数据结构-数组&链表

数组

用一组连续的内存空间，来存储一组具有相同类型的数据。

数组特性

1. 数组中各个元素是有先后顺序的，在内存按照这个顺序连续存放在一起
2. 相同类型的数据
3. 支持随机访问，查找快
4. 插入删除慢，因为要维护数组的连续性
5. 数组下标可以表示有意义的数据

动态数组

当存不下新元素是，需要扩容数组：

1. 重新开辟一块大小为当前容量两倍的数组
2. 拷贝原数据
3. 删除原数组

ArrayList与数组

ArrayList，由JDK封装，底层使用数组实现，不需要自实现扩容等操作。

如何选用

1. 不知道数据大小的时候选ArrayList
2. 知道数据大小，要求性能高，选用数组

注意点

数组最需要注意的是越界，尤其是头尾，需要更多关注。

堆栈内存

new创建出来的对象和数组存放在堆内存中。

堆栈区别

1. 栈的速度更快
2. 栈内存中的数据可以共享，主要存一些基本数据类型
   int a = 3; //在栈中创建变量a 然后给a赋值，先不会创建一个3而是先在栈中找有没有3，如果有直接指向。如果没有就加一个3进来。

堆栈试题

String s1 = "a";
String s2 = "a";
System.out.println(s1 == s2);
/*结果：true
s1与s2指向同一个对象，在栈中的“a”
*/

String s1 = "a";
String s2 = "a";
s1 = "b";
System.out.println(s1 + s2);//ba
System.out.println(s1 == s2);//false
/*虽然s1与s2都指向同一个变量"a"，但s1引用变化后不会改变s2的值
*/

String s1 = new String("a");
String s2 = "a";
System.out.println(s1 == s2);
/*结果：false
new的对象存放在堆中，s2的“a”存放在栈中。
*/

String s1 = "ja";
String s1 = "va";
String s3 = "java";
String s4 = s1 + s2;
System.out.println(s3 == s4);
/*结果：false
因为Java重载了+，当你使用“+”时，其实调用了StringBuild，会new对象。
*/

数组下标为什么从“0”开始

数组的内存空间是连续的。

int a[] = new int[3];

比如a数组内存地址为1001，1002，1003
内存寻址如下：
数组下标从0开始
a[0] => 1001 ==> 1001 + 0 * 4byte
a[1] => 1002 ==> 1001 + 1 * 4byte
a[2] => 1003 ==> 1001 + 2 * 4byte
数组下标从1开始
a[1] => 1001 ==> 1001 + (1-1) * 4byte
a[2] => 1002 ==> 1001 + (2-1) * 4byte
a[3] => 1003 ==> 1001 + (3-1) * 4byte
需要多一次减运算。

二维数组

int a[][] = new int[5][5];
/*
a[3][2]的内存寻址公式=(3*5+2) * 4byte
a[i][j] = (i*n+j) * 4byte(数据类型大小)
*/

链表

链表是一种物理上地址非连续、非顺序的存储结构，由一系列节点组成，每个节点包括两个部分：

1. 存储数据的数据域
2. 存储下一个节点地址的指针

链表结构

单向链表

head头节点需要自己记录
tail尾节点下一个节点指向null

插入与删除

双向链表

循环链表

链表特性

1. 不需要连续的内存空间
2. 有指针

Java中链表的应用

双向链表LinkedList
JDK1.7&1.8中的List
JDK1.7中的HashMap：数组+链表
JDK1.8中的HashMap：红黑树

LRU缓存淘汰算法

缓存最新使用的
使用链表实现：

1. 在链表里查找，如果找到了，就删除，然后把新的节点插入到头部；
2. 不在链表里，有空间就插入头部，没有空间就删除最后一个节点然后再插入头部；
3. 链表要有大小限制。

约瑟夫问题

使用单循环链表实现。

链表与数组

区别

1. 数组使用连续的内存空间，可以借助CPU缓存机制，预读数组中的数据，访问效率更高。

   链表没有使用连续的内存空间，没有办法预读数据。

2. 数组大小固定，新建的时候就占用整块连续的内存空间，数组过大，系统可能没有足够的连续内存空间分配，数组过小，可能会出现不够用的情况，需要动态扩容。

   而链表没有大小限制，天然支持动态扩容。