java 基础数据结构

数据结构, 需要考虑两个方面:

1. 每个元素具体的存储方法 (java中是一个对象)

2. 元素之间的关系如何实现存储 (java中也是一个对象)

另外在java中, 已经可以把跟数据结构有关的一些方法写到一个类里了.

线性表

顺序表

c语言: 借助数组实现

#define INIT_SIZE 100;
typedef struct {
int elem[INIT_SIZE];    // 用来存储数组元素
int length;                    // 当前顺序表的长度
} SqList;
// 元素之间的关系隐含在数组这种数据结构中

java语言: 也可以借用数组实现

可以直接借助 ArrayList实现.

链表

c语言:

// 结点
// 结点之间没有明确的关系, 靠一个向后的指针联系
typedef struct LNode {
int elem;    // 元素
struct LNode *next;    // 维系关系
} LNode, &LinkList;

java语言:

package DataSturcture;

public class LinkList<T> {

// node object
private class Node {

public Node() {}
public Node(T data, Node next){
this.data = data;
this.next = next;
}
/* private instance variable */
private T data;        // element;
private Node next;    // pointer, point next Node
}

public LinkList() {
header = null;
tail = null;
}

public LinkList(T element) {
header = new Node(element, null);
tail = header;
size++;
}

public int length() {
return size;
}

public T get(int index) {
return getNodeByIndex(index).data;
}

private Node getNodeByIndex(int index) {
if (index < 0 || index > size -1) {
throw new IndexOutOfBoundsException("线性表索引越界");
}

Node current = header;
for (int i=0; i<size && current != null; current=current.next) {
if (i == index) {
return current;
}
}
return null;
}

public int locate(T element) {
Node current = header;
for (int i=0; i<size && current != null; i++, current=current.next) {
if (current.data.equals(element)) {
return i;
}
}
return -1;
}

public void insert(T element, int index) {
if (index < 0 || index > size -1) {
throw new IndexOutOfBoundsException("线性表索引越界");
}
if (header == null) {
add(element);
} else {
if (index == 0) {
addAtHeader(element);
} else {
Node prev = getNodeByIndex(index - 1);
prev.next = new Node(element, prev.next);
size++;
}
}
}

public void add(T element) {
if (header == null) {
header = new Node(element, null);
} else {
Node newNode = new Node(element, null);
tail.next = newNode;
tail = newNode;
}
size++;
}

public void addAtHeader(T element) {
header = new Node(element, header);
if (tail == null) {
tail = header;
}
size++;
}

public T delete(int index) {
if (index < 0 || index > size -1) {
throw new IndexOutOfBoundsException("线性表索引越界");
}
Node del = null;
if (index == 0) {
del = header;
header = header.next;
} else {
Node prev = getNodeByIndex(index - 1);
del = prev.next;
prev.next = del.next;
del.next = null;
}
size--;
return del.data;
}

public T remove() {
return delete(size - 1);
}

public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}

public void clear() {
header = null;
tail = null;
size = 0;
}

public String toString() {
if (isEmpty()) {
return "[]";
} else {
StringBuilder sb = new StringBuilder("[");
for (Node current=header; current != null; current=current.next) {
sb.append(current.data.toString() + ", ");
}
int len = sb.length();
return sb.delete(len-2, len).append("]").toString();
}
}

/* private instance variable */
private Node header;    // header information
private Node tail;        // tail information
private int size;        // count node

}

View Code
从以上的代码中, 总结几点:

1. 功能能够独立出来的函数要独立出来, 大家一起使用, 就想cs106说得一样, 画火车时, 不要着急一节一节的话, 而是先抽象出一个车厢类, 从车头到车尾的所有车厢, 都利用这个车厢类.

2. 自顶向下得设计原则贯穿始终

双向链表与上边单链表很像, 循环链表也可以利用 tail 和 header 的指向直接进行.

另外, 可以通过 线性表List, Java 的 List 接口就代表了线性表, 线性表的两种实现是 ArrayList(数组实现) 和 LinkedList, 其中 LinkedList 是一个双向链表.

对于java 而言, 如果你想使用线性表, 那么就:

顺序表: 使用 ArrayList 直接实现.

双向链表: 使用 LinkeedList 直接实现.

栈

栈也是一种常用的数据结构, 所以java也集成了栈,

顺序栈: java.util.Stack, 普通的顺序栈, 底层是用数组实现, 这个stack是线程安全的, 在多线程环境下也可以放心使用.

链栈: java.util.LinkedList, 它不是线程安全的.

队列

Java 集合框架中提供了一个 Queue接口. 都是线程安全的.

ArrayBlockingQueue: 顺序队列

LinkedBlockingQueue: 链队列

双向队列

ArrayDeque: 代表顺序存储结构的双向队列

LinkedBlockingDeque: 代表链式存储结构的双向队列.

树和二叉树

树的父亲结点表示法

c语言实现:

/* node structure */
typedef struct TreeNode {
int elem;    // 存储元素信息
int parent;    // 存储 parrent 结点的指针
} TPN;

/* relation ship structure */
typedef struct TreeParent {
TreeNode node[MAX_TREE_SIZE];
int r;    // 根节点指针
int n;    // 当前树的结点总数
}

java语言实现:

其实原理都使一样的, java通过内部类来存储单个结点, 外部类体现结点间的关系, 即数据结构.