学习java数据结构的重要性及分类总结
有一个问题困扰着许多初学java的新手们，那就是有必要去学习数据结构吗？虽然你可能没有特意去看一些数据结构的专业书籍，你仍然可以用java做一份还过得去的工作，不过并不是说你完全没有接触到数据结构，因为java已经在底层帮你做了太多，在你和数据结构打交道的时候，你所做更多的是在调用 API 。当你的代码量累积到一定程度的时候，就会想要去加强数据结构和算法的相关知识了。打个比方，你可以把java看做是自动档轿车，数据结构呢就是变速箱的工作原理。你完全可以不知道变速箱怎样工作，就把自动档的车子开上路，而且未必就比懂得的人慢。写程序这件事，和开车一样，经验可以起到很大作用，但如果你不知道底层是怎么工作的，就永远只能开车，既不会修车，也不能造车。如果你对这两件事都不感兴趣也就罢了，数据结构懂得用就好。但若你此生在编程领域还有点更高的追求，数据结构是绕不开的课题。此外，很重要的一点是，数据结构也是通向各种实用算法的基石，所以学习数据结构都是提升内力的事情。这里推荐一本书《Java数据结构和算法》，这本书以一种易懂的方式教授如何安排和操纵数据的问题，它使用java语言说明重要的概念，而避免了C/C++语言的复杂性，以便集中精力论述数据结构和算法。经验丰富的作者RorbertLafore先生提供了许多简单明了的例子，避免了对于这类例题常见的冗长、繁锁的数学证明。在本书的每一章后都有问题和练习，使读者有机会测试自己的理解程度。点此下载电子书java中的数据结构总结线性表，链表，哈希表是常用的数据结构，在进行java开发时，JDK已经为我们提供了一系列相应的类来实现基本的数据结构。这些类均在java.util包中。下面通过简单的描述，为你阐述各个类的作用以及如何正确使用这些类。CollectionMapCollection接口Collection是最基本的集合接口，一个Collection代表一组Object，即Collection的元素（Elements）。一些Collection允许相同的元素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。Java SDK不提供直接继承自Collection的类，Java SDK提供的类都是继承自Collection的“子接口”如List和Set。所有实现Collection接口的类都必须提供两个标准的构造函数：无参数的构造函数用于创建一个空的Collection，有一个Collection参数的构造函数用于创建一个新的Collection，这个新的Collection与传入的Collection有相同的元素。后一个构造函数允许用户复制一个Collection。如何遍历Collection中的每一个元素？不论Collection的实际类型如何，它都支持一个iterator()的方法，该方法返回一个迭代子，使用该迭代子即可逐一访问Collection中每一个元素。典型的用法如下：Iterator it = collection.iterator(); // 获得一个迭代子
while(it.hasNext()) {
Object obj = it.next(); // 得到下一个元素
}
由Collection接口派生的两个接口是List和Set。主要方法:1、boolean add(Object o)添加对象到集合2、boolean remove(Object o)删除指定的对象3、int size()返回当前集合中元素的数量4、boolean contains(Object o)查找集合中是否有指定的对象5、boolean isEmpty()判断集合是否为空6、Iterator iterator()返回一个迭代器7、boolean containsAll(Collection c)查找集合中是否有集合c中的元素8、boolean addAll(Collection c)将集合c中所有的元素添加给该集合9、void clear()删除集合中所有元素10、void removeAll(Collection c)从集合中删除c集合中也有的元素11、void retainAll(Collection c)从集合中删除集合c中不包含的元素List接口List是有序的Collection，使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置。用户能够使用索引（元素在List中的位置，类似于数组下标）来访问List中的元素，这类似于Java的数组。和下面要提到的Set不同，List允许有相同的元素。除了具有Collection接口必备的iterator()方法外，List还提供一个listIterator()方法，返回一个ListIterator接口，和标准的Iterator接口相比，ListIterator多了一些add()之类的方法，允许添加，删除，设定元素，还能向前或向后遍历。实现List接口的常用类有LinkedList，ArrayList，Vector和Stack。主要方法:1、void add(int index,Object element)在指定位置上添加一个对象2、boolean addAll(int index,Collection c)将集合c的元素添加到指定的位置3、Object get(int index)返回List中指定位置的元素4、int indexOf(Object o)返回第一个出现元素o的位置.5、Object removeint(int index)删除指定位置的元素6、Object set(int index,Object element)用元素element取代位置index上的元素,返回被取代的元素LinkedList类LinkedList实现了List接口，允许null元素。此外LinkedList提供额外的get，remove，insert方法在LinkedList的首部或尾部。这些操作使LinkedList可被用作堆栈（stack），队列（queue）或双向队列（deque）。注意LinkedList没有同步方法。如果多个线程同时访问一个List，则必须自己实现访问同步。一种解决方法是在创建List时构造一个同步的List：List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));
ArrayList类ArrayList实现了可变大小的数组。它允许所有元素，包括null。ArrayList没有同步。size，isEmpty，get，set方法运行时间为常数。但是add方法开销为分摊的常数，添加n个元素需要O(n)的时间。其他的方法运行时间为线性。每个ArrayList实例都有一个容量（Capacity），即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加，但是增长算法并没有定义。当需要插入大量元素时，在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。和LinkedList一样，ArrayList也是非同步的（unsynchronized）。主要方法:1、Boolean add(Object o)将指定元素添加到列表的末尾2、Boolean add(int index,Object element)在列表中指定位置加入指定元素3、Boolean addAll(Collection c)将指定集合添加到列表末尾4、Boolean addAll(int index,Collection c)在列表中指定位置加入指定集合5、Boolean clear()删除列表中所有元素6、Boolean clone()返回该列表实例的一个拷贝7、Boolean contains(Object o)判断列表中是否包含元素8、Boolean ensureCapacity(int m)增加列表的容量,如果必须,该列表能够容纳m个元素9、Object get(int index)返回列表中指定位置的元素10、Int indexOf(Object elem)在列表中查找指定元素的下标11、Int size()返回当前列表的元素个数Vector类Vector非常类似ArrayList，但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator，虽然和ArrayList创建的Iterator是同一接口，但是，因为Vector是同步的，当一个Iterator被创建而且正在被使用，另一个线程改变了Vector的状态（例如，添加或删除了一些元素），这时调用Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException，因此必须捕获该异常。Stack 类Stack继承自Vector，实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。基本的push和pop方法，还有peek方法得到栈顶的元素，empty方法测试堆栈是否为空，search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。Set接口Set是一种不包含重复的元素的Collection，即任意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false，Set最多有一个null元素。很明显，Set的构造函数有一个约束条件，传入的Collection参数不能包含重复的元素。请注意：必须小心操作可变对象（Mutable Object）。如果一个Set中的可变元素改变了自身状态导致Object.equals(Object)=true将导致一些问题。Map接口请注意，Map没有继承Collection接口，Map提供key到value的映射。一个Map中不能包含相同的key，每个key只能映射一个value。Map接口提供3种集合的视图，Map的内容可以被当作一组key集合，一组value集合，或者一组key-value映射。主要方法:1、boolean equals(Object o)比较对象2、boolean remove(Object o)删除一个对象3、put(Object key,Object value)添加key和valueHashtable类Hashtable继承Map接口，实现一个key-value映射的哈希表。任何非空（non-null）的对象都可作为key或者value。添加数据使用put(key, value)，取出数据使用get(key)，这两个基本操作的时间开销为常数。Hashtable通过initial capacity和load factor两个参数调整性能。通常缺省的load factor 0.75较好地实现了时间和空间的均衡。增大load factor可以节省空间但相应的查找时间将增大，这会影响像get和put这样的操作。使用Hashtable的简单示例如下，将1，2，3放到Hashtable中，他们的key分别是”one”，”two”，”three”：Hashtable numbers = new Hashtable();
numbers.put(“one”, new Integer(1));
numbers.put(“two”, new Integer(2));
numbers.put(“three”, new Integer(3));
要取出一个数，比如2，用相应的key：Integer n = (Integer)numbers.get(“two”);
System.out.println(“two = ” + n); 由于作为key的对象将通过计算其散列函数来确定与之对应的value的位置，因此任何作为key的对象都必须实现hashCode和equals方法。hashCode和equals方法继承自根类Object，如果你用自定义的类当作key的话，要相当小心，按照散列函数的定义，如果两个对象相同，即obj1.equals(obj2)=true，则它们的hashCode必须相同，但如果两个对象不同，则它们的hashCode不一定不同，如果两个不同对象的hashCode相同，这种现象称为冲突，冲突会导致操作哈希表的时间开销增大，所以尽量定义好的hashCode()方法，能加快哈希表的操作。如果相同的对象有不同的hashCode，对哈希表的操作会出现意想不到的结果（期待的get方法返回null），要避免这种问题，只需要牢记一条：要同时复写equals方法和hashCode方法，而不要只写其中一个。Hashtable是同步的。HashMap类HashMap和Hashtable类似，不同之处在于HashMap是非同步的，并且允许null，即null value和null key。，但是将HashMap视为Collection时（values()方法可返回Collection），其迭代子操作时间开销和HashMap的容量成比例。因此，如果迭代操作的性能相当重要的话，不要将HashMap的初始化容量设得过高，或者load factor过低。WeakHashMap类WeakHashMap是一种改进的HashMap，它对key实行“弱引用”，如果一个key不再被外部所引用，那么该key可以被GC回收。总结如果涉及到堆栈，队列等操作，应该考虑用List，对于需要快速插入，删除元素，应该使用LinkedList，如果需要快速随机访问元素，应该使用ArrayList。如果程序在单线程环境中，或者访问仅仅在一个线程中进行，考虑非同步的类，其效率较高，如果多个线程可能同时操作一个类，应该使用同步的类。要特别注意对哈希表的操作，作为key的对象要正确复写equals和hashCode方法。尽量返回接口而非实际的类型，如返回List而非ArrayList，这样如果以后需要将ArrayList换成LinkedList时，客户端代码不用改变。这就是针对抽象编程。