5.5 数据结构和算法

Posted 2020-08-19 qkeyar

1.数据的逻辑结构：

　　1）线性结构：（只有一个开始结点和一个终端结点）

　　2）非线性结构:(一个结点有多个前驱结点和后继结点)

　　　　A: 集合：(元素之间的关系较为松散)               　　　　B: 线性结构：(元素之间存在严格的一对一的关系)

　　　　C: 树形结构：(元素之将存在严格的一对多关系)     　　  D: 网状结构: (元素之间存在多对多关系)

2.数据的存储结构:  

　　　　A:顺序结构   　　B:连接结构    　　C:索引结构    　　D:散列结构

　　对JAVA的集合的理解是相对于数组。数组是大小固定的，并且同一个数组只能存放类型一样的数据（基本类型/引用类型）；JAVA集合可以存储和操作数目不固定的一组数据。

　　所有的JAVA集合都位于 java.util包中，JAVA集合只能存放引用类型的的数据，不能存放基本数据类型。

JAVA集合主要分为三种类型：　　Set(集)　　List(列表)　　Map(映射)

• List         =  排成一长队的小猪
• Map       =  放在一个个，有房间号的屋子里面的一群小猪
• Set         =  一群小猪贴上号，然后赶到一个猪圈里

Collection 接口

　　Collection是最基本的集合接口，声明了适用于JAVA集合（只包括Set和List，Map没有）的通用方法。

Collection接口的方法：  （有一个工具类 Collections）

• 　　boolean  add(Object o) :      向集合中加入一个对象的引用
• 　　void  clear() :               删除集合中所有的对象，即不再持有这些对象的引用
• 　　boolean  isEmpty() :         判断集合是否为空
• 　　boolean  contains(Object o):   判断集合中是否持有特定对象的引用
• 　　Iterartor  iterator() :          返回一个Iterator对象，可以用来遍历集合中的元素
• 　　boolean  remove(Object o):    从集合中删除一个对象的引用
• 　　Object[]  toArray() :          返回一个数组，该数组中包括集合中的所有元素

Iterator接口声明了如下方法：

• 　　hasNext():  判断集合中元素是否遍历完毕（即是否还有下一个元素），如果没有，就返回true
• 　　next() :     返回下一个元素
• 　　remove():   从集合中删除上一个有next()方法返回的元素。

Set 的用法：

　　存放的是对象的引用，没有重复对象

　　Set set=new HashSet();                     
　　String s1=new String("hello"); 　　
　　String s2=s1;   String s3=new String("world");　　
　　set.add(s1); 　　
　　set.add(s2);　　
　　set.add(s3);
　　System.out.println(set.size());//打印数目 为 2。

 

　　Set 的 add()方法是如何判断对象是否已经存放在集合中？

　　 通过迭代器，遍历比较。

• HashSet : 为快速查找设计的Set。存入HashSet的对象必须定义hashCode()。
• TreeSet : 保存次序的Set, 底层为树结构。使用它可以从Set中提取有序的序列。
• LinkedHashSet : 具有HashSet的查询速度，且内部使用链表维护元素的顺序(插入的次序)。于是在使用迭代器遍历Set时，结果会按元素插入的次序显示。

List(列表)：

　　List的特征是其元素以线性方式存储，集合中可以存放重复对象。　　List 的 get(int index) 方法放回集合中由参数index指定的索引位置的对象，下标从“0” 开始。

最基本的两种检索集合中的所有对象的方法：

1: 用for循环和get()方法：                     2: 使用 迭代器（Iterator）:
　　for(int i=0; I < size; i++){                Iterator it = list.iterator();
　　    System.out.println(list.get(i));        while(it.hashNext){
　　}                                                System.out.println(it.next);
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 }

 

List接口下一共实现了三个类：ArrayList（Java1.2才有），Vector（Java1.0就有），LinkedList。

• LinkedList采用链表数据结构，它一般主要用在保持数据的插入顺序的时候。插入和删除速度快，访问速度慢。
• ArrayList和Vector都是用数组实现的，用于对元素进行随机访问，主要有这么三个区别：

1. 1.  Vector是多线程安全的，而ArrayList不是，这个可以从源码中看出，Vector类中的方法很多有synchronized进行修饰，这样就导致了Vector在效率上无法与ArrayList相比；
   2.  两个都是采用的线性连续空间存储元素，但是当空间不足的时候，两个类的增加方式是不同的：Vector增加原来空间的一倍，ArrayList增加原来空间的50%。
   3. Vector可以设置增长因子，而ArrayList不可以，最开始看这个的时候，我没理解什么是增量因子，不过通过对比一下两个源码理解了这个，先看看两个类的构造方法：

ArrayList有三个构造方法：

public ArrayList(int initialCapacity)        // 构造一个具有指定初始容量的空列表。  
public ArrayList()                      // 构造一个初始容量为10的空列表。  
public ArrayList(Collection<? extends E> c) // 构造一个包含指定 collection 的元素的列表  

Vector有四个构造方法：

public Vector()                          //使用指定的初始容量和等于零的容量增量构造一个空向量。  
public Vector(int initialCapacity)            //构造一个空向量，使其内部数据数组的大小，其标准容量增量为零。  
public Vector(Collection<? extends E> c)     //构造一个包含指定 collection 中的元素的向量  
public Vector(int initialCapacity,int capacityIncrement)   //使用指定的初始容量和容量增量构造一个空的向量 
/*
Vector比Arraylist多一个构造方法，capacityIncrement就是容量增长，即增长因子，ArrayList中是没有的。 
扩容时，如果容量增量初始化的不是0，即使用的第四个构造方法进行的初始化，那么扩容的容量就是原来的容量加上容量增量的值；如果没有设置容量增量，那么扩容后的容量就是原来容量的二倍。
*/

Map(映射)：

　　是一种把键对象和值对象映射的集合，它的每一个元素都包含一对键对象和值对象。

　　Map没有继承于Collection接口。从Map集合中检索元素时，只要给出键，就会返回对应的值对象。

Map 的常用方法：

　　1 添加，删除操作： put()   remove( )   putAll(Map t)   clear()

　　2 查询操作： get(Object key): 获得与关键字key相关的值

　　Map集合中的键不允许重复，也就说，任意两个键对象通过equals()方法比较的结果都是false。但是可以将任意多个键独享映射到同一个值对象上。

• HashMap : Map基于散列表的实现。插入和查询“键值对”的开销是固定的。可以通过构造器设置容量capacity和负载因子load factor，以调整容器的性能。
• LinkedHashMap : 类似于HashMap，但是迭代遍历它时，取得“键值对”的顺序是其插入次序，或者是最近最少使用(LRU)的次序。只比HashMap慢一点。而在迭代访问时发而更快，因为它使用链表维护内部次序。
• TreeMap : 基于红黑树数据结构的实现。查看“键”或“键值对”时，它们会被排序(次序由Comparabel或Comparator决定)。TreeMap的特点在于，你得到的结果是经过排序的。TreeMap是唯一的带有subMap()方法的Map，它可以返回一个子树。
• WeakHashMao : 弱键(weak key)Map，Map中使用的对象也被允许释放: 这是为解决特殊问题设计的。如果没有map之外的引用指向某个“键”，则此“键”可以被垃圾收集器回收。
• IdentifyHashMap : 使用==代替equals()对“键”作比较的hash map。专为解决特殊问题而设计。

# Android开发中高效的数据结构用SparseArray代替HashMap

　　SparseArray是android提供的一个工具类，它可以用来替代hashmap进行对象的存储，其内部实现了一个矩阵压缩算法，很适合存储稀疏矩阵的。其内部实现了压缩算法，可以进行矩阵压缩，大大减少了存储空间，节约内存。此外它的查找算法是二分法，提高了查找的效率。

　　List按对象进入的顺序保存对象，不做排序或编辑操作。Set对每个对象只接受一次，并使用自己内部的排序方法(通常，你只关心某个元素是否属于Set,而不关心它的顺序--否则应该使用List)。Map同样对每个元素保存一份，但这是基于"键"的，Map也有内置的排序，因而不关心元素添加的顺序。如果添加元素的顺序对你很重要，应该使用 LinkedHashSet或者LinkedHashMap.