数据结构是以某种形式将数据组织在一起的集合,它不仅存储数据,还支持访问和处理数据的操作。

线性表

逻辑结构:

线性表是最常用且最简单的一种数据结构,它是n个数据元素的有限序列。

具体实现:

实现线性表的方式一般有两种,一种是使用数组存储线性表的元素,即用一组连续的存储单元依次存储线性表的数据元素。另一种是使用链表存储线性表的元素,即用一组任意的存储单元存储线性表的数据元素(存储单元可以是连续的,也可以是不连续的)。


数组实现线性表

数组是一种大小固定的数据结构,使用连续的物理地址来存储线性表。

优劣:

  • 优点在于可以通过下标来访问或者修改元素,比较高效
  • 主要缺点在于插入和删除的花费开销较大
    比如当在第一个位置前插入一个元素,那么首先要把所有的元素往后移动一个位置。

Java实现

java.util.ArrayList 类实现了数组的特点和功能

  • Vector 的 API(函数方法) 和 ArrayList基本完全相同,不同的是他们的的内部实现。
  • Vector是线程安全类,效率低于ArrayList。
  • ArrayList 不是线程安全类,效率高于Vector。

ArrayList:动态数组,可看作自动分配数组容量的数组。ArrayList通过一个内部Object对象数组实现,并分配初始容量,当元素个数超过其容量时,会自动扩充数组。

关于ArraylistVector详见 JAVA基础 - 集合类概述


链表

链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构,数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。

  • 链表由一系列节点组成,这些节点不必在内存中相连。
  • 每个节点由数据部分Data和链部分Next,Next指向下一个节点,这样当添加或者删除时,只需要改变相关节点的Next的指向,效率很高。

链表的定义(JAVA)

  1. class Node<E>{
  2. E element;
  3. Node<E> next;
  4. public Node(E element) {
  5. this.element = element;
  6. this.next = null;
  7. }
  8. }

常见操作:

  1. // 初始化
  2. Node<Integer> head = null;
  3. Node<Integer> tail = null;
  4. //添加第一个节点
  5. head = new Node(100);
  6. tail = head;
  7. //添加节点
  8. for (int i = 1; i <= 10; i++) {
  9. Node<Integer> node = new Node(i);
  10. tail.next = node;
  11. tail = tail.next;
  12. }
  13. //顺序遍历输出
  14. Node<Integer> current = list.head;
  15. while (current != null) {
  16. System.out.println(current.element);
  17. current = current.next;
  18. }
  1. 倒序遍历链表
  2. public static <E> void printListRev(Node<E> head) {
  3. //倒序遍历链表主要用了递归的思想
  4. if (head != null) {
  5. printListRev(head.next);
  6. System.out.println(head.element);
  7. }
  8. }
  1. 单链表反转
  2. public static <E> Node<E> revList(Node<E> head) {
  3. //单链表反转 主要是逐一改变两个节点间的链接关系来完成
  4. if (head == null) {
  5. return null;
  6. }
  7. Node<E> nodeResult = null;
  8. Node<E> nodePre = null;
  9. Node<E> current = head;
  10. while (current != null) {
  11. Node<E> nextNode = current.next;
  12. if (nextNode == null) {
  13. nodeResult = current;
  14. }
  15. current.next = nodePre;
  16. nodePre = current;
  17. current = nextNode;
  18. }
  19. return nodeResult;
  20. }

Linkedlist

java.util.LinkedList 是链表在JAVA中的实现,LinkedList的 API(函数方法) 和 ArrayList基本完全相同。
详见:JAVA基础 - 集合类概述

LinkedList内部实现采用的是链表结构,访问中间元素需要将前面的元素遍历一遍,但添加删除元素无需进行大量移动操作。所以当添加删除元素频繁时应采用LinkedList。