Meningkatkan Struktur Data Java: Prinsip dan Aplikasi

Program Java yang cekap tidak dapat dipisahkan dari penggunaan struktur data yang sesuai. Artikel ini akan membincangkan beberapa struktur data yang biasa digunakan di Java dan menjelaskan secara ringkas mekanisme pelaksanaannya.

Struktur data yang biasa digunakan di Java termasuk:

1. Array: Array adalah struktur data yang paling asas, digunakan untuk menyimpan urutan unsur -unsur yang berterusan dari jenis yang sama. Kelebihannya ialah ia mempunyai kelajuan akses yang cepat (O (1)), tetapi penyisipan dan penghapusan elemen kurang efisien (O (N)) kerana unsur -unsur berikutnya perlu dipindahkan.

2. LinkedList: Senarai yang dipautkan terdiri daripada nod, setiap nod menyimpan data dan penunjuk ke nod seterusnya. Penyisipan dan penghapusan senarai yang dipautkan adalah cekap (O (1)), tetapi elemen akses rawak tidak cekap (O (N)).

3. Stack: Tumpukan mengikuti prinsip terakhir di Out First (LIFO). java.util.Stack kelas Java atau antara muka Deque (seperti ArrayDeque ) boleh melaksanakan timbunan. Biasa digunakan dalam timbunan panggilan fungsi, penilaian ekspresi, dll.

4. Baris: Baris mengikuti prinsip pertama (FIFO). Antara muka java.util.Queue Java dan Kelas LinkedList boleh melaksanakan barisan dan digunakan untuk penjadualan tugas, penimbal dan senario lain.

5. Pokok: Pokok adalah struktur hierarki yang digunakan untuk mewakili hubungan hierarki. Pokok -pokok biasa termasuk pokok binari, pokok binari yang seimbang (pokok AVL, pokok merah dan hitam), dan lain -lain. Mereka sering digunakan untuk mencari, menyusun dan menyusun data.

6. Graf: Grafik terdiri daripada nod (vertex) dan kelebihan yang menghubungkan nod. Untuk perwakilan rangkaian, hubungan, dan lain-lain, algoritma termasuk carian kedalaman pertama (DFS) dan carian lebar pertama (BFS).

7. Tetapkan: Set menyimpan unsur-unsur bukan duplikasi. Java menyediakan HashSet (berdasarkan jadual hash), TreeSet (berdasarkan pokok merah dan hitam) dan LinkedHashSet (menggabungkan ciri -ciri jadual hash dan senarai yang dipautkan).

8. Peta: Peta Kedai Pasangan Nilai Utama. Java menyediakan HashMap (berdasarkan jadual hash), TreeMap (berdasarkan pokok merah dan hitam), dan LinkedHashMap (menggabungkan ciri -ciri jadual hash dan senarai yang dipautkan).

9. Heap: Heap adalah pokok binari khas yang memenuhi sifat timbunan (contohnya, timbunan minimum: nod induk kurang daripada atau sama dengan nod kanak -kanak). Kelas PriorityQueue Java adalah berdasarkan pelaksanaan timbunan dan digunakan untuk beratur keutamaan.

10. Jadual Hash: Jadual hash menggunakan fungsi hash untuk memetakan kunci ke indeks array, membolehkan carian cepat, penyisipan dan penghapusan (purata O (1)). HashMap Java adalah pelaksanaan jadual hash.

Prinsip Pelaksanaan dan Contoh Kod:

Pelaksanaan spesifik setiap struktur data agak rumit, berikut adalah gambaran ringkas:

• Array: Gunakan jenis array terbina dalam Java secara langsung.
• Senarai Terkait: Kelas nod tersuai diperlukan, termasuk domain data dan domain penunjuk. LinkedList menyediakan enkapsulasi senarai yang dipautkan.
• Stack/Queue: Biasanya dilaksanakan berdasarkan tatasusunan atau senarai yang dipautkan. Stack dan LinkedList menyediakan antara muka yang sepadan.
• Pokok/Graf: Kelas nod tersuai dan kaedah operasi yang berkaitan diperlukan, seperti traversal, penyisipan, penghapusan, dan lain -lain. Banyak perpustakaan menyediakan pelaksanaan pokok dan graf.
• Koleksi/Pemetaan: HashSet , TreeSet , HashMap , TreeMap , dan lain -lain semuanya dilaksanakan berdasarkan jadual hash atau pokok merah dan hitam. Butiran pelaksanaan dalaman melibatkan fungsi hash, pemprosesan konflik, keseimbangan pokok, dll.
• Heap: PriorityQueue menggunakan array secara dalaman untuk mensimulasikan struktur timbunan dan mengekalkan sifat timbunan.

Memilih struktur data yang betul adalah penting untuk mengoptimumkan prestasi program. Memahami prinsip asasnya membantu pemaju menulis kod Java yang lebih cekap dan mantap. Untuk pembelajaran yang lebih mendalam, anda perlu merujuk kepada dokumen API Java dan struktur data dan buku algoritma yang berkaitan.

Atas ialah kandungan terperinci Apakah struktur data yang biasa digunakan di Java dan apakah prinsip pelaksanaan mereka?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!