Java數據結構與算法（第一章綜述）

數據結構和算法能起到什麼做用？

數據結構是對在計算機內存中（有時在磁盤中）的數據的一種安排。數據結果包括數組、鏈表、棧、二叉樹、哈希表等等。算法對這些結構中的數據進行各類處理，例如，查找一條特殊的數據項或對數據進行排序。

可用於下面三類狀況：

• 現實數據存儲

• 程序員的工具

• 建模

數據結構的特性：

數據結構	優勢	缺點
數組	插入快，若是知道下標，能夠很是快地存取	查找慢，刪除慢，大小固定
有序數組	比無序的數組查找快	刪除和插入慢，大小固定
棧	提供後進先出的方式存取	存取其餘項很慢
隊列	提供先進先出的方式存取	存取其餘項很慢
鏈表	插入快，刪除慢	查找慢
二叉樹	查找、插入、刪除都快（若是若是樹保持平衡）	刪除算法複雜
紅-黑樹	查找、插入、刪除都快。樹老是平衡的	算法複雜
2-3-4樹	查找、插入、刪除都快。樹老是平衡的。相似的樹對磁盤存儲有用	算法複雜
哈希表	若是關鍵字已知則存取極快。插入快	刪除慢，若是不知道關鍵之則存取很慢，對存儲空間使用不充分

堆	插入、刪除快，對最大數據項的存取很快	對其餘數據項存取慢
圖	對現實世界建模	有些算法慢且複雜

上表中的數據結構除了數組以外 均可以被認爲是抽象數據結構（ADT）。

算法的概述

      對於大多數數據結構來講，都須要知道如何：

• 插入一條新的數據項

• 尋找某一特定的數據項

• 刪除某一特定的數據項

  還須要知道如何迭代地訪問某一數據機構中的各項數據項，以便進行顯示或其餘操做。

  另外一種重要的算法範疇是排序，排序有許多種算法。簡單排序和高級排序 。

  遞歸的概念在設計某些算法時十分重要。遞歸意味着一個方法調用它自身。     
  

一些定義

    數據庫（database）

            表示在某一特定狀況下全部查閱的數據，數據庫中每一條數據都被認爲是一樣格式的。例如，若是使用索引看片來作一本地址薄，其中全部的卡片便構成了一個數據。文件這個數據有時也有表明一樣的意思。

    記錄（record）

            記錄時指數據庫中劃分紅的單元。

    字段（field）

            一條記錄常常被劃分爲幾個字段。一個字段保存某一種特定的數據。

    關鍵字

            在數據庫中查找一條記錄，須要制定記錄的某一個字段爲關鍵字（或查找關鍵字）。經過這個特定的關鍵字來進行查找。    

面向對象編程

    過程性語言的問題

            一是程序與現實世界缺少對應關係。

            使用過程語言對現實世界問題進行抽象及概念化十分困難：方法執行任務，而數據存儲信息，可是現實世界中的事物是對兩者同時進行操做的。例如，爐子上的自動調溫器執行任務（爐子的開關）但同時也存儲信息（如今的溫度和所但願的溫度）。

            二是程序內部的結構出現了問題。

            解決程序的內部組織結構是一個更微妙並且事關重大的問題。

對象簡述

    對象

            面向對象編程思想的關鍵性突破就是：一個對象同時包括方法和變量。

    類

            類是針對一個對象或多個對象的說明（或藍圖）。

    建立對象

            類的聲明並無建立這個類的任何對象，java使用關鍵字new。在建立對象的同時，須要將一個引用存儲到一個具體有適合的類型的變量中。

    面向對象的幾個重要特性：

• 對象同時包括方法和字段（數據）。

• 類是任意數目對象的說明。

• 建立一個對象，要將關鍵字new和類的名稱連用。

• 調用一個對象的方法，要使用點運算符。            
  

Java數據結構的類庫

            Java.util包中包含有諸如向量（一個可擴充的數組）、棧、庫（dictionary）和哈希表等類型的數據結構。

小結

• 數據結構是指數據在計算機內存空間中或磁盤中的組織形式。

• 正確選擇數據結構會使程序的效率大大提升。

• 數據結構的例子有數組、棧、和鏈表。

• 算法是完成特定任務的過程。

• 在Java中、算法常常經過類的方法實現。

• 在本書的大部分數據機構和算法常常被用來建造數據庫。

• 一些數據結構的用途是做爲程序員的工具：它們幫助執行算法。

• 其餘數據結構能夠模仿顯示世界中的狀況，例如城市之間的電話線網。

• 數據庫是指由許多相似的記錄組成的數據存儲的集合。

• 一條記錄常常表示顯示世界中的一個事物，例如一名僱員或一個汽車零件。

• 一條記錄被分紅字段。每一個字段都存儲了 由這個記錄所描述事物的一條特性。

• 一個關鍵字是一條記錄中的一個字段，經過它能夠對數據執行許多操做。例如，人事記錄能夠經過LastName字段進行排序。

• 能夠搜索數據以便找到關鍵字字段有定值的全部記錄，這個值被稱爲查找關鍵字。