java数据结构06_集合存储数据的结构

List 接口下有很多个集合,它们存储元素所采用的结构方式是不同的,这样就导致了这些集合有它们各自的特点,供给我们在不同的环境下进行使用。数据存储的常用结构有:栈、队列、数组、链表。

我们分别来了解一下:

  • ,采用该结构的集合,对元素的存取有如下的特点:
  • 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。

  • 栈的入口、出口的都是栈的顶端位置。

  • 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。

  • 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。
    在这里插入图片描述

  • 队列,采用该结构的集合,对元素的存取有如下的特点:
  • 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,安检。排成一列,每个人依次检查,只有前面的人全部检查完毕后,才能排到当前的人进行 检查。

  • 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。
    在这里插入图片描述

  • 数组,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,采用该结构的集合,对元素的存取有如下的特点:
  • 多个节点之间,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。

  • 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。

LinkedList实现了Deque和Queue接口,可以按照队列、栈和双端队列的方式进行操作。

Queue里面的方法,Queue扩展了Collection,它的主要操作有三个方法。每个操作2个方法,针对队列长度是否受限制对应是否抛异常。

方法名 描述
boolean add(E e); 在尾部添加元素 add()会在长度不够时抛出异常; offer()则不会,只返回false
boolean offer(E e); 在尾部添加元素 add()会在长度不够时抛出异常; offer()则不会,只返回false
E element(); 查看头部元素 (element, peek),返回头部元素,但不改变队列 element()会在没元素时抛出异常; peek()则返回null;
E peek(); 查看头部元素 (element, peek),返回头部元素,但不改变队列 element()会在没元素时抛出异常; peek()则返回null;
E remove(); 删除头部元素 (remove, poll),返回头部元素,并且从队列中删除 remove()会在没元素时抛出异常; poll()返回null;
E poll(); 删除头部元素 (remove, poll),返回头部元素,并且从队列中删除 remove()会在没元素时抛出异常; poll()返回null;

【示例】使用LinkedList实现队列操作

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		// 队列,先进先出
		Queue queue = new LinkedList();
		// 入队,添加尾部元素
		queue.offer(111); 
		queue.offer(222); 
		queue.offer(333); 
		queue.offer(444); 
		// 查看头部元素,如果头部元素不为null,则继续循环
		while(null != queue.peek()) {
			// 出队,删除头部元素
			System.out.println(queue.poll());
		}
	}
}

Java中有一个类Stack,用于表示栈,但这个类已经过时了。Java中没有单独的栈接口,栈相关方法包括在了表示双端队列的接口Deque中,主要有三个方法:

方法名 描述
void push(E e); 入栈,在头部添加元素,栈的空间可能是有限的,如果栈满了,会抛出异常。
E pop(); 出栈,返回头部元素,并且从栈中删除,如果栈为空,会抛出异常。
E peek(); 查看栈头部元素,不修改栈,如果栈为空,返回null。

【示例】使用LinkedList实现栈操作

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		// 栈,先进后出
		Deque deque = new LinkedList();
		// 压栈,在栈顶添加元素
		deque.push(111); 
		deque.push(222); 
		deque.push(333); 
		deque.push(444);
		// 获取栈顶元素,如果返回值不为null,则继续循环
		while(null != deque.peek()) {
			// 出栈,获取栈顶元素
			System.out.println(deque.pop());
		}
	}
}

补充:栈和队列只是双端队列的特殊情况,它们的方法都可以使用双端队列的方法替代,使用不同的名称和方法,概念上更为清晰。

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