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作者：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:

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LinkedList

经典的双链表结构, 适用于乱序插入, 删除. 指定序列操作则性能不如ArrayList, 这也是其数据结构决定的.

add(E) / addLast(E)

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.

if (index > 1)) {
            Node x = first;for (int i = 0; i index; i++)x = x.next;return x;
        } else {
            Node x = last;for (int i = size - 1; i > index; i--)x = x.prev;return x;
        }

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 = 0; i < lengh; i++)的方式遍历linkedlist, 而是使用iterator的方式遍历.

remove(E)

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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.

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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()

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后缀表达式

Stack的一个典型应用就是计算表达式如 9 + (3 - 1) * 3 + 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.

中缀转后缀

• 数字直接输出
• 栈为空时，遇到运算符，直接入栈
• 遇到左括号, 将其入栈
• 遇到右括号, 执行出栈操作，并将出栈的元素输出，直到弹出栈的是左括号，左括号不输出。
• 遇到运算符(加减乘除)：弹出所有优先级大于或者等于该运算符的栈顶元素，然后将该运算符入栈
• 最终将栈中的元素依次出栈，输出。

计算后缀表达

• 遇到数字时，将数字压入堆栈
• 遇到运算符时，弹出栈顶的两个数，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

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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

final ReentrantLock lock = this.lock;lock.lockInterruptibly();try {while (count == items.length)                notFull.await();            enqueue(e);        } finally {lock.unlock();        }

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.

private E dequeue() {// assert lock.getHoldCount() == 1;// assert items[takeIndex] != null;final Object[] items = this.items;@SuppressWarnings("unchecked")        E x = (E) items[takeIndex];        items[takeIndex] = null;if (++takeIndex == items.length)            takeIndex = 0;        count--;if (itrs != null)            itrs.elementDequeued();        notFull.signal();return x;    }

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HashMap

最常用的哈希表, 面试的童鞋必备知识了, 内部通过数组 + 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.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.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 + oldTable.length".

//定义两条链//原来的hash值新增的bit为0的链，头部和尾部    Node loHead = null, loTail = null;//原来的hash值新增的bit为1的链，头部和尾部    Node hiHead = null, hiTail = null;    Node next;//循环遍历出链条链do {        next = e.next;if ((e.hash & oldCap) == 0) {if (loTail == null)                loHead = e;else                loTail.next = e;            loTail = e;        }else {if (hiTail == null)                hiHead = e;else                hiTail.next = e;            hiTail = e;        }    } while ((e = next) != null);//扩容前后位置不变的链if (loTail != null) {        loTail.next = null;        newTab[j] = loHead;    }//扩容后位置加上原数组长度的链if (hiTail != null) {        hiTail.next = null;        newTab[j + oldCap] = hiHead;    }

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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

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