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上一篇:犇了①B,面试再也不“虚”了,动图详解十大经典排序算法

最近在整理数据结构方面的知识,系统化看了下Java中常用数据结构,突发奇想用动画来绘制数据流转过程。

主要基于jdk8,可能会有些特性与jdk7之前不相同,例如 中的双向列表不再是回环的。中的单链表是尾插,而不是头插入等等,后文不再赘叙这些差异,本文目录结构如下:

中缀表达式转后缀表达式_后缀表达式转中缀表达式_表达式转中缀表达式

1.

经典的双链表结构,适用于乱序插入,删除。指定序列操作则性能不如,这也是其数据结构决定的。

add(E) / (E)

add(index, E)

这边有个小的优化,他会先判断index是靠近队头还是队尾,来确定从哪个方向遍历链入。

if (index > 1)) {
 Node x = first;
 for (int i = 0; i < index; i++)
 x = x.next;
 return x;
} else {
 Node x = last;
 for (int i = size - 1; i > index; i--)
 x = x.prev;
 return x;
}

表达式转中缀表达式_后缀表达式转中缀表达式_中缀表达式转后缀表达式

靠队尾

get(index)

也是会先判断index中缀表达式转后缀表达式,不过性能依然不好,这也是为什么不推荐用for(int i = 0; i < lengh; i++)的方式遍历,而是使用的方式遍历。

中缀表达式转后缀表达式_后缀表达式转中缀表达式_表达式转中缀表达式

(E)

2.

底层就是一个数组,因此按序查找快,乱序插入,删除因为涉及到后面元素移位所以性能慢。

add(index, E)

后缀表达式转中缀表达式_中缀表达式转后缀表达式_表达式转中缀表达式

扩容

一般默认容量是10,扩容后,会*1.5。

后缀表达式转中缀表达式_表达式转中缀表达式_中缀表达式转后缀表达式

(E)

循环遍历数组,判断E是否当前元素,删除性能不如。

中缀表达式转后缀表达式_后缀表达式转中缀表达式_表达式转中缀表达式

3. Stack

Stack是经典的数据结构,底层也是数组,继承自,先进后出FILO,默认new Stack()容量为10,超出自动扩容。

push(E)

pop()

4. 后缀表达式

Stack的一个典型应用就是计算表达式如 9 + (3 - 1) * 3 + 10 / 2,计算机将中缀表达式转为后缀表达式,再对后缀表达式进行计算。

中缀转后缀

计算后缀表达

5. 队列

与Stack的区别在于:Stack的删除与添加都在队尾进行,而Queue删除在队头,添加在队尾。

生产消费者中常用的阻塞有界队列,FIFO。

put(E)

put(E) 队列满了

final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lockInterruptibly();
try {
 while (count == items.length)
 notFull.await();
 enqueue(e);
} finally {
 lock.unlock();
}

take()

当元素被取出后,并没有对数组后面的元素位移,而是更新来指向下一个元素。

是一个环形的增长,当移动到队列尾部时,会指向0,再次循环。

1 private E dequeue() {
 2 // assert lock.getHoldCount() == 1;
 3 // assert items[takeIndex] != null;
 4 final Object[] items = this.items;
 5 @SuppressWarnings("unchecked")
 6 E x = (E) items[takeIndex];
 7 items[takeIndex] = null;
 8 if (++takeIndex == items.length)
 9 takeIndex = 0;
10 count--;
11 if (itrs != null)
12 itrs.elementDequeued();
13 notFull.signal();
14 return x;
15 }

6.

最常用的哈希表,面试的童鞋必备知识了,内部通过数组 + 单链表的方式实现。dk8中引入了红黑树对长度 > 8的链表进行优化,我们另外篇幅再讲。

put(K, V)

put(K, V) 相同hash值

动态扩容

当map中元素超出设定的阈值后,会进行 ( * 2)操作,扩容过程中对元素一通操作中缀表达式转后缀表达式,并放置到新的位置。

具体操作如下:

1 //定义两条链
 2 //原来的hash值新增的bit为0的链,头部和尾部
 3 Node loHead = null, loTail = null;
 4 //原来的hash值新增的bit为1的链,头部和尾部
 5 Node hiHead = null, hiTail = null;
 6 Node next;
 7 //循环遍历出链条链
 8 do {
 9 next = e.next;
10 if ((e.hash & oldCap) == 0) {
11 if (loTail == null)
12 loHead = e;
13 else
14 loTail.next = e;
15 loTail = e;
16 }
17 else {
18 if (hiTail == null)
19 hiHead = e;
20 else
21 hiTail.next = e;
22 hiTail = e;
23 }
24 } while ((e = next) != null);
25 //扩容前后位置不变的链
26 if (loTail != null) {
27 loTail.next = null;
28 newTab[j] = loHead;
29 }
30 //扩容后位置加上原数组长度的链
31 if (hiTail != null) {
32 hiTail.next = null;
33 newTab[j + oldCap] = hiHead;
34 }

后缀表达式转中缀表达式_中缀表达式转后缀表达式_表达式转中缀表达式

7.

继承自,底层额外维护了一个双向链表来维持数据有序。可以通过设置来实现FIFO(插入有序)或者LRU(访问有序)缓存。

put(K, V)

后缀表达式转中缀表达式_表达式转中缀表达式_中缀表达式转后缀表达式

get(K)

为false的时候,直接返回元素就行了,不需要调整位置。

为true的时候,需要将最近访问的元素,放置到队尾。

删除最老的元素

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