图解java_图解Java中的数据结构及原理！

作者&＃xff1a;大道方圆 cnblogs.com/xdecode/p/9321848.html

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LinkedList LinkedHashMap中的双向列表不再是回环的。

HashMap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&＃xff1a;

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.

1         if (index <(size >> 1)) {

2             Node x &＃61; first;

3             for (int i &＃61; 0; i

4                 x &＃61; x.next;

5             return x;

6         } else {

7             Node x &＃61; last;

8             for (int i &＃61; size - 1; i > index; i--)

9                 x &＃61; x.prev;

10             return x;

11         }

靠队尾

get(index)

也是会先判断index, 不过性能依然不好, 这也是为什么不推荐用for(int i &＃61; 0; i

remove(E)

ArrayList

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length*1.5.

remove(E)

循环遍历数组, 判断E是否equals当前元素, 删除性能不如LinkedList.

Stack

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

push(E)

pop()

后缀表达式

Stack的一个典型应用就是计算表达式如 9 &＃43; (3 - 1) * 3 &＃43; 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。推荐阅读&＃xff1a;Java 程序员必须掌握的 8 道数据结构面试题&＃xff0c;你会几道&＃xff1f;

中缀转后缀

数字直接输出

栈为空时&＃xff0c;遇到运算符&＃xff0c;直接入栈

遇到左括号, 将其入栈

遇到右括号, 执行出栈操作&＃xff0c;并将出栈的元素输出&＃xff0c;直到弹出栈的是左括号&＃xff0c;左括号不输出。

遇到运算符(加减乘除)&＃xff1a;弹出所有优先级大于或者等于该运算符的栈顶元素&＃xff0c;然后将该运算符入栈

最终将栈中的元素依次出栈&＃xff0c;输出。

计算后缀表达

遇到数字时&＃xff0c;将数字压入堆栈

遇到运算符时&＃xff0c;弹出栈顶的两个数&＃xff0c;用运算符对它们做相应的计算, 并将结果入栈

重复上述过程直到表达式最右端

运算得出的值即为表达式的结果

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.

ArrayBlockingQueue

生产消费者中常用的阻塞有界队列, FIFO.

put(E)

put(E) 队列满了

1         final ReentrantLock lock &＃61; this.lock;

2         lock.lockInterruptibly();

3         try {

4             while (count &＃61;&＃61; items.length)

5                 notFull.await();

6             enqueue(e);

7         } finally {

8             lock.unlock();

9         }

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takeIndex来指向下一个元素.

takeIndex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() &＃61;&＃61; 1;

3         // assert items\[takeIndex\] !&＃61; null;

4         final Object\[\] items &＃61; this.items;

5         &＃64;SuppressWarnings("unchecked")

6         E x &＃61; (E) items\[takeIndex\];

7         items\[takeIndex\] &＃61; null;

8         if (&＃43;&＃43;takeIndex &＃61;&＃61; items.length)

9             takeIndex &＃61; 0;

10         count--;

11         if (itrs !&＃61; null)

12             itrs.elementDequeued();

13         notFull.signal();

14         return x;

15     }

HashMap

最常用的哈希表, 面试的童鞋必备知识了, 内部通过数组 &＃43; 单链表的方式实现. jdk8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。推荐阅读&＃xff1a;Java 程序员必须掌握的 8 道数据结构面试题&＃xff0c;你会几道&＃xff1f;

put(K, V**)**

put(K, V) 相同hash值

resize 动态扩容

当map中元素超出设定的阈值后, 会进行resize (length * 2)操作, 扩容过程中对元素一通操作, 并放置到新的位置。推荐阅读&＃xff1a;Java 程序员必须掌握的 8 道数据结构面试题&＃xff0c;你会几道&＃xff1f;

具体操作如下:

在jdk7中对所有元素直接rehash, 并放到新的位置.

在jdk8中判断元素原hash值新增的bit位是0还是1, 0则索引不变, 1则索引变成"原索引 &＃43; oldTable.length".

1     //定义两条链

2     //原来的hash值新增的bit为0的链&＃xff0c;头部和尾部

3     Node loHead &＃61; null, loTail &＃61; null;

4     //原来的hash值新增的bit为1的链&＃xff0c;头部和尾部

5     Node hiHead &＃61; null, hiTail &＃61; null;

6     Node next;

7     //循环遍历出链条链

8     do {

9         next &＃61; e.next;

10         if ((e.hash & oldCap) &＃61;&＃61; 0) {

11             if (loTail &＃61;&＃61; null)

12                 loHead &＃61; e;

13             else

14                 loTail.next &＃61; e;

15             loTail &＃61; e;

16         }

17         else {

18             if (hiTail &＃61;&＃61; null)

19                 hiHead &＃61; e;

20             else

21                 hiTail.next &＃61; e;

22             hiTail &＃61; e;

23         }

24     } while ((e &＃61; next) !&＃61; null);

25     //扩容前后位置不变的链

26     if (loTail !&＃61; null) {

27         loTail.next &＃61; null;

28         newTab\[j\] &＃61; loHead;

29     }

30     //扩容后位置加上原数组长度的链

31     if (hiTail !&＃61; null) {

32         hiTail.next &＃61; null;

33         newTab\[j &＃43; oldCap\] &＃61; hiHead;

34     }

LinkedHashMap

继承自HashMap, 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accessOrder来实现FIFO(插入有序)或者LRU(访问有序)缓存.

put(K, V)

get(K)

accessOrder为false的时候, 直接返回元素就行了, 不需要调整位置.

accessOrder为true的时候, 需要将最近访问的元素, 放置到队尾.

removeEldestEntry 删除最老的元素

(完)

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