各种数据结构对比

本文对比了数组、链表、哈希表、二叉树、二叉搜索树、平衡二叉树、红黑树、B树、B+树、跳表和队列等数据结构,详细阐述了它们在查找和插入操作上的时间复杂度和优缺点。例如,数组查找快但插入慢,链表插入快查找慢,哈希表在一般情况下查找和插入较快,而二叉搜索树在平衡时查找效率高。

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这里先解释下时间复杂度, 下面讲的时间复杂度都是指的渐近时间复杂度。即随着问题规模趋向无穷大,需要花费的操作。O(1)表示一个常数, 跟问题规模无关。

1. 数组(ArrayList)

优点: 查找快, 时间复杂度O(1),因为数组是一片连续的内存空间,数据的获取都是先计算内存地址,然后再加载对应内存地址的数据。数组的引用存储数组的第一个元素的内存地址,后面的元素通过第一个元素的地址然后加上偏移地址可以快速的定位到任意元素的内存地址, 然后取出数据。

缺点:插入慢,时间复杂度O(n)。默认插入数组的尾部。如果需要插入某个指定的位置, 需要移动元素。

 

2. 链表(LinkedList)

优点:插入快, 时间复杂度O(1),基本上只需要替换2次就可以实现单链表元素的插入操作。

缺点:查找慢,时间复杂度O(n)。每次都需要从头结点开始遍历。

 

3.hash表(HashMap)

数据结构:

jdk1.7以及以前的版本:数组 + 单链表

jdk1.8以及以后的版本:数组 + 单链表 + 红黑树

优点:综合了数组和链表以及红黑树的优点,在非极端情况下,查找较快、插入也较快。时间复杂度 O(1) + O(n) ,其中 n<=8; 或者 O(1) + O(log(n) ),其中 n>=8。O(1)表示定位数组需要的操作, O(n)表示在单链表的结构下,遍历链表需要花费的操作; O(log(n) )表示在红黑树结构下,遍历红黑树需要花费的操作

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