Java.數據結構.集合體系詳解

####I. 第一部分：常見數據結構首先簡單說下數據結構. 什麼是數據結構？數據結構就是組織數據的方式. 常見的數據結構：棧，堆，樹，圖，數組，隊列，鏈表.php

這裏主要介紹與java集合體系相關的棧、數組和鏈表.java

######棧android

特色：壓棧彈棧，先進後出. 
如：手槍彈夾裝彈過程，最早壓入的子彈在最下面；而在射擊時，最早彈入槍膛的是最上面的子彈，即最後壓入彈夾的子彈.

######隊列ios

特色：先進先出.
如：子彈射出的過程，先進入槍膛的子彈最早被射出.

######數組數組

概述：用來存儲同一種類型元素的容器。
特色：在內存中是連續的，每一個元素都有編號（從0開始的），方便獲取。但增刪就比較麻煩，須要將目標位置後的全部數據前移動或後移.
查詢快，增刪慢.

######鏈表安全

概述：把一些結點經過鏈子鏈接起來的數據結構。每一個結點由地址域和數值域組成.
特色：增刪快，查詢慢. 增刪時，只須要把所插入處的先後節點鏈條斷開，增長或移除目標節點，速度很快。反之，查詢時則須要遍歷全部節點，直到找到目標節點，速度天然要慢。

####II. 第二部分：Java中的Collection(集合)體系數據結構

#####2.1 集合體系概覽：集合體系分爲4大塊：spa

Collection接口: 
  Collection是最基本集合接口，它定義了一組容許重複的對象.
  它有兩個子接口：List和Set.
       1. List下3個實現類：ArrayList, LinkedList, Vector. List是有序的。
          1.1 List接口的三個兒子的特色：
            1.1.1 ArrayList：底層數據結構是數組，查詢快，增刪慢。線程不安全（不一樣步），效率高。
            1.1.2 Vector：底層數據結構是數組，查詢快，增刪慢。線程安全，效率低。
            1.1.3 LinkedList：底層數據結構是鏈表，增刪快，查詢慢。 線程不安全的，效率高。
          1.2 如何來選擇使用哪一個仔呢？
            keywords:  看需求! 
              step1: 看是否考慮安全? 安全, 則Vector.
              step2: 若是不考慮安全，那麼是查詢多仍是增刪多? 
                     查詢多, 則ArrayList; 增刪多，則LinkedList.
              什麼都不知道，用ArrayList。

       2. Set下2個實現類：HashSet, TreeSet. Set是無序的。

Map接口： 
  該接口描述了從不重複的鍵到值的映射。Map接口用於維護鍵/值對.
  特徵：它描述了從不重複的鍵到值的映射.
  兩個重要的實現類：HashMap和TreeMap.
       1.HashMap，中文叫散列表，基於哈希表實現，特色就是鍵值對的映射關係。一個key對應一個Value。
HashMap中元素的排列順序是不固定的。更加適合於對元素進行插入、刪除和定位。
       2.TreeMap，基於紅黑樹實現。TreeMap中的元素保持着某種固定的順序。更加適合於對元素的順序遍歷。

Comaprable接口：
  Comparable能夠用於比較的實現，實現了Comparable接口的類能夠經過實現comparaTo方法從而肯定該類對象的排序方式。

Iterator接口：
  用於循環訪問集合中的對象。     
  全部實現了Collection接口的容器類都有iterator方法，用於返回一個實Iterator接口的對象。
  Iterator對象稱做迭代器，Iterator接口方法能以迭代方式逐個訪問集合中各個元素，並能夠從Collection中除去適當的元素。

#####2.2 Collection的接口概覽(List 和 Set)

######2.2.1 List接口.net

三個子類：線程

ArrayList
底層數據結構是數組，查詢快，增刪慢。
線程不安全（不一樣步），效率高。

-Vector
底層數據結構是數組，查詢快，增刪慢。
線程安全，效率低。
特有功能:
  添加：
    void addElement(Object obj);
  獲取：
    Object elementAt(int index);
    Enumeration elements(); //它返回此向量的組件的枚舉,相似於迭代器Iterator
    boolean hasMoreElements() //相似於hasNext()
    Object nextElement(); //相似於next();

-LinkedList
底層數據結構是鏈表，增刪快，查詢慢。
線程不安全的，效率高。
特有方法：
  添加：
    void addFirst(Object obj);//頭部添加元素
    void addLast(Object obj);//尾部添加元素
  獲取：
    Object getFirst();//獲取頭部元素
    Object getLast();//獲取尾部元素
  刪除：
    Object removeFirst();//移除頭部元素
    Object removeLast();//移除尾部元素

#問：之後用List體系的那個子類？
  看是否考慮安全。
  安全：用Vector
  不安全：繼續考慮是查詢多仍是增刪多
            查詢多：ArrayList
            增刪多：LinkedList
  什麼都不知道，用ArrayList。

#練習題：
1.一個字符串集合ArrayList中含有以下元素：hello, world, java, hello, .net, java, php, ios, java, android，world。要求編寫程序，得到一個沒有重複元素的新集合。

#思路：
一、建立兩個集合對象，A，B。
二、把字符串添加到集合A中。
三、遍歷集合A，而且判斷集合B中是否包含A集合當前遍歷到的元素。
四、若是包含，不添加，若是不包含，就將該元素添加到集合B中。
五、迭代結束後，集合B中存的就是去重後的元素。

######練習題

#請用LinkedList來模擬棧的數據結構。

剛咱們知道棧的結構爲：先進後出.
我們可使用LinkedList集合，對這個類進行包裝來實現先進先出的效果，但不能直接使用它。
具體實現時，先往集合裏添加一個新數據，add();  取本身寫類，對LinkedList進行封裝：

一、須要提供添加元素的方法add()    //內部封裝的是：addFirst()
二、須要提供獲取元素的方法get(int index)   //內部封裝的是：List體系的get(int index)方法
三、須要提供獲取集合長度的方法size()   //內部分裝的是：LinkedList的size()方法

之後遇到相似的題，怎麼作？

解題思路：
一、分析要模擬的數據結構的特色。
二、對可用的類進行包裝，而後提供對應的方法就能夠了。

#####2.2 Set集合 set集合的特色: 無序,惟一

######2.2.1 HashSet集合 A:底層數據結構是哈希表(是一個元素爲鏈表的數組) B:哈希表底層依賴兩個方法：hashCode()和equals()

如何保證元素惟一性? 由hashCode()和equals()保證的，先調用hashCode()在調用equals().

執行順序：

首先比較哈希值是否相同:
  若相同：
    繼續執行equals()方法；
      -返回true：元素重複了，不添加；
      -返回false：直接把元素添加到集合；
  若不一樣：
    就直接把元素添加到集合；

######2.2.2 TreeSet集合 A:底層數據結構是紅黑樹(是一個自平衡的二叉樹) B:保證元素的排序方式

排序方法： a:天然排序(元素具有比較性)：讓元素所屬的類實現Comparable接口. b:比較器排序(集合具有比較性)：讓集合構造方法接收Comparator的實現類對象

#####2.3 Map接口概覽 Map也是接口，但沒有繼承Collection接口。該接口描述了從不重複的鍵到值的映射。Map接口用於維護鍵/值對（key/value pairs）。特徵：它描述了從不重複的鍵到值的映射。兩個重要的實現類：HashMap和TreeMap 1.HashMap，中文叫散列表，基於哈希表實現，特色就是鍵值對的映射關係。一個key對應一個Value。HashMap中元素的排列順序是不固定的。更加適合於對元素進行插入、刪除和定位。 2.TreeMap，基於紅黑書實現。TreeMap中的元素保持着某種固定的順序。更加適合於對元素的順序遍歷。

####總結 ######|-List 有序,可重複 |--ArrayList 底層數據結構是數組，查詢快，增刪慢. 線程不安全，效率高. |--Vector 底層數據結構是數組，查詢快，增刪慢. 線程安全，效率低. |--LinkedList 底層數據結構是鏈表，查詢慢，增刪快. 線程不安全，效率高.

######|-Set 無序,惟一 |--HashSet 底層數據結構是哈希表. 保證元素惟一性: 依賴兩個方法：hashCode()和equals(). |--LinkedHashSet 底層數據結構是鏈表和哈希表 由鏈表保證元素有序 由哈希表保證元素惟一 |--TreeSet 底層數據結構是紅黑樹。 如何保證元素排序? 天然排序; 比較器排序. 如何保證元素惟一性的呢? 根據比較的返回值是不是0來決定.

4:針對Collection集合咱們到底使用誰? 惟一麼? 是：Set; 否：List.

若用Set：排序麼? 是：TreeSet; 否：HashSet. 若是知道是Set，可是不知道是哪一個Set，就用HashSet. 要安全嗎?是：Vector; 否：ArrayList或者LinkedList.

若用List: 查詢多：ArrayList 增刪多：LinkedList 若是你知道是List，可是不知道是哪一個List，就用ArrayList.

若是你知道是Collection集合，可是不知道使用誰，就用ArrayList。 若是你知道用集合，就用ArrayList。

5:在集合中常見的數據結構(掌握) ArrayXxx:底層數據結構是數組，查詢快，增刪慢； LinkedXxx:底層數據結構是鏈表，查詢慢，增刪快； HashXxx:底層數據結構是哈希表。依賴兩個方法：hashCode()和equals()； TreeXxx:底層數據結構是二叉樹。兩種方式排序：天然排序和比較器排序；