Struktur data dan algoritma dalam Java

Sebagai bahasa pengaturcaraan peringkat tinggi, Java boleh mengendalikan sejumlah besar data kompleks dan menghuraikan serta memprosesnya melalui struktur data dan algoritma. Dalam artikel ini, saya akan memperkenalkan beberapa konsep asas dan kaedah pelaksanaan struktur dan algoritma data Java, termasuk tatasusunan, senarai terpaut, tindanan, baris gilir, jadual cincang dan pepohon.

1. Array

Array ialah struktur data di mana unsur-unsur jenis yang sama boleh disimpan. Di Java, kita boleh menggunakan tatasusunan untuk menyimpan jenis data asas seperti int, float, double, dsb., serta jenis objek. Salah satu kelebihan utama tatasusunan ialah ia boleh diakses dengan cepat kerana setiap elemen mempunyai nilai indeks.

Kelemahan utama menggunakan tatasusunan ialah panjang tetap. Sebaik sahaja tatasusunan dibuat, saiznya tidak boleh diubah. Jika kita perlu memasukkan atau memadam elemen dalam tatasusunan, kita mesti mencipta tatasusunan baharu, menyalin semua elemen ke dalamnya, dan kemudian memasukkan atau memadamkan elemen yang diperlukan. Kerumitan masa proses ini ialah O(n).

2. Senarai terpaut

Senarai terpaut ialah struktur data yang boleh digunakan untuk menyimpan elemen data jenis yang sama. Tidak seperti tatasusunan, elemen dalam senarai terpaut tidak perlu dijarakkan rapat. Setiap elemen dipanggil nod dan mengandungi medan data yang menyimpan elemen dan penunjuk ke nod seterusnya.

Terdapat pelbagai jenis senarai terpaut, termasuk senarai terpaut tunggal, senarai terpaut dua kali dan senarai terpaut bulat. Salah satu kelebihan utama senarai terpaut ialah elemen boleh ditambah dan dialih keluar secara dinamik kerana ia tidak perlu dibungkus rapat. Kerumitan masa proses ini ialah O(1).

Kelemahan utama senarai terpaut ialah untuk operasi tertentu, seperti mengakses atau mencari elemen pada indeks tertentu, masa capaian adalah panjang kerana ia mesti mengambil masa O(n) untuk melintasi elemen dalam senarai yang dipautkan.

3. Timbunan

Timbunan ialah struktur data yang boleh digunakan untuk menyimpan dan memanipulasi data. Timbunan boleh mempunyai elemen dimasukkan dan dikeluarkan dari atasnya. Tindanan mengikut prinsip "masuk dahulu keluar dahulu", jadi struktur data ini boleh diwakili sebagai struktur data "masuk dahulu keluar terakhir" (LIFO). Oleh itu, sebelum mengalih keluar elemen dari bahagian atas tindanan, anda mesti mengalih keluar elemen atas terlebih dahulu.

Timbunan dalam Java boleh dilaksanakan menggunakan kelas terbina dalam java.util.Stack. Ia menyediakan banyak kaedah yang berbeza, seperti tolak (tolak elemen ke bahagian atas tindanan), pop (alih keluar elemen atas tindanan) dan intip (kembali elemen atas tindanan).

4. Baris gilir

Baris gilir ialah struktur data yang boleh digunakan untuk menyimpan dan memanipulasi data. Baris gilir boleh memasukkan elemen pada hujungnya dan elemen dialih keluar dari hadapannya. Barisan gilir mengikut prinsip "masuk dahulu, keluar dahulu" dan oleh itu boleh diwakili sebagai struktur data "masuk dahulu, keluar dahulu" (FIFO).

Baris gilir dalam Java boleh dilaksanakan menggunakan kelas terbina dalam java.util.Queue. Ia menyediakan banyak kaedah yang berbeza, seperti tawaran (menambah elemen pada baris gilir), tinjauan pendapat (mengalih keluar elemen dari permulaan baris gilir) dan mengintip (mengembalikan elemen pada permulaan baris gilir).

5. Jadual cincang

Jadual cincang ialah struktur data yang boleh menyimpan pasangan nilai kunci. Jadual cincang menggunakan fungsi cincang untuk memetakan nilai utama kepada indeks dalam tatasusunan, yang menjadikan capaian dan pencarian elemen jadual cincang sangat pantas. Kerumitan masa jadual cincang ialah O(1).

Jadual cincang dalam Java boleh dilaksanakan menggunakan kelas terbina dalam java.util.HashMap atau java.util.Hashtable. Mereka berbeza sedikit dalam cara ia dilaksanakan, dengan Hashtable sebagai versi selamat benang.

6. Tree

Tree ialah struktur data yang boleh menyimpan data hierarki. Pokok ialah koleksi nod dan tepi di mana setiap nod mengandungi nilai dan sifar atau lebih penunjuk kepada nod anaknya. Nod akar pokok adalah unik, manakala nod lain boleh dibahagikan kepada peringkat atasan dan bawahan.

Pokok dalam Java boleh dilaksanakan menggunakan kelas terbina dalam java.util.TreeMap dan java.util.TreeSet. Mereka menggunakan pokok binari seimbang untuk meminimumkan kerumitan masa mencari atau memasukkan dan memadam elemen. Pokok binari yang seimbang memastikan ketinggian pokok tidak melebihi O(log n).

Dalam artikel ini, kami membincangkan beberapa struktur data asas dan algoritma dalam Java, dan cara ia dilaksanakan. Apabila menulis kod Java, adalah penting untuk memahami konsep dan pelaksanaan ini kerana ia boleh menjadikan kod lebih cekap dan boleh dibaca. Jika anda ingin mengetahui lebih lanjut tentang struktur data dan algoritma, anda boleh mendapatkan buku dan tutorial dalam talian mengenai subjek ini.

Atas ialah kandungan terperinci Struktur data dan algoritma dalam Java. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!