Java常用的資料結構有哪些？深入解析Java資料結構

Java是一種廣泛使用的程式語言，在開發過程中，資料結構是不可或缺的一部分。數據結構有助於組織和管理數據，提高程序的執行效率。在Java中，常用的資料結構包括陣列、鍊錶、堆疊、佇列、樹、圖等。本文將深入解析這些常用的Java資料結構，並提供具體的程式碼範例。

一、陣列（Array）
陣列是一種線性資料結構，它可以儲存相同類型的元素。在Java中，可以使用以下方式宣告和初始化一個陣列：

int[] arr = new int[5]; // 声明一个长度为5的整型数组
int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5}; // 声明并初始化一个整型数组

陣列的元素可以透過下標訪問，例如：arr[0]表示陣列的第一個元素。陣列還有一些常用的操作，如遍歷、取得長度、排序等。

二、鍊錶（LinkedList）
鍊錶是一種動態資料結構，它透過指標將節點連接在一起。在Java中，可以使用LinkedList類別來實作鍊錶的功能。以下是使用鍊錶實作的簡單範例：

import java.util.LinkedList;

public class MyLinkedList {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<>();

        linkedList.add("A"); // 在链表末尾添加元素
        linkedList.addFirst("B"); // 在链表头部添加元素
        linkedList.addLast("C"); // 在链表尾部添加元素

        System.out.println(linkedList.get(0)); // 获取第一个元素
        System.out.println(linkedList.size()); // 获取链表长度
    }
}

三、堆疊（Stack）
堆疊是一種後進先出（LIFO）的資料結構，它可以透過java.util. Stack類別來實作。以下是使用堆疊實作的簡單範例：

import java.util.Stack;

public class MyStack {
    public static void main(String[] args) {
        Stack<String> stack = new Stack<>();

        stack.push("A"); // 元素入栈
        stack.push("B");
        stack.push("C");

        System.out.println(stack.peek()); // 获取栈顶元素
        System.out.println(stack.pop()); // 元素出栈
        System.out.println(stack.size()); // 获取栈的大小
    }
}

四、佇列（Queue）
佇列是一種先進先出（FIFO）的資料結構，可以使用java.util.Queue 介面和它的實作類別來實作佇列的功能。以下是一個使用佇列實現的簡單範例：

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class MyQueue {
    public static void main(String[] args) {
        Queue<String> queue = new LinkedList<>();

        queue.offer("A"); // 元素入队
        queue.offer("B");
        queue.offer("C");

        System.out.println(queue.peek()); // 获取队首元素
        System.out.println(queue.poll()); // 元素出队
        System.out.println(queue.size()); // 获取队列的大小
    }
}

五、樹（Tree）
樹是一種非線性資料結構，它由節點組成，節點之間透過邊連接。在Java中，可以使用java.util.TreeSet和java.util.TreeMap來實作樹的功能。以下是一個使用樹實現的簡單範例：

import java.util.TreeSet;

public class MyTree {
    public static void main(String[] args) {
        TreeSet<Integer> treeSet = new TreeSet<>();

        treeSet.add(5); // 添加元素
        treeSet.add(3);
        treeSet.add(8);
        
        System.out.println(treeSet.first()); // 获取最小的元素
        System.out.println(treeSet.last()); // 获取最大的元素
        System.out.println(treeSet.size()); // 获取元素个数
    }
}

六、圖（Graph）
圖是由節點和邊組成的資料結構，它可以用來表示多對多的關係。在Java中，可以使用鄰接矩陣或鄰接表來表示圖。以下是使用鄰接表表示的簡單範例：

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

public class MyGraph {
    private int vertexCount; // 顶点数量
    private List<List<Integer>> adjList; // 邻接表

    public MyGraph(int vertexCount) {
        this.vertexCount = vertexCount;
        adjList = new ArrayList<>();
        
        for (int i = 0; i < vertexCount; i++) {
            adjList.add(new ArrayList<>());
        }
    }

    public void addEdge(int src, int dest) {
        adjList.get(src).add(dest);
        adjList.get(dest).add(src);
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        MyGraph myGraph = new MyGraph(5);
        
        myGraph.addEdge(0, 1); // 添加边
        myGraph.addEdge(0, 2);
        myGraph.addEdge(1, 3);
        
        System.out.println(myGraph.adjList.get(0)); // 获取节点0的邻接节点
    }
}

以上是Java常用的資料結構的深入解析和具體程式碼範例。資料結構是程式設計中的重要組成部分，熟悉且靈活運用各種資料結構，能夠有效地提高程式的運作效率和效能。希望本文能為讀者提供有益的指導與協助。

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