数据结构之线性表

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数据结构之线性表

线性表

线性表是零个或者多个元素组成的有限序列，每个元素最多只有一个前驱/后驱，且元素的数据类型相同。主要分为两种结构，顺序存储结构，链表结构

1. 顺序存储结构
特点

使用连续的存储结构进行存储，通过数组的拷贝来不断扩容。

优缺点

优点：对于小线性表或长度固定的线性表，具有简单、运算方便等优点；同时随机访问速度快，O(1)。

缺点：插入删除时间复杂度为O(n)，同时会造成空间浪费的情况

1. 链表存储结构
特点

存储空间不连续，每一个元素都包含数据域以及指针域(用于执行上一个/下一个节点的位置)

优缺点

随机访问速度慢；插入删除速率高，同时节省内存资源

单链表结构

双链表结构

队列：先进先出

如，排队；从队尾插入，从对头取出。

1. 顺序队列：ArrayList
属性：Object[] date，int size

Object[] date：存储空间的起始位置

int size：当前线性表的长度

int default_capicaty：默认初始化长度，10

初始化

设置size=0，同时使用设定或者 default_capicaty初始化数组date

插入

如排队购票中，某个人插入队中，如果序列长度不足需增加队列长度，随后逐个移动元素。

待插入的下标位置是否在当前序列合法位置内：rangeCheckForAdd(index)；
如果Size+1 > 数组长度，则数组扩容，newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);

使用的方法：elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity)

逐个后移： System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index)
插入元素到特定位置并增加序列的长度：elementData[index] = element;size++;

删除特定下标元素

下标校验并移动数组System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,size - index - 1)

便利，获取特定下标元素

数组便利

长度获取，为空判断，置空

通过size进行长度以及为空操作；置空时设置size=0，date=null

优缺点

适合于长度固定或者比较小的队列，其便利速度快，但是插入删除操作速率慢

1. 链队列：LinkedList
属性

LinkedList<E>{int size = 0;//序列长度 Node<E> first;//头节点 Node<E> last;//尾节点}

节点定义

Node<E> { Node<E> prev;//前继节点 E item;//数据域 Node<E> next;//后继节点 }

插入add(E e)，addLast(E e)

封装数据元素为尾节点：newNode = new Node<>(l, e, null);
如果last == null即链表为空，设置first,last为当前节点；否则设置尾节点的next指向该节点；size++。

插入addFirst(E e)

封装数据元素为头节点：newNode = new Node<>(null, e, f);
如果first== null即链表为空，设置first,last为当前节点；否则设置头节点的first指向该节点；size++。

插入add(int index, E element)

Index下标检查：index >= 0 && index <= size (以插入完成后的序列进行校验)
插入节点：原位置节点succ=node(index)，原位置的前继节点pred = succ.prev

设置新的当前位置节点：newNode = new Node<>(pred, e, succ);

设置succ节点的前继节点为当前节点 succ.prev = newNode;

设置pred 的后继节点为当前节点(如果pred ==null 则设置first = newNode)：

Size++;

便利 node(int index)

使用二分法，如果节点在前半截，则使用first便利；否则使用last便利

删除 removeFirst(),removeLast(),remove(Object o),remove(int index)

分为删除头节点，尾节点，中间节点三种情

优缺点

适合于长度变化比较大的队列，但是插入删除操作速率快，便利速率慢

栈：后进先出

如中缀表达式转化为后缀表达式，后缀表达式计算，浏览器回退功能，十进制转化二进制等。插入删除操作的都是头部

1. 顺序栈：Stack，Vector

属性

Object[] elementData;

int elementCount; //序列长度，同时用于标记栈顶位置(elementCount-1)

初始化，置空，长度获取

入栈 push(E item)

数组扩容判断
入栈：elementData[elementCount++] = obj;

弹出 pop()

elementData(elementCount-1) 并重置原位置元素为null

弹出 peek()

elementData(elementCount-1)，不删除

便利 search(Object o)

返回元素在栈中的位置，从栈顶开始为1

优缺点

顺序栈需要事先确定一个固定的长度，可能会存在内存空间浪费的问题；适合于长度固定或者比较小的栈

1. 链栈

属性

int size = 0;//序列长度 Node<E> first;//头节点

节点定义

Node<E> { E item;//数据域 Node<E> next;//后继节点 }

入栈

新的节点的next指向原top节点，使用top=新的节点

优缺点

链栈则要求每个元素都有指针域，这也会增加了一些内存开销，但栈的长度就可以无限制。