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Arraylist
和Vector
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)
class Node<E>{
E element;
Node<E> next;
public Node(E element) {
this.element = element;
this.next = null;
}
}
常见操作:
// 初始化
Node<Integer> head = null;
Node<Integer> tail = null;
//添加第一个节点
head = new Node(100);
tail = head;
//添加节点
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
Node<Integer> node = new Node(i);
tail.next = node;
tail = tail.next;
}
//顺序遍历输出
Node<Integer> current = list.head;
while (current != null) {
System.out.println(current.element);
current = current.next;
}
倒序遍历链表
public static <E> void printListRev(Node<E> head) {
//倒序遍历链表主要用了递归的思想
if (head != null) {
printListRev(head.next);
System.out.println(head.element);
}
}
单链表反转
public static <E> Node<E> revList(Node<E> head) {
//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
if (head == null) {
return null;
}
Node<E> nodeResult = null;
Node<E> nodePre = null;
Node<E> current = head;
while (current != null) {
Node<E> nextNode = current.next;
if (nextNode == null) {
nodeResult = current;
}
current.next = nodePre;
nodePre = current;
current = nextNode;
}
return nodeResult;
}
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。