口。

 

 

 

 

3、数组

数组:Array,是有序的元素序列，数组是在内存中开辟一段连续的空间，并在此空间存放元素。

　　就 像是一排出租屋，有100个房间，从001到100每个房间都有固定编号，通过编号就可以快速找到 租房子的人。

简单的说,采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：

　　查找元素快：通过索引，可以快速访问指定位置的元素

　　增删元素慢

　　　　指定索引位置增加元素：

　　　　　　需要创建一个新数组，将指定新元素存储在指定索引位置，再把原 数组元素根据索引，复制到新数组对应索引的位置。

　　　　 指定索引位置删除元素：

　　　　　　需要创建一个新数组，把原数组元素根据索引，复制到新数组对应 索引的位置，原数组中指定索引位置元素不复制到新数组中。

4、链表

链表:linked list,由一系列结点node（链表中每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时动态生成。

　　每个结点包括两个部分：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的 指针域。

我们常说的链表结构有单向链表与双向链表，那么这里给大家介绍的是单向链表。

简单的说，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：

　　多个结点之间，通过地址进行连接。例如，多个人手拉手，每个人使用自己的右手拉住下个人的左 手，依次类推，这样多个人就连在一起了。 

 

　　查找元素慢：想查找某个元素，需要通过连接的节点，依次向后查找指定元素

　　增删元素快：

　　　　增加元素：只需要修改连接下个元素的地址即可。

　　　　删除元素：只需要修改连接下个元素的地址即可。

链表常用的有 3 类： 单链表、双向链表、循环链表。

双向链表：

 循环链表：

 

 

5、红黑树

二叉树：binary tree ,是每个结点不超过2的有序树（tree） 。

简单的理解，就是一种类似于我们生活中树的结构，只不过每个结点上都最多只能有两个子结点。

二叉树是每个节点最多有两个子树的树结构。顶上的叫根结点，两边被称作“左子树”和“右子树”。 如图：

二叉查找树(binary search tree)： 是一种特殊的 二叉树，当前根节点的左边全部比根节点小，当前根节点的右边全部比根节点大。这对我们来找一个数是非常方便快捷的

二叉树的种类

1 斜树 所有结点都只有左子树，或者右子树。

2 满二叉树 所有的分支节点都具有左右节点。

3 完全二叉树 若设二叉树的深度为 h，除第 h 层外，其它各层 (1～h-1) 的结点数都达到最大个数，第 h 层所有的结点都连续集中在最左边，这就是完全二叉树。

二叉树的一些性质

　　二叉树第 i 层上的结点数目最多为 2^(i-1) (i≥1)

　　深度为 h 的二叉树至多有 2^h-1 个结点(h≥1)

　　包含 n 个结点的二叉树的高度至少为 log2 (n+1)

　　在任意一棵二叉树中，若终端结点的个数为 n0，度为 2 的结点数为 n2，则 n0=n2+1

二叉树的遍历方式 ：

先序遍历，中序遍历，后序遍历。

　　先序遍历

　　　　先访问根节点，然后访问左节点，最后访问右节点(根->左->右) 

　　中序遍历

　　　　先访问左节点，然后访问根节点，最后访问右节点(左->根->右)

　　后序遍历

　　　　先访问左节点，然后访问右节点，最后访问根节点(左->右->根)

 

红黑树是二叉树的一种比较有意思树，红黑树本身就是一颗二叉查找树，将节点插入 后，该树仍然是一颗二叉查找树。

　　也就意味着，树的键值仍然是有序的。

红黑树的约束: 　

　　节点可以是红色的或者黑色的

　　根节点是黑色的

　　叶子节点(特指空节点)是黑色的

　　每个红色节点的子节点都是黑色的

　　任何一个节点到其每一个叶子节点的所有路径上黑色节点数相同

红黑树的特点:

　　 速度特别快,趋近平衡树,查找叶子元素最少和最多次数不多于二倍

 

集合

集合是java中提供的一种容器，可以用来存储多个数据。

集合本身是一个工具，它存放在java.util包中。

集合和数组既然都是容器，它们有啥区别呢？

　　数组的长度是固定的。集合的长度是可变的。

　　数组中存储的是同一类型的元素，可以存储基本数据类型值。集合存储的都是对象。而且对象的类型可以不一致。在开发中一般当对象多的时候，使用集合进行存储。

集合框架

JAVASE提供了满足各种需求的API，在使用这些API前，先了解其继承与接口操作架构，才能了解何时采用哪个类，以及类之间如何彼此合作，从而达到灵活应用。

集合按照其存储结构可以分为两大类，分别是单列集合 java.util.Collection 和双列集合 java.util.Map