Java基础进阶笔记 - Day03 - 第一章 数据结构
Java基础进阶笔记 - Day03 - 第一章 数据结构
系统：Win10
JDK：1.8.0_121
IDE：IntelliJ IDEA 2017.3.7
1.1 数据结构有什么用？
数据结构是计算机存储、组织数据的方式，是指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。通常情况下，精心选择的数据结构可以带来更高的运行或者存储效率。
我们常见的数据结构有：数组（Array）、栈（Stack）、队列（Queue）、链表（Linked List）、树（Tree）、图（Graph）、堆（Heap）、散列表（Hash）等
学习数据结构能够帮助我们知道程序的底层是怎么工作的，不仅限于为了编程而编程，而是让我们明白我们为什么要这样做，这个语句为什么要这样设计，能不能有更好的办法实现同一个功能。
1.2 常见的数据结构
常见的数据结构我们上面有列出来，这里我们主要学习其中的：栈、队列、数组、链表和红黑树（树的一种）
栈
- 栈（Stack）：又称堆栈，它是运算受限的线性表，其限制是仅允许在线性表的一端进行插入和删除操作，不允许在其他位置进行添加、查找、删除等操作
- 先进后出（即先存进去的元素，要在他后面进去的元素都出来后，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，先弹出上面的子弹，然后才能弹出下面的子弹
- 栈的入口、出口都是在栈的顶端位置
这里要注意两个名词：
- 压栈（入栈）：就是存元素（插入），将寄存器的数据存入栈中
- 弹栈（出栈）：就是取元素（删除），将栈顶元素复制到寄存器，然后删除栈顶元素，原栈顶底下的元素变为新的栈顶
队列
- 队列（Queue）：简称队，同堆栈一样，也是一种运算受限的线性表，其限制的是仅允许在表达一端进行插入，另一端进行删除
- 先进先出（即先存进去的元素，要先取出来，才能取后面存的元素）：例如，火车过山洞，车头先进去，车位后进去；车头先出来，车位后出来
- 队列的入口、出口各占一侧
数组
-
数组（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每个房间都有固定的编号，通过编号就可以快速找到租房子的人。
简单的来说，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点： -
查找元素快：通过索引，可以快速访问指定位置的元素
-
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
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
链表
-
链表（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，这里介绍的是单向链表
-
多个节点之间，通过地址进行连接。例如，老鹰捉小鸡时，小鸡们依次拉着上一个人，这样多个人就连在一起，被母鸡保护在后面了
-
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
-
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
红黑树
- 有序树（Ordered Tree）：树中任意节点的子结点之间有顺序关系
- 二叉树（Binary Tree）：每个节点最多含有两个子树的有序树，两边分别根据左右被称为“左子树”和“右子树”
- 二叉排序树（Binary Sort Tree）：又称二叉查找树（Binary Serach Tree），是一种具有特殊性质的二叉树
- 红黑树（Red Black Tree）：是一种自平衡的二叉查找树
二叉树的额外要求：
- 每个节点最多有两颗子树，所以二叉树中不存在度大于2的节点
- 左子树和右子树是有顺序的，次序不能任意颠倒
- 即使树中某个节点只有一颗树，也要区分它是左子树还是右子树
二叉树示例：
二叉排序树的额外要求：
- 若左子树不为空，左子树上所有节点的值均小于或等于它的根结点的值
- 若右子树不为空，右子树上所有节点的值均大于或等于它的根结点的值
- 左、右子树也分别为二叉排序树
二叉排序树示例：
红黑树的额外要求：
- 节点必须是黑色或者红色
- 根结点是黑色
- 所有叶子结点（叶子是NIL节点）都是黑色
- 每个红色节点的所有子节点都是黑色
- 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
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两倍
红黑树示例：
