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对于同一个数据结构来说,底层实现的不同往往会呈现出不同的时间复杂度。以数组为例:
. | 普通数组实现 | 顺序数组实现 | 二分搜索树(平衡) |
---|---|---|---|
插入 | O(1) | O(n) | O(logn) |
查找 | O(n) | O(logn) | O(logn) |
删除 | O(n) | O(n) | O(logn) |
1. 动态数组
对于一个基于Java E[]实现的动态数组Array来说,它的时间复杂度如下:
- 增:O(n)
- 删:O(n)
- 改:已知索引 O(1);未知索引 O(n)
- 查:已知索引 O(1);未知索引 O(n)
- resize:通过均摊复杂度分析得 O(1)
2. 数组栈
对于一个基于动态数组Array实现的数组栈ArrayStack来说,它的时间复杂度如下:
- void push(E): O(1) 均摊
- E pop(): O(1) 均摊
- E peek(): O(1)
- int getSize(): O(1)
- boolean isEmpty(): O(1)
3. 数组队列
对于一个基于动态数组Array实现的数组队列ArrayQueue来说,它的时间复杂度如下:
- void enqueue(E): O(1) 均摊
- E dequeue(): O(n)
- E front(): O(1)
- int getSize(): O(1)
- boolean isEmpty(): O(1)
4. 循环数组队列
对于一个基于Java E[]实现的循环队列LoopQueue来说,它的时间复杂度如下:
- void enqueue(E): O(1) 均摊
- E dequeue(): O(1) 均摊
- E front(): O(1)
- int getSize(): O(1)
- boolean isEmpty(): O(1)
数组和链表
数组最大的优点:支持随机访问、快速查询。
数组最好用于索引有语义的情况。
链表最大的优点:动态。
链表不适合用于索引有语义的情况。
5. 链表
- 增:O(n)
- 删:O(n)
- 改:O(n)
- 查:O(n)
链表不适合修改操作;
如果只对链表头进行增删查操作:O(1)
6. 链表栈
- 与数组栈各操作的时间复杂度上是同一量级 O(1)。
- 时间上的差异可能在于:数组栈在分配空间方面;链表栈在new寻找内存空间方面。
7. 链表队列
- 与数组队列各操作的时间复杂度上是同一量级 O(1)。
- 特别的,链表的head容易做增、删操作,而tail只容易做增操作,故tail端入队,head端出队。
链表是天然的递归结构。递归调用是有代价的:函数调用+系统栈空间。
递归函数的调试:添加一个递归深度变量depth作为函数参数。
8. 双链表
9. 循环链表
10. 数组链表
11. 集合
. | LinkedListSet | BSTreeSet | BSTreeSet最优 | BSTreeSet最差 |
---|---|---|---|---|
增add | O(n) | O(h) | O(logn) | O(n) |
查contains | O(n) | O(h) | O(logn) | O(n) |
删remove | O(n) | O(h) | O(logn) | O(n) |
基于搜索树的实现:有序集合
基于哈希表的实现:无序集合
多重集合:集合中的元素可以重复