Java中常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及示例講解
Java中常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括以下幾種：
1.數(shù)組（Array）：是一種線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于存儲(chǔ)相同類型的元素，通過(guò)索引訪問和修改元素。
2.鏈表（Linked List）：也是一種線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，由節(jié)點(diǎn)組成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含數(shù)據(jù)和指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的引用。
3.棧（Stack）：是一種后進(jìn)先出（LIFO）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，只能在棧頂進(jìn)行插入和刪除操作。
4.隊(duì)列（Queue）：是一種先進(jìn)先出（FIFO）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以在隊(duì)尾插入元素，在隊(duì)頭刪除元素。
5.哈希表（HashMap）：是一種使用鍵-值對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)哈希函數(shù)將鍵映射到一個(gè)索引，可以快速訪問和修改數(shù)據(jù)。
6.集合（Set）：是一種不允許重復(fù)元素的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，常見的實(shí)現(xiàn)類有HashSet和TreeSet。
7.列表（List）：是一種有序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，允許重復(fù)元素，常見的實(shí)現(xiàn)類有ArrayList和LinkedList。
8.樹（Tree）：是一種非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，由節(jié)點(diǎn)和邊組成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)子節(jié)點(diǎn)，常見的實(shí)現(xiàn)有二叉樹、AVL樹等。
9.圖（Graph）：是一種由節(jié)點(diǎn)和邊組成的非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)之間可以有多個(gè)連接關(guān)系。
10.堆（Heap）：是一種特殊的樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于高效地找到最大或最小值。
除了上述常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，Java還提供了許多其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，如優(yōu)先隊(duì)列、雙向鏈表、散列表等，可以根據(jù)具體的需求選擇適合的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
接下來(lái)，我門通過(guò)一些示例代碼來(lái)介紹這些常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。下面是一些簡(jiǎn)單的示例代碼：
1.數(shù)組（Array）：
int[] numbers = new int[5]; // 創(chuàng)建一個(gè)長(zhǎng)度為5的整型數(shù)組
numbers[0] = 1; // 設(shè)置第一個(gè)元素的值為1
int element = numbers[2]; // 獲取第三個(gè)元素的值
System.out.println(element); // 輸出結(jié)果：0（默認(rèn)值，因?yàn)闆]有賦值）2.鏈表（Linked List）：
// 創(chuàng)建鏈表節(jié)點(diǎn)
class ListNode {
int value;
ListNode next;
ListNode(int value) {
this.value = value;
this.next = null;
}
}
// 創(chuàng)建鏈表
ListNode head = new ListNode(1); // 頭節(jié)點(diǎn)
ListNode node2 = new ListNode(2);
ListNode node3 = new ListNode(3);
head.next = node2;
node2.next = node3;
// 遍歷鏈表
ListNode current = head;
while (current != null) {
System.out.println(current.value);
current = current.next;
}3.棧（Stack）：
import java.util.Stack;
Stack<Integer> stack = new Stack<>();
stack.push(1); // 添加元素到棧頂
stack.push(2);
stack.push(3);
int topElement = stack.peek(); // 獲取棧頂元素（不移除）
System.out.println(topElement); // 輸出結(jié)果：3
int poppedElement = stack.pop(); // 彈出棧頂元素
System.out.println(poppedElement); // 輸出結(jié)果：34.隊(duì)列（Queue）：
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
queue.offer(1); // 添加元素到隊(duì)尾
queue.offer(2);
queue.offer(3);
int frontElement = queue.peek(); // 獲取隊(duì)頭元素（不移除）
System.out.println(frontElement); // 輸出結(jié)果：1
int dequeuedElement = queue.poll(); // 出隊(duì)隊(duì)頭元素
System.out.println(dequeuedElement); // 輸出結(jié)果：1當(dāng)談到哈希和集合這兩個(gè)概念時(shí)，通常會(huì)涉及到哈希表和集合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
5.哈希表（Hash Table）示例：
import java.util.HashMap;
HashMap<String, Integer> hashMap = new HashMap<>();
hashMap.put("apple", 1); // 向哈希表中插入鍵值對(duì)
hashMap.put("banana", 2);
hashMap.put("orange", 3);
int value = hashMap.get("banana"); // 通過(guò)鍵獲取對(duì)應(yīng)的值
System.out.println(value); // 輸出結(jié)果：2
boolean containsKey = hashMap.containsKey("apple"); // 檢查哈希表中是否包含某個(gè)鍵
System.out.println(containsKey); // 輸出結(jié)果：true
hashMap.remove("orange"); // 移除指定鍵的鍵值對(duì)
for (String key : hashMap.keySet()) {
int val = hashMap.get(key);
System.out.println(key + ": " + val);
}在上面的例子中，我們使用HashMap類來(lái)實(shí)現(xiàn)哈希表。我們插入了幾個(gè)鍵值對(duì)，然后通過(guò)鍵來(lái)獲取對(duì)應(yīng)的值，檢查是否存在某個(gè)鍵，并移除指定鍵的鍵值對(duì)。還展示了如何遍歷哈希表的鍵集合，并獲取每個(gè)鍵對(duì)應(yīng)的值。
6.集合（Set）示例：
import java.util.HashSet;
HashSet<Integer> set = new HashSet<>();
set.add(1); // 向集合中添加元素
set.add(2);
set.add(3);
boolean contains = set.contains(2); // 檢查集合中是否包含某個(gè)元素
System.out.println(contains); // 輸出結(jié)果：true
set.remove(3); // 從集合中移除指定元素
for (Integer num : set) {
System.out.println(num);
}在上面的例子中，我們使用HashSet類來(lái)實(shí)現(xiàn)集合。我們添加了一些元素，檢查集合是否包含某個(gè)元素，并移除指定的元素。還展示了如何迭代集合中的元素并進(jìn)行輸出。
哈希表和集合是常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它們提供了高效的存儲(chǔ)和查找操作。通過(guò)使用哈希函數(shù)來(lái)計(jì)算鍵的散列值，它們能夠快速地定位和訪問元素。在實(shí)際編程中，你可以根據(jù)具體的需求選擇使用適當(dāng)?shù)墓１砘蚣蠈?shí)現(xiàn)類，并根據(jù)需要調(diào)用相應(yīng)的方法
7.樹（Tree）示例：
BinarySearchTree：
class TreeNode {
int val;
TreeNode left;
TreeNode right;
public TreeNode(int val) {
this.val = val;
this.left = null;
this.right = null;
}
}
class BinarySearchTree {
private TreeNode root;
public void insert(int val) {
root = insertNode(root, val);
}
private TreeNode insertNode(TreeNode node, int val) {
if (node == null) {
return new TreeNode(val);
}
if (val < node.val) {
node.left = insertNode(node.left, val);
} else if (val > node.val) {
node.right = insertNode(node.right, val);
}
return node;
}
public boolean search(int val) {
return searchNode(root, val);
}
private boolean searchNode(TreeNode node, int val) {
if (node == null) {
return false;
}
if (val == node.val) {
return true;
} else if (val < node.val) {
return searchNode(node.left, val);
} else {
return searchNode(node.right, val);
}
}
}
BinarySearchTree bst = new BinarySearchTree();
bst.insert(5);
bst.insert(2);
bst.insert(8);
bst.insert(1);
System.out.println(bst.search(2)); // 輸出結(jié)果：true，搜索值為2的節(jié)點(diǎn)
System.out.println(bst.search(10)); // 輸出結(jié)果：false，搜索值為10的節(jié)點(diǎn)8.圖（Graph）示例：
import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Queue;
class Graph {
private int vertices; // 圖中的頂點(diǎn)數(shù)
private List<List<Integer>> adjacencyList; // 鄰接表表示圖
public Graph(int vertices) {
this.vertices = vertices;
adjacencyList = new ArrayList<>(vertices);
for (int i = 0; i < vertices; i++) {
adjacencyList.add(new ArrayList<>());
}
}
public void addEdge(int source, int destination) {
adjacencyList.get(source).add(destination);
adjacencyList.get(destination).add(source);
}
public void breadthFirstSearch(int startVertex) {
boolean[] visited = new boolean[vertices];
Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
visited[startVertex] = true;
queue.offer(startVertex);
while (!queue.isEmpty()) {
int currentVertex = queue.poll();
System.out.print(currentVertex + " ");
List<Integer> neighbors = adjacencyList.get(currentVertex);
for (int neighbor : neighbors) {
if (!visited[neighbor]) {
visited[neighbor] = true;
queue.offer(neighbor);
}
}
}
}
}
Graph graph = new Graph(6);
graph.addEdge(0, 1);
graph.addEdge(0, 2);
graph.addEdge(1, 3);
graph.addEdge(2, 4);
graph.addEdge(3, 5);
graph.breadthFirstSearch(0); // 從頂點(diǎn)0開始進(jìn)行廣度優(yōu)先搜索在上面的例子中，我們創(chuàng)建了一個(gè)簡(jiǎn)單的圖，并使用鄰接表來(lái)表示圖的結(jié)構(gòu)。然后，我們實(shí)現(xiàn)了廣度優(yōu)先搜索算法來(lái)遍歷圖中的頂點(diǎn)。
9.堆（Heap）示例：
import java.util.PriorityQueue;
PriorityQueue<Integer> minHeap = new PriorityQueue<>(); // 創(chuàng)建一個(gè)最小堆
minHeap.offer(5); // 向堆中添加元素
minHeap.offer(2);
minHeap.offer(8);
minHeap.offer(1);
int minElement = minHeap.peek(); // 獲取堆頂元素（最小值）
System.out.println(minElement); // 輸出結(jié)果：1
while (!minHeap.isEmpty()) {
int currentElement = minHeap.poll(); // 彈出并移除堆頂元素
System.out.println(currentElement);
}10. 列表示例：
import java.util.ArrayList;
ArrayList<Integer> myList = new ArrayList<>();
myList.add(1); // 在列表末尾添加元素
myList.add(2);
myList.add(3);
System.out.println(myList); // 輸出結(jié)果：[1, 2, 3]
myList.remove(1); // 移除指定索引位置的元素
System.out.println(myList); // 輸出結(jié)果：[1, 3]
int element = myList.get(0); // 獲取指定索引位置的元素
System.out.println(element); // 輸出結(jié)果：1
for (int i = 0; i < myList.size(); i++) { // 遍歷列表中的元素
System.out.println(myList.get(i));
}在上面的例子中，我們使用優(yōu)先隊(duì)列實(shí)現(xiàn)了一個(gè)最小堆。我們向堆中添加一些元素，然后通過(guò)peek()方法獲取最小的元素。最后，我們使用poll()方法逐個(gè)彈出并移除堆中的元素。
這些示例代碼展示了如何使一些常見數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本用法。你可以根據(jù)實(shí)際需求對(duì)代碼進(jìn)行修改和擴(kuò)展。
