浅谈Java数据结构和算法

Posted 2020-09-30 技术专家

今天的突然看集合底层的时候发现了好多算法和数据结构。再次就比较一下和汇总一下。

数据结构分类：线性结构和非线性结构

问题一：

什么是线性和非线性；

我个人的理解是：数据结构中线性结构指的是数据元素之间存在着“一对一”的线性关系的数据结构；

线性结构包括：数组，链表，队列，栈；

非线性结构包括：树，图，表；

详解：

一.线性结构

1.数组

特点：我们都知道数组中的元素在内存中连续存储的，可以根据是下标快速访问元素，因此，查询速度很快，然而插入和删除时，需要对元素移动空间，比较慢。

数组使用场景：频繁查询，很少增加和删除的情况。

2.链表

特点：元素可以不连续内存中，是以索引将数据联系起来的，当查询元素的时候需要从头开始查询，所以效率比较低，然而添加和删除的只需要修改索引就可以了

使用场景：少查询，需要频繁的插入或删除情况

3.队列

特点：先进先出，

使用场景：多线程阻塞队列管理非常有用

4.栈

特点：先进后出，就像一个箱子，

使用场景：实现递归以及表示式

5.数组与链表的区别

数组连续，链表不连续（从数据存储形式来说）

数组内存静态分配，链表动态分配

数组查询复杂度0（1），链表查询复杂度O(n)

数组添加或删除，复杂度o（n）,链表添加删除，复杂度O（1）

数组从栈中分配内存。链表从堆中分配内存。

 

二。算法分类：

1）插入排序（直接插入排序、希尔排序） 

2）交换排序（冒泡排序、快速排序） 

3）选择排序（直接选择排序、堆排序） 

4）归并排序 

5）分配排序（基数排序）

所需辅助空间最多：归并排序 

所需辅助空间最少：堆排序 

平均速度最快：快速排序 

不稳定：快速排序，希尔排序，堆排序。 

 1.直接插入排序 

（1）基本思想：在要排序的一组数中，假设前面(n-1)[n>=2] 个数已经是排 

好顺序的，现在要把第n 个数插到前面的有序数中，使得这 n个数 

也是排好顺序的。如此反复循环，直到全部排好顺序。 

/** 
     * 插入排序法 
     *  
     * @param datas 
     */  
    public static int[] sortInsert(int[] datas) {  
        for (int i = 1; i < datas.length; i++) {  
            int j = i - 1;  
            AlgorithmUtil.temp = datas[i];  
            for (; j >= 0 && AlgorithmUtil.temp < datas[j]; j--) {  
                datas[j + 1] = datas[j];  
            }  
            datas[j + 1] = AlgorithmUtil.temp;  
        }  
        return datas;  
    }  

 

2.简单选择排序 

（1）基本思想：在要排序的一组数中，选出最小的一个数与第一个位置的数交换； 

然后在剩下的数当中再找最小的与第二个位置的数交换，如此循环到倒数第二个数和最后一

个数比较为止。 

 /** 
     * 选择排序 
     *  
     * @return 
     */  
    public static int[] sortSelect(int[] datas) {  
        for (int i = 0; i < datas.length; i++) {  
            int index = i;  
            for (int j = i + 1; j < datas.length; j++) {  
                if (datas[j] < datas[index])  
                    index = j;  
            }  
            if (i != index)  
                AlgorithmUtil.swap(datas, i, index);  
        }  
        return datas;  
    }  

3.冒泡排序

（1）基本思想：在要排序的一组数中，对当前还未排好序的范围内的全部数，自上而下对

相邻的两个数依次进行比较和调整，让较大的数往下沉，较小的往上冒。即：每当两相邻的

数比较后发现它们的排序与排序要求相反时，就将它们互换。

 /** 
     * 冒泡排序 
     *  
     * @return 
     */  
    public static int[] sortBubble(int[] datas) {  
        for (int i = 0; i < datas.length - 1; i++) {  
            for (int j = 0; j < datas.length - 1 - i; j++) {  
                if (datas[j] > datas[j + 1])  
                    AlgorithmUtil.swap(datas, j, j + 1);  
            }  
        }  
        return datas;  
    }  

4.快速排序

（1）基本思想：选择一个基准元素,通常选择第一个元素或者最后一个元素,通过一趟扫描，

将待排序列分成两部分,一部分比基准元素小,一部分大于等于基准元素,此时基准元素在其

排好序后的正确位置,然后再用同样的方法递归地排序划分的两部分。

  /** 
     * 快速排序；分割数组 
     *  
     * @param datas 
     */  
    public static int QuickPartition(int[] datas, int left, int right) {  
        int pivot = datas[left];  
        while (left < right) {  
            while (left < right && datas[right] >= pivot)  
                --right;  
            datas[left] = datas[right]; // 将比枢轴小的元素移到低端，此时right位相当于空，等待低位比pivotkey大的数补上  
            while (left < right && datas[left] <= pivot)  
                ++left;  
            datas[right] = datas[left]; // 将比枢轴大的元素移到高端，此时left位相当于空，等待高位比pivotkey小的数补上  
        }  
        datas[left] = pivot; // 当left == right，完成一趟快速排序，此时left位相当于空，等待pivotkey补上  
        return left;  
    }  
  
    /** 
     * 快速排序；递归返回数组 
     *  
     * @param datas 
     */  
    public static int[] sortQuick(int[] datas, int left, int right) {  
        if (left < right) {  
            int data = QuickPartition(datas, left, right);  
            sortQuick(datas, left, data - 1);  
            sortQuick(datas, data + 1, right);  
        }  
        return datas;  
    }  

 

1.冒泡算法，2.选择算法，3.快速算法。4.插入算法，5.希尔算法，6.堆算法

 

public class AlgorithmUtil {  

public static int temp,index = 0;  

/** 
 * 临时值交换 
 *  
 * @param datas 
 *            数组 
 * @param i 
 * @param j 
 */  
public static void swap(int[] datas, int i, int j) {  
    temp = datas[i];  
    datas[i] = datas[j];  
    datas[j] = temp;  
}  

/** 
 * 扩充数组长度 
 *  
 * @param datas 
 * @param value 
 * @return 
 */  
public static int[] expandArray(int[] datas, int value) {  
    if (datas.length <= index) {  
        int[] arrays = new int[datas.length * 2];  
        System.arraycopy(datas, 0, arrays, 0, datas.length);  
        datas = arrays;  
    }  
    datas[index] = value;  
    index++;  
    return datas;  
}  
}  

 

目前记住。会冒泡。插入。选择。快速。算法。