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Java——》线性数据结构
- 一、数组Array
- 1、特点
- 2、优点
- 3、缺点
- 4、示例
- 二、链表
- 1、特点
- 2、分类
- 2.1 单向链表
- (1)删除节点
- (2)添加节点
- 2.2 双向链表
- (1)删除节点
- (2)添加节点
- 2.3 循环链表
- 三、队列queue
- 1、特点
- 2、数据结构演示
- 3、示例
- 四、栈stack
- 1、特点
- 2、主要操作
线性表就是数据排成像一条线的结构。
每个线性表上的数据最多只有前和后两个方向。
线性表结构:数组、链表、队列、栈
一、数组Array
数组是一种线性表数据结构。用一组连续的内存空间
,来存储一组具有固定大小的相同类型
的数据。在数组中,数据元素按照有序的方式进行排列,可以通过索引访问数组中的任意位置的元素。
1、特点
顺序存储
:按照顺序存储在连续的内存空间中类型相同
:数组中的所有元素必须是相同的数据类型索引访问
:每个元素都有一个唯一的索引,可以通过索引快速访问大小固定
:一旦定义了数组的大小,就不能改变。如果需要更大的存储空间,需要重新定义一个新的数组。
2、优点
访问速度快
:由于数组是顺序存储的,可以通过索引
直接访问数组中的元素,时间复杂度为O(1)。易于实现
:数组是一种简单的数据结构,容易实现和操作。
3、缺点
大小固定
:数组的大小是固定的,不能动态扩展
。如果需要更多的存储空间,需要重新定义一个新的数组,这会增加额外的开销。空间利用率低
:由于数组是连续的内存空间,即使某些位置没有被使用,也不能被其他数据结构使用,导致空间利用率较低。
4、示例
// 动态初始化:初始化时由程序员只指定数组长度,由系统为数组元素分配初始值
char c1[] = new char[5];// 静态初始化: 初始化时由程序员显示置顶每个数组的初始值,由系统决定数组长度
char c2[] = new char[]{'E','D','U','Y','U'};
char c3[] = {'E','D','U','Y','U'};
二、链表
数组是一种线性表数据结构。
通过指针将一组零散的内存块串联在一起。链表中的每个内存块被称为节点,每个节点除了存储数据之外,还需要记录链上的下一个节点的地址。
1、特点
- 不需要连续的内存空间
- 有指针引用
- 插入、删除数据效率高,时间复杂度为O(1)级别(只需更改指针指向即可);但是,随机访问效率低,时间复杂度O(n)级别(需要从链头至链尾进行遍历)。
- 和数组相比,内存空间消耗更大,因为每个存储数据的节点都需要额外的空间存储后继指针。
2、分类
分类 | 特点 |
---|---|
单向链表 | 节点只有一个后继指针next指向后面的节点 |
双向链表 | 节点除了有一个后继指针next指向后面的节点外,还有一个前驱指针prev指向前面的节点 |
循环链表 | 循环链表与单向链表的唯一区别是尾节点的指针指向头节点,形成一个环 |
2.1 单向链表
单向链表由节点组成,每个节点都包含下一个节点的指针,表头为空,表头的后继节点是"结点10"(数据为10的结点),“节点10"的后继结点是"节点20”(数据为20的结点)
(1)删除节点
(2)添加节点
2.2 双向链表
双链表由节点组成,每个结点中都有两个指针,分别指向直接后继和直接前驱。所以,从双向链表中的任意一个结点开始,都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。
static final class Node {// 前一个节点volatile Node prev;// 后一个节点volatile Node next;// 链表节点存储的具体数据volatile Thread thread;}
(1)删除节点
(2)添加节点
2.3 循环链表
三、队列queue
队列是一种线性表数据结构。先进先出
FIFO,后进后出
。
只允许在一端进行插入操作,而在另一端进行删除操作的线性表。
允许插入的一端称为队尾,允许删除的一端称为队头。
1、特点
先进先出
:队列中的元素遵循先进先出的原则,即最早进入队列的元素最先被删除。插入和删除操作发生在同端
:队列中的插入操作发生在队尾,删除操作发生在队头。无界队列
:队列的长度可以是任意的整数,只要内存空间足够。
2、数据结构演示
参考链接:数据结构演示地址
3、示例
package com.xiaoxian.demo;import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;public class QueueTest {public static void main(String[] args) {Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();queue.offer(3);//尾插queue.offer(6);queue.offer(9);queue.offer(12);System.out.println(queue);System.out.println(queue.peek());//访问队列头元素System.out.println(queue);System.out.println(queue.poll());//删除队列头元素System.out.println(queue);}
}
四、栈stack
栈
是一种线性表数据结构。
只能在表尾进行插入或者删除
,后进先出
。
表尾端称为栈顶(top),表头端称为栈底(bottom)。
不含元素的空表称为空栈。
1、特点
- 后进先出
- 只能在
表尾进行插入或者删除
2、主要操作
- 入栈(push):在栈顶添加一个元素。
- 出栈(pop):删除栈顶的元素并返回其值。
- 判断栈空(is_empty):检查栈是否为空。
- 获取栈顶元素(top):返回栈顶的元素值,但不删除它。