java进阶 03

数据结构

1.数据存储的常用结构有：栈、队列、数组、链表和红黑树。

栈

1.stack,又称堆栈，它是运算受限的线性表，其限制是仅允许在标的一端进行插入和删除操作，不允许在其他任何位置进行添加、查找、删除等操作。
2.采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：
（1）先进后出（即存进去的元素，要在后它后面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，子弹压进弹夹，先压进去的子弹在下面，后压进去的子弹在上面，当开枪时，先弹出上面的子弹，然后才能弹出下面的子弹。
(2)栈的入口、出口的都是栈的顶端位置.
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注：
（1）压栈：就是存元素。即，把元素存储到栈的顶端位置，栈中已有元素依次向栈底方向移动一个位置。
（2）弹栈：就是取元素。即，把栈的顶端位置元素取出，栈中已有元素依次向栈顶方向移动一个位置。

队列

1.queue,简称队，它同堆栈一样，也是一种运算受限的线性表，其限制是仅允许在表的一端进行插入，而在表的另一端进行删除。
2.采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：
（1）先进先出（即，存进去的元素，要在后它前面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，小火车过山洞，车头先进去，车尾后进去；车头先出来，车尾后出来。
（2）队列的入口、出口各占一侧。例如，下图中的左侧为入口，右侧为出口。
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数组

1.Array,是有序的元素序列，数组是在内存中开辟一段连续的空间，并在此空间存放元素。就像是一排出租屋，有100个房间，从001到100每个房间都有固定编号，通过编号就可以快速找到租房子的人。
2.采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：
（1）查找元素快：通过索引，可以快速访问指定位置的元素。
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(2)增删元素慢:
指定索引位置增加元素：需要创建一个新数组，将指定新元素存储在指定索引位置，再把原数组元素根据索引，复制到新数组对应索引的位置。如下图:

指定索引位置删除元素：需要创建一个新数组，把原数组元素根据索引，复制到新数组对应索引的位置，原数组中指定索引位置元素不复制到新数组中。如下图:
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链表

1.linked list,由一系列结点node（链表中每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时i动态生成。每个结点包括两个部分：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域。我们常说的链表结构有单向链表与双向链表。

单向链表

1.采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：
（1）多个结点之间，通过地址进行连接。例如，多个人手拉手，每个人使用自己的右手拉住下个人的左手，依次类推，这样多个人就连在一起了。
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（2）查找元素慢：想查找某个元素，需要通过连接的节点，依次向后查找指定元素。
（3）增删元素快：
增加元素：只需要修改连接下个元素的地址即可。

删除元素：只需要修改连接下个元素的地址即可。
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红黑树

1.二叉树：binary tree ,是每个结点不超过2的有序树（tree）。
2.二叉树是每个节点最多有两个子树的树结构。顶上的叫根结点，两边被称作“左子树”和“右子树”。
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3.红黑树本身就是一颗二叉查找树，将节点插入后，该树仍然是一颗二叉查找树。也就意味着，树的键值仍然是有序的。
4.红黑树的约束:
（1）节点可以是红色的或者黑色的
（2）根节点是黑色的
（3）叶子节点(特指空节点)是黑色的
（4）每个红色节点的子节点都是黑色的
（5）任何一个节点到其每一个叶子节点的所有路径上黑色节点数相同.
5.红黑树的特点:速度特别快,趋近平衡树,查找叶子元素最少和最多次数不多于二倍。

List集合

1.List接口特点：
（1）它是一个元素存取有序的集合。例如，存元素的顺序是11、22、33。那么集合中，元素的存储就是按照11、 22、33的顺序完成的）。
（2）它是一个带有索引的集合，通过索引就可以精确的操作集合中的元素（与数组的索引是一个道理）。
（3）集合中可以有重复的元素，通过元素的equals方法，来比较是否为重复的元素。

List接口中常用方法

1.List作为Collection集合的子接口，继承了Collection接口中的全部方法，还增加了一些根据元素索引来操作集合的特有方法，如下：
（1）public void add(int index, E element) : 将指定的元素，添加到该集合中的指定位置上。
（2）public E get(int index) :返回集合中指定位置的元素。
（3）public E remove(int index) : 移除列表中指定位置的元素, 返回的是被移除的元素。
（4）public E set(int index, E element) :用指定元素替换集合中指定位置的元素,返回值的更新前的元素。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ListDemo {
    public static void main(String[] args) {
    // 创建List集合对象
        List<String> list = new ArrayList<String>();
    // 往 尾部添加 指定元素
        list.add("你");
        list.add("我");
        list.add("他");
        System.out.println(list);
    // add(int index,String s) 往指定位置添加
        list.add(1,"你们");
        System.out.println(list);
    // String remove(int index) 删除指定位置元素 返回被删除元素
    // 删除索引位置为2的元素
        System.out.println("删除索引位置为2的元素");
        System.out.println(list.remove(2));
        System.out.println(list);
    // String set(int index,String s)
    // 在指定位置 进行 元素替代（改）
    // 修改指定位置元素
        list.set(0, "我们");
        System.out.println(list);
    // String get(int index) 获取指定位置元素
    // 跟size() 方法一起用 来 遍历的
        for(int i = 0;i<list.size();i++){
            System.out.println(list.get(i));
        }
    //复习增强for
        for (String string : list) {
            System.out.println(string);
        }
    }
}

运行结果：
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List的子类

1.ArrayList集合：java.util.ArrayList 集合数据存储的结构是数组结构。元素增删慢，查找快，由于日常开发中使用最多的功能为查询数据、遍历数据，所以 ArrayList 是最常用的集合。
2. LinkedList集合：java.util.LinkedList 集合数据存储的结构是链表结构。方便元素添加、删除的集合。
3.LinkedList是一个双向链表：
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4.LinkedList方法：
public void addFirst(E e) :将指定元素插入此列表的开头。
public void addLast(E e) :将指定元素添加到此列表的结尾。
public E getFirst() :返回此列表的第一个元素。
public E getLast() :返回此列表的最后一个元素。
public E removeFirst() :移除并返回此列表的第一个元素。
public E removeLast() :移除并返回此列表的最后一个元素。
public E pop() :从此列表所表示的堆栈处弹出一个元素。
public void push(E e) :将元素推入此列表所表示的堆栈。
public boolean isEmpty() ：如果列表不包含元素，则返回true。

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import java.util.LinkedList;

public class LinkedListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> link = new LinkedList<String>();
//添加元素
        link.addFirst("abc1");
        link.addFirst("abc2");
        link.addFirst("abc3");
        System.out.println(link);
// 获取元素
        System.out.println(link.getFirst());
        System.out.println(link.getLast());
       
// 删除元素
        System.out.println(link.removeFirst());
        System.out.println(link.removeLast());
        while (!link.isEmpty()) { //判断集合是否为空
            System.out.println(link.pop()); //弹出集合中的栈顶元素
        }
        System.out.println(link);
    }
}

输出结果：
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Set接口

Set 接口中元素无序，并且都会以某种规则保证存入的元素不出现重复。
2.Set 集合有多个子类，介绍其中的 java.util.HashSet 、 java.util.LinkedHashSet 这两个集合。

HashSet集合

1.java.util.HashSet 是 Set 接口的一个实现类，它所存储的元素是不可重复的，并且元素都是无序的(即存取顺序不一致)。
2.HashSet 是根据对象的哈希值来确定元素在集合中的存储位置，因此具有良好的存取和查找性能。保证元素唯一性的方式依赖于： hashCode 与 equals 方法。

HashSet集合存储数据的结构（哈希表）

1.哈希表是由数组+链表+红黑树（JDK1.8增加了红黑树部分）实现的。
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存储流程图：

HashSet存储自定义类型元素

1.给HashSet中存放自定义类型元素时，需要重写对象中的hashCode和equals方法，建立自己的比较方式，才能保证HashSet集合中的对象唯一。

public class LinkedHashSetDemo {
public static void main(String[] args) {
Set<String> set = new LinkedHashSet<String>();
set.add("bbb");
set.add("aaa");
set.add("abc");
set.add("bbc");
Iterator<String> it = set.iterator();
while (it.hasNext()) {
System.out.println(it.next());
}
}
}

结果：
bbb
aaa
abc
bbc

LinkedHashSet

1.在HashSet下面有一个子类 java.util.LinkedHashSet ，它是链表和哈希表组合的一个数据存储结构。

可变参数

1.JDK1.5以后。出现了简化操作。… 用在参数上，称之为可变参数。

修饰符 返回值类型 方法名(参数类型... 形参名){ }

2.代码演示：

public class ChangeArgs {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = { 1, 4, 62, 431, 2 };
int sum = getSum(arr);
System.out.println(sum);
// 6 7 2 12 2121
// 求 这几个元素和 6 7 2 12 2121
int sum2 = getSum(6, 7, 2, 12, 2121);
System.out.println(sum2);
}
/*
* 完成数组 所有元素的求和 原始写法
public static int getSum(int[] arr){
int sum = 0;
for(int a : arr){
sum += a;
}
return sum;
}
*/
//可变参数写法
public static int getSum(int... arr) {
int sum = 0;
for (int a : arr) {
sum += a;
}
return sum;
}
}

Collections

1.java.utils.Collections 是集合工具类，用来对集合进行操作。部分方法如下：
public static <T> boolean addAll(Collection<T> c, T... elements) :往集合中添加一些元素。
public static void shuffle(List<?> list) 打乱顺序 :打乱集合顺序。
public static <T> void sort(List<T> list) :将集合中元素按照默认规则排序。
public static <T> void sort(List<T> list，Comparator<? super T> ) :将集合中元素按照指定规则排序。
2.代码演示：

public class CollectionsDemo {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
//原来写法
//list.add(12);
//list.add(14);
//list.add(15);
//list.add(1000);
//采用工具类 完成 往集合中添加元素
Collections.addAll(list, 5, 222, 1，2);
System.out.println(list);
//排序方法
Collections.sort(list);
System.out.println(list);
}
}

结果：
[5, 222, 1, 2]
[1, 2, 5, 222]

Comparator比较器

1.默认的规则排序：AVA中提供了两种比较实现的方式。
一种是比较死板的采用 java.lang.Comparable 接口去实现。
一种是灵活的当我需要做排序的时候在去选择的 java.util.Comparator 接口完成。
3.public static <T> void sort(List<T> list，Comparator<? super T> ) 方法灵活的完成，这个里面就涉及到了 Comparator这个接口，位于位于java.util包下，排序是comparator能实现的功能之一,该接口代表一个比较器，比较器具有可比性！顾名思义就是做排序的，通俗地讲需要比较两个对象谁排在前谁排在后，那么比较的方法就是：
public int compare(String o1, String o2) ：比较其两个参数的顺序。如果要按照升序排序，则o1 小于o2，返回（负数），相等返回0，01大于02返回（正数）如果要按照 降序排序则o1 小于o2，返回（正数），相等返回0，01大于02返回（负数）
操作如下:

public class CollectionsDemo3 {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("cba");
list.add("aba");
list.add("sba");
list.add("nba");
//排序方法 按照第一个单词的降序
Collections.sort(list, new Comparator<String>() {
@Override
public int compare(String o1, String o2) {
return o2.charAt(0) ‐ o1.charAt(0);
}
});
System.out.println(list);
}
}

Comparable和Comparator两个接口的区别。

1.Comparable：强行对实现它的每个类的对象进行整体排序。这种排序被称为类的自然排序，无需指定比较器。
2.Comparator：强行对某个对象进行整体排序，允许在排序顺序上实现精确控制。