原文:
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:
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; }
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。
(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)
扩容
一般默认容量是10,扩容后,会*1.5。
(E)
循环遍历数组,判断E是否当前元素,删除性能不如。
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 }
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)
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