最近在整理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面的知識, 系統(tǒng)化看了下Java中常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu), 突發(fā)奇想用動畫來繪制數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)過程.

主要基于jdk8, 可能會有些特性與jdk7之前不相同, 例如LinkedList LinkedHashMap中的雙向列表不再是回環(huán)的.

HashMap中的單鏈表是尾插, 而不是頭插入等等, 后文不再贅敘這些差異, 本文目錄結(jié)構(gòu)如下:

LinkedList

經(jīng)典的雙鏈表結(jié)構(gòu), 適用于亂序插入, 刪除. 指定序列操作則性能不如ArrayList, 這也是其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)決定的.

add(E) / addLast(E)

add(index, E)

這邊有個小的優(yōu)化, 他會先判斷index是靠近隊頭還是隊尾, 來確定從哪個方向遍歷鏈入.

1if(index < (size >>1)) {

2?Node?x = first;

3?for(inti =0; i < index; i++)

4?x = x.next;

5?returnx;

6}else{

7?Node?x = last;

8?for(inti = size -1; i > index; i--)

9?x = x.prev;

10?returnx;

11}

靠隊尾

get(index)

也是會先判斷index, 不過性能依然不好, 這也是為什么不推薦用for(int i = 0; i < lengh; i++)的方式遍歷linkedlist, 而是使用iterator的方式遍歷.

remove(E)

ArrayList

底層就是一個數(shù)組, 因此按序查找快, 亂序插入, 刪除因為涉及到后面元素移位所以性能慢.

add(index, E)

擴容

一般默認容量是10, 擴容后, 會length*1.5.

remove(E)

循環(huán)遍歷數(shù)組, 判斷E是否equals當(dāng)前元素, 刪除性能不如LinkedList.

Stack

經(jīng)典的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu), 底層也是數(shù)組, 繼承自Vector, 先進后出FILO, 默認new Stack()容量為10, 超出自動擴容.

push(E)

pop()

后綴表達式

Stack的一個典型應(yīng)用就是計算表達式如 9 + (3 - 1) * 3 + 10 / 2, 計算機將中綴表達式轉(zhuǎn)為后綴表達式, 再對后綴表達式進行計算.

中綴轉(zhuǎn)后綴

數(shù)字直接輸出

棧為空時，遇到運算符，直接入棧

遇到左括號, 將其入棧

遇到右括號, 執(zhí)行出棧操作，并將出棧的元素輸出，直到彈出棧的是左括號，左括號不輸出。

遇到運算符(加減乘除)：彈出所有優(yōu)先級大于或者等于該運算符的棧頂元素，然后將該運算符入棧

最終將棧中的元素依次出棧，輸出。

計算后綴表達

遇到數(shù)字時，將數(shù)字壓入堆棧

遇到運算符時，彈出棧頂?shù)膬蓚€數(shù)，用運算符對它們做相應(yīng)的計算, 并將結(jié)果入棧

重復(fù)上述過程直到表達式最右端

運算得出的值即為表達式的結(jié)果

隊列

與Stack的區(qū)別在于, Stack的刪除與添加都在隊尾進行, 而Queue刪除在隊頭, 添加在隊尾.

ArrayBlockingQueue

生產(chǎn)消費者中常用的阻塞有界隊列, FIFO.

put(E)

put(E) 隊列滿了

1final ReentrantLocklock=this.lock;

2lock.lockInterruptibly();

3try{

4?while(count == items.length)

5?notFull.await();

6?enqueue(e);

7}finally{

8?lock.unlock();

9}

take()

當(dāng)元素被取出后, 并沒有對數(shù)組后面的元素位移, 而是更新takeIndex來指向下一個元素.

takeIndex是一個環(huán)形的增長, 當(dāng)移動到隊列尾部時, 會指向0, 再次循環(huán).

1privateEdequeue(){

2// assert lock.getHoldCount() == 1;

3// assert items[takeIndex] != null;

4finalObject[] items =this.items;

5@SuppressWarnings("unchecked")

6E x = (E) items[takeIndex];

7items[takeIndex] =null;

8if(++takeIndex == items.length)

9?takeIndex =0;

10count--;

11if(itrs !=null)

12?itrs.elementDequeued();

13notFull.signal();

14returnx;

15}

HashMap

最常用的哈希表, 面試的童鞋必備知識了, 內(nèi)部通過數(shù)組 + 單鏈表的方式實現(xiàn). jdk8中引入了紅黑樹對長度 > 8的鏈表進行優(yōu)化, 我們另外篇幅再講.

put(K, V)

put(K, V) 相同hash值

resize 動態(tài)擴容

當(dāng)map中元素超出設(shè)定的閾值后, 會進行resize (length * 2)操作, 擴容過程中對元素一通操作, 并放置到新的位置.

具體操作如下:

在jdk7中對所有元素直接rehash, 并放到新的位置.

在jdk8中判斷元素原h(huán)ash值新增的bit位是0還是1, 0則索引不變, 1則索引變成"原索引 + oldTable.length".

1//定義兩條鏈

2//原來的hash值新增的bit為0的鏈，頭部和尾部

3Node?loHead =null, loTail =null;

4//原來的hash值新增的bit為1的鏈，頭部和尾部

5Node?hiHead =null, hiTail =null;

6Node?next;

7//循環(huán)遍歷出鏈條鏈

8do{

9next = e.next;

10if((e.hash & oldCap) ==0) {

11?if(loTail ==null)

12?loHead = e;

13?else

14?loTail.next = e;

15?loTail = e;

16}

17else{

18?if(hiTail ==null)

19?hiHead = e;

20?else

21?hiTail.next = e;

22?hiTail = e;

23}

24}while((e = next) !=null);

25//擴容前后位置不變的鏈

26if(loTail !=null) {

27loTail.next =null;

28newTab[j] = loHead;

29}

30//擴容后位置加上原數(shù)組長度的鏈

31if(hiTail !=null) {

32hiTail.next =null;

33newTab[j + oldCap] = hiHead;

34}

LinkedHashMap

繼承自HashMap, 底層額外維護了一個雙向鏈表來維持數(shù)據(jù)有序. 可以通過設(shè)置accessOrder來實現(xiàn)FIFO(插入有序)或者LRU(訪問有序)緩存.

put(K, V)

get(K)

accessOrder為false的時候, 直接返回元素就行了, 不需要調(diào)整位置.?

accessOrder為true的時候, 需要將最近訪問的元素, 放置到隊尾.

removeEldestEntry 刪除最老的元素

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的图解Java常用数据结构的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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