常用的Java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識點(diǎn)有哪些

小編給大家分享一下常用的Java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識點(diǎn)有哪些，希望大家閱讀完這篇文章之后都有所收獲，下面讓我們一起去探討吧！

1. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分類

按照線性和非線性可以將Java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為兩大類：

①線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)組、鏈表、棧、隊(duì)列
②非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：樹、堆、散列表、圖

2. 線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

2.1 數(shù)組

數(shù)組是一種將元素存儲于連續(xù)內(nèi)存空間的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且要求元素的類型相同。

// 定義一個數(shù)組長度為5的數(shù)組array
int[] array = new int[5];
// 為數(shù)組的元素賦值
array[0] = 4;
array[1] = 3;
array[2] = 2;
array[3] = 1;
array[4] = 0;

直接賦值：

// 一種方式
int[] array = {4, 3, 2, 1, 0};
// 另一種方式
int[] array = new int[]{4, 3, 2, 1, 0};

2.2 可變數(shù)組

可變數(shù)組是在一般數(shù)組的基礎(chǔ)上結(jié)合擴(kuò)容機(jī)制進(jìn)行改進(jìn)的具有靈活長度的數(shù)組。

// 定義一個可變數(shù)組
List<Integer> changeable_array = new ArrayList<>();
// 向可變數(shù)組的尾部添加元素
array.add(4);
array.add(3);
array.add(2);
array.add(1);
array.add(0);

2.3 鏈表

鏈表可以定義為一個類，該類的包含兩個成員變量的：節(jié)點(diǎn)的值val、后繼節(jié)點(diǎn)的引用next。節(jié)點(diǎn)是構(gòu)成鏈表的基本單位，這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在內(nèi)存空間的存儲地址是非連續(xù)的。

// 定義鏈表類
class ListNode {
    // 節(jié)點(diǎn)的值
    int val;
    // 后繼節(jié)點(diǎn)的引用
    ListNode next;
    ListNode(int x){
        this. val = x;
    }
}

構(gòu)建多個鏈表類的對象，并構(gòu)建這些節(jié)點(diǎn)實(shí)例之間的引用指向：

• ①節(jié)點(diǎn)head的節(jié)點(diǎn)值為2，其后繼節(jié)點(diǎn)是值為1的節(jié)點(diǎn)n2。

• ②節(jié)點(diǎn)n2的節(jié)點(diǎn)值為1，其后繼節(jié)點(diǎn)是值為0的節(jié)點(diǎn)n3。

• ③該鏈表的頭節(jié)點(diǎn)為head，尾節(jié)點(diǎn)為n3。

// 實(shí)例化節(jié)點(diǎn)
ListNode head = new ListNode(2);
ListNode n2 = new ListNode(1);
ListNode n3 = new ListNode(0);
// 構(gòu)建三個節(jié)點(diǎn)之間的引用指向
head.next = n2;
n2.next = n3;

2.4 棧

棧是一種抽象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)是“后進(jìn)先出”，可由數(shù)組或者鏈表實(shí)現(xiàn)。

// 定義一個棧，使用Java的Vector類的子類Stack
Stack<Integer> stack = new Stack<>();

入棧操作 push()：

// 元素0入棧
stack.push(0);
// 元素1入棧
stack.push(1);

出棧操作 pop()：

// 元素1出棧
stack.pop();
// 元素0出棧
stack.pop();

在Java中可以使用Stack、ArrayDeque、LinkedList實(shí)現(xiàn)棧，但通常情況下，不推薦使用Vector類以及其子類Stack，

一般使用LinkedList來實(shí)現(xiàn)棧：

LinkedList<Integer> stack = new LinkedList<>();

入棧操作 addLast()：

// 元素0入棧
stack.addLast(0);
// 元素1入棧
stack.addLast(1);

出棧操作 removeLast()：

// 元素1出棧
stack.removeLast();
// 元素0入棧
stack.removeLast();

2.5 隊(duì)列

隊(duì)列是一種抽象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)是“先進(jìn)先出”，可由鏈表實(shí)現(xiàn)。
LinkedList類實(shí)現(xiàn)了Queue接口，因此可以把LinkedList當(dāng)成Queue來用。

Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();

入隊(duì)操作 offer()：

// 元素0入隊(duì)
queue.offer(0);
// 元素1入隊(duì)
queue.offer(1);

出隊(duì)操作poll()，該函數(shù)的返回值為出隊(duì)的那個元素：

// 元素0出隊(duì)
queue.poll();
// 元素1出隊(duì)
queue.poll();

element()：返回第一個元素
peek()：返回第一個元素
區(qū)別：在隊(duì)列元素為空的情況下，element() 方法會拋出NoSuchElementException異常，peek() 方法只會返回 null。

queue.offer("a");
queue.offer("b");
queue.offer("c");
queue.offer("d");
queue.offer("e");
queue.element(); //輸出a
queue.peek(); //輸出a

3. 非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

3.1 樹

樹是一種非線性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可分為二叉樹和多叉樹。
二叉樹可定義為一個類，該類包含三個成員變量：節(jié)點(diǎn)值val、左子節(jié)點(diǎn)left、右子節(jié)點(diǎn)right。

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

二叉樹各節(jié)點(diǎn)實(shí)例化：

// 根節(jié)點(diǎn)root
TreeNode root = new TreeNode(0);
TreeNode n2 = new TreeNode(1);
TreeNode n3 = new TreeNode(2);
TreeNode n4 = new TreeNode(3);
TreeNode n5 = new TreeNode(4);

構(gòu)建二叉樹各節(jié)點(diǎn)之間的引用指向：

// 根節(jié)點(diǎn)的左子節(jié)點(diǎn)為n2，其值為1
root.left = n2;
// 根節(jié)點(diǎn)的右子節(jié)點(diǎn)為n3，其值為2
root.right = n3;
// 節(jié)點(diǎn)n2的左子節(jié)點(diǎn)為n4，其值為3
n2.left = n4;
// 節(jié)點(diǎn)n2的右子節(jié)點(diǎn)為n5，其值為4
n2.right = n5;

3.2 圖

圖是一種非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，由頂點(diǎn)（vertex）和邊（edge）組成，每條邊都連接著兩個頂點(diǎn)。
圖分為有向圖和無向圖。

以無向圖為例：

• ①頂點(diǎn)集合： vertices = {1, 2, 3, 4, 5}

• ②邊集合： edges = {(1, 2), (1, 3), (1, 4), (1, 5), (2, 4), (3, 5), (4, 5)}

（1）圖的表示方法：鄰接矩陣（無向圖的鄰接矩陣是一個斜對角對稱矩陣）
?鄰接矩陣適用于存儲稠密圖，即頂點(diǎn)較多、邊較少。

// 存儲圖的頂點(diǎn)
int[] vertices = {1, 2, 3, 4, 5};
// 存儲圖的邊
int[][] edges = {{0, 1, 1, 1, 1},
                 {1, 0, 0, 1, 0},
                 {1, 0, 0, 0, 1},
                 {1, 1, 0, 0, 1},
                 {1, 0, 1, 1, 0}};
int[] vertices = {1, 2, 3, 4, 5};

（2）圖的表示方法：鄰接表

?鄰接表適用于存儲稀疏圖，即頂點(diǎn)多、邊較少。

// 存儲圖的頂點(diǎn)
int[] vertices = {1, 2, 3, 4, 5};
// 存儲邊的集合
List<List<Integer>> edges = new ArrayList<>();
// edge[i]表示圖的頂點(diǎn)i對應(yīng)的邊集合
List<Integer> edge_1 = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3, 4));
List<Integer> edge_2 = new ArrayList<>(Arrays.asList(0, 3));
List<Integer> edge_3 = new ArrayList<>(Arrays.asList(0, 4));
List<Integer> edge_4 = new ArrayList<>(Arrays.asList(0, 1, 4));
List<Integer> edge_5 = new ArrayList<>(Arrays.asList(0, 2, 3));
edges.add(edge_1);
edges.add(edge_2);
edges.add(edge_3);
edges.add(edge_4);
edges.add(edge_5);

3.3 散列表

散列表是一種非線性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實(shí)質(zhì)是將鍵（key）通過Hash函數(shù)完成到值（value）的映射。

// 初始化散列表
Map<String, Integer> dict = new HashMap<>();

添加鍵 - 值對：

dict.put("python", 101);
dict.put("c", 102);
dict.put("java", 103);

通過鍵 key查找對應(yīng)的值 value：

dict.get("python");    // 101
dict.get("c");        // 102
dict.get("java");    // 103

設(shè)計(jì)一個簡單的Hash函數(shù)構(gòu)建 編程語言 ==> 編號 的映射，構(gòu)建一個散列表（假設(shè)不考慮低碰撞率、高魯棒性）：

String[] program_lang = {"python", "c", "java"};

int hash(int idx){
    int index = (idx -1 % 100);
    return index;
}

names[hash(101)];    // python
names[hash(101)];    // c
names[hash(101)];    // java

3.4 堆

• （1）堆是一種基于完全二叉樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可由數(shù)組實(shí)現(xiàn)。

• 完全二叉樹：一棵深度為k的有n個結(jié)點(diǎn)的二叉樹，對樹中的結(jié)點(diǎn)按從上至下、從左到右的順序進(jìn)行編號，如果編號為i（1 &le; i &le; n）的結(jié)點(diǎn)與滿二叉樹中編號為i的結(jié)點(diǎn)在二叉樹中的位置相同，則這棵二叉樹稱為完全二叉樹。

• （2）基于堆的原理實(shí)現(xiàn)的排序算法稱為堆排序。

• （3）基于堆實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)稱為優(yōu)先隊(duì)列。

• （4）堆分為大頂堆、小頂堆：①大頂堆：任意節(jié)點(diǎn)的值不大于其父節(jié)點(diǎn)的值，即根節(jié)點(diǎn)最大，任意子節(jié)點(diǎn)小于等于父節(jié)點(diǎn)。②小頂堆：任意節(jié)點(diǎn)的值不小于其父節(jié)點(diǎn)的值，即根節(jié)點(diǎn)最小，任意子節(jié)點(diǎn)大于等于父節(jié)點(diǎn)。

// 初始化小頂堆，操作為 優(yōu)先隊(duì)列
Queue<Integer> heap = new PriorityQueue<>();

元素入堆a(bǔ)dd()：

// 元素入堆
heap.add(0);
heap.add(4);
heap.add(2);
heap.add(6);
heap.add(8);

元素出堆 poll()：

// 元素出堆（從小到大）
heap.poll(); // -> 0
heap.poll(); // -> 2
heap.poll(); // -> 4
heap.poll(); // -> 6
heap.poll(); // -> 8

看完了這篇文章，相信你對“常用的Java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識點(diǎn)有哪些”有了一定的了解，如果想了解更多相關(guān)知識，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，感謝各位的閱讀！