前些天發現了一個巨牛的人工智能學習網站，通俗易懂，風趣幽默，忍不住分享一下給大家。點擊跳轉到教程。

最近在整理數據結構方面的知識, 系統化看了下Java中常用數據結構, 突發奇想用動畫來繪制數據流轉過程.

主要基于jdk8, 可能會有些特性與jdk7之前不相同, 例如LinkedList LinkedHashMap中的雙向列表不再是回環的.

HashMap中的單鏈表是尾插, 而不是頭插入等等, 后文不再贅敘這些差異, 本文目錄結構如下:

?

LinkedList

經典的雙鏈表結構, 適用于亂序插入, 刪除. 指定序列操作則性能不如ArrayList, 這也是其數據結構決定的.

add(E) / addLast(E)

add(index, E)

這邊有個小的優化, 他會先判斷index是靠近隊頭還是隊尾, 來確定從哪個方向遍歷鏈入.

1 if (index < (size >> 1)) {2 Node<E> x = first;3 for (int i = 0; i < index; i++)4 x = x.next;5 return x;6 } else {7 Node<E> x = last;8 for (int i = size - 1; i > index; i--)9 x = x.prev; 10 return x; 11 }

靠隊尾

get(index)

也是會先判斷index, 不過性能依然不好, 這也是為什么不推薦用for(int i = 0; i < lengh; i++)的方式遍歷linkedlist, 而是使用iterator的方式遍歷.

remove(E)

ArrayList

底層就是一個數組, 因此按序查找快, 亂序插入, 刪除因為涉及到后面元素移位所以性能慢.

add(index, E)

擴容

一般默認容量是10, 擴容后, 會length*1.5.

remove(E)

循環遍歷數組, 判斷E是否equals當前元素, 刪除性能不如LinkedList.

Stack

經典的數據結構, 底層也是數組, 繼承自Vector, 先進后出FILO, 默認new Stack()容量為10, 超出自動擴容.

push(E)

pop()

后綴表達式

Stack的一個典型應用就是計算表達式如 9 + (3 - 1) * 3 + 10 / 2, 計算機將中綴表達式轉為后綴表達式, 再對后綴表達式進行計算.

中綴轉后綴

• 數字直接輸出
• 棧為空時，遇到運算符，直接入棧
• 遇到左括號, 將其入棧
• 遇到右括號, 執行出棧操作，并將出棧的元素輸出，直到彈出棧的是左括號，左括號不輸出。
• 遇到運算符(加減乘除)：彈出所有優先級大于或者等于該運算符的棧頂元素，然后將該運算符入棧
• 最終將棧中的元素依次出棧，輸出。

計算后綴表達

• 遇到數字時，將數字壓入堆棧
• 遇到運算符時，彈出棧頂的兩個數，用運算符對它們做相應的計算, 并將結果入棧
• 重復上述過程直到表達式最右端
• 運算得出的值即為表達式的結果

隊列

與Stack的區別在于, Stack的刪除與添加都在隊尾進行, 而Queue刪除在隊頭, 添加在隊尾.

ArrayBlockingQueue

生產消費者中常用的阻塞有界隊列, FIFO.

put(E)

put(E) 隊列滿了

1 final ReentrantLock lock = this.lock; 2 lock.lockInterruptibly(); 3 try { 4 while (count == items.length) 5 notFull.await(); 6 enqueue(e); 7 } finally { 8 lock.unlock(); 9 }

take()

當元素被取出后, 并沒有對數組后面的元素位移, 而是更新takeIndex來指向下一個元素.

takeIndex是一個環形的增長, 當移動到隊列尾部時, 會指向0, 再次循環.

1 private E dequeue() {2 // assert lock.getHoldCount() == 1;3 // assert items[takeIndex] != null;4 final Object[] items = this.items;5 @SuppressWarnings("unchecked")6 E x = (E) items[takeIndex];7 items[takeIndex] = null;8 if (++takeIndex == items.length)9 takeIndex = 0; 10 count--; 11 if (itrs != null) 12 itrs.elementDequeued(); 13 notFull.signal(); 14 return x; 15 }

HashMap

最常用的哈希表, 面試的童鞋必備知識了, 內部通過數組 + 單鏈表的方式實現. jdk8中引入了紅黑樹對長度 > 8的鏈表進行優化, 我們另外篇幅再講.

put(K, V)

put(K, V) 相同hash值

resize 動態擴容

當map中元素超出設定的閾值后, 會進行resize (length * 2)操作, 擴容過程中對元素一通操作, 并放置到新的位置.

具體操作如下:

• 在jdk7中對所有元素直接rehash, 并放到新的位置.
• 在jdk8中判斷元素原hash值新增的bit位是0還是1, 0則索引不變, 1則索引變成"原索引 + oldTable.length".

1 //定義兩條鏈2 //原來的hash值新增的bit為0的鏈，頭部和尾部3 Node<K,V> loHead = null, loTail = null;4 //原來的hash值新增的bit為1的鏈，頭部和尾部5 Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;6 Node<K,V> next;7 //循環遍歷出鏈條鏈8 do {9 next = e.next; 10 if ((e.hash & oldCap) == 0) { 11 if (loTail == null) 12 loHead = e; 13 else 14 loTail.next = e; 15 loTail = e; 16 } 17 else { 18 if (hiTail == null) 19 hiHead = e; 20 else 21 hiTail.next = e; 22 hiTail = e; 23 } 24 } while ((e = next) != null); 25 //擴容前后位置不變的鏈 26 if (loTail != null) { 27 loTail.next = null; 28 newTab[j] = loHead; 29 } 30 //擴容后位置加上原數組長度的鏈 31 if (hiTail != null) { 32 hiTail.next = null; 33 newTab[j + oldCap] = hiHead; 34 }

LinkedHashMap

繼承自HashMap, 底層額外維護了一個雙向鏈表來維持數據有序. 可以通過設置accessOrder來實現FIFO(插入有序)或者LRU(訪問有序)緩存.

put(K, V)

get(K)

accessOrder為false的時候, 直接返回元素就行了, 不需要調整位置.?

accessOrder為true的時候, 需要將最近訪問的元素, 放置到隊尾.

removeEldestEntry 刪除最老的元素

?

總結

以上是生活随笔為你收集整理的图解 Java 常用数据结构的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。