数据结构

什么是数据结构？
数据结构是一种或多种特定关系的数据元素集合数据结构=数据＋结构
另：Java的意义
.java–>.class–>根据.class文件所产生的的类，才具有意义

集合类

为什么需要集合类？
很多情况下，我们需要对一组对象进行操作。而且很可能事先并不知道到底有多少个对象。为了解决这个问题呢，Java 就提供了集合类供我们使用。(存储更多类型问题, 扩容问题, 内存空间浪费问题, 数据查找问题, 数据删除问题等等) 去理解什么是集合类的时候可以在功能上与数据类比，结构上模仿了数据结构中的集合，线性表，树等等，就是形式上与数据结构类比。
集合类的特点
a. 只能存储引用数据类型
b. 可以自动地调整自己的大小
数组和集合类都是容器，它们有何不同？
a. 数组可以存储基本数据类型的数据，集合不可以。
b. 数组的长度是固定的，集合可以自动调整自己的大小。
c. 数组的效率高，相对来说集合效率比较低。
d. 数组没有API，集合有丰富的API。

数据结构和Java关系

本质上，数据结构和Java没有任何关系。但是，在Java的集合类中，为了更方便的构建，Java采用了数据结构的结构(数据结构的构建方式),用于描述了一些JAVA对象的底层数据的组成关系。模仿了数据结构中的结构(就是类似于链表，栈，这种结构)从而更方便的存储数据。

结构

结构的表示可以分为两种：顺序存储结构 (顺序映像) 和链式存储结构 (非顺序映像)。
顺序映像：借助元素在存储器中的相对位置来表示数据元素之间的逻辑关系。(数组)
非顺序映像：借助指示元素存储地址的”指针”，来表示数据元素的逻辑关系。(链表)

数据结构的基本结构

集合，线性表，树，图

数组

数组的下标为什么从0开始

从两个层面出发
第一层：历史遗留问题，在以前硬件资源是很昂贵的
第二层：方便计算

数组最主要的特点

数组是连续存储随机访问的

数组为什么比链表效率高

数组是连续存储的所以根据首地址，可以随意查询，

增加
最坏情况 o(n)
最好情况 o(1)
平均情况(平均移动n/2个元素): o(n)

删除 (保证元素的顺序)
最好情况：O(1)
最坏情况：移动n-1个元素，O(n)
平均情况：移动(n-1)/2个元素，O(n)

查找
a. 根据索引查找元素：O(1)
b. 查找数组中与特定值相等的元素
①大小无序：O(n)
②大小有序：O(log₂n)

数组: 添加和删除慢 o(n)
查找快: 尤其根据下标查找  大小有序的折半查找

作业

构建一个链表, 查找链表的中间元素

解题思想：分为快慢指针，快指针一次走两个，慢指针一次走一个，当快指针走到链表结尾，慢指针更好走到中间。

public class GetMid {public static void main(String[] args) {//构建链表Node one = new Node(null, "one");Node two = new Node(null, "two");Node three = new Node(null, "three");Node four = new Node(null, "four");Node five = new Node(null, "five");Node six = new Node(null, "six");one.next = two;two.next = three;three.next = four;four.next = five;five.next = six;six.next = null;System.out.println(getMidNode(two).value);}public static Node getMidNode(Node begin) {Node quick = begin;Node slow = begin;//分为快慢两个指针while (quick.next != null && quick.next.next != null) {quick = quick.next.next;slow = slow.next;}return slow;}
}class Node {String value;Node next;public Node(Node next, String value) {this.value = value;this.next = next;}public Node() {}
}

判断一个链表是否有环

结题思路：分为两个快慢指针，如果链表中有环，那么在环中，快慢指针一定会相遇
Q1：快指针会越过慢指针吗？
不会，在环中，相当于快指针一直在追慢指针，相对于慢指针，快指针一次移动一个，并不会越过。也可以这么想，对于快指针和慢指针，他们只会出现两种情况：慢指针在快指针前一个，或慢指针在快指针前两个，对于这两种情况，无论怎么运行，快指针都不会越过慢指针。

对于代码问题，一般要转变成数学问题

public class JudgeCircular {public static void main(String[] args) {
//        构建链表CNode first = new CNode(null, "first", true);CNode second = new CNode(null, "second", true);CNode third = new CNode(null, "third", true);CNode forth = new CNode(null, "forth", true);CNode fifth = new CNode(null, "fifth", true);first.next = second;second.next = third;third.next = forth;forth.next = fifth;fifth.next = second;System.out.println(judge(fifth));}public static boolean judge(CNode begin) {CNode quick = begin;CNode slow = begin;while (quick != null && quick.next != null) {quick = quick.next.next;slow = slow.next;if (slow == quick) {return true;}}return false;}
}class CNode {CNode next;String val;boolean judgeC;public CNode(CNode next, String val, boolean judgeC) {this.next = next;this.val = val;this.judgeC = judgeC;}public CNode() {}
}

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