数据结构前瞻

集合框架

JAVA的集合框架是定义在java.util包下的一组接口和实现类，用于将多个元素置于一个单元中，对这些元素进行快速，便捷的存储，减速和管理，即增删查改

下面的格子，黄色代表接口，蓝色代表抽象类，棕色代表类

是动态数组（顺序表）优先级队列

是双向列表底层就是一颗红黑树

重要的四个接口

算法效率

时间复杂度

即算法中基本操作的执行次数

比如这张图，因为for循环执行了两次，每次都有n个目标的执行

F(N) = N^2 + 2N + 10

大O渐进表示法

1.用常数1取代运行时间中的所有加法常数

2.修改后的运行次数函数中，只保留最高阶项。

3.如果最高阶项存在且不是1，则去除与这个项目相乘的常数。得到的结果就是大O阶
最坏情况：任意输入规模的最大运行次数 ( 上界 )
平均情况：任意输入规模的期望运行次数
最好情况：任意输入规模的最小运行次数 ( 下界 )

F(N) = 2 * N + 10

O(N) = N

最好情况下：比较一次发现sorted是true直接退出循环，此时时间复杂度是O(N)（因为要对N个数据对N次遍历）

最坏情况下：n-1+n-2+n-3+......+2+1

等差数列计算公式（1+n-1)*(n-1)/2 = (n^2-n)/2 --> O(n^2)

这里不能单纯只看到一个循环就说O(N)，我们要从代码思想上分析

最坏情况：二分到最后一个才被找到

n/2^x = 1 (x表示次数）

n = 2^x -- > x = logn（二进制中下底2省略）--> O(logn)

递归

递归的时间复杂度 = 递归的次数*每次递归后执行的次数

因为这里是三目运算，所以递归执行次数为1，那递归的次数就看factorial(N-1)，就是O(N-1)

算到F(1) = 2^n + 2^(n-1)+ ...+ 2+ 1

1*（1-2^n)/1-2 = 2^n -1 --> O(2^n)

空间复杂度

临时占用存储空间大小的量度

int[] array是一个数组，也就是一个对象，占用一块空间，也就是O(1)

求第n个斐波那契数字？需要开辟n块空间存储n个数字。O(n)

O(n)

包装类

基本数据类型 包装类
byte Byte
short Short
int Integer
long Long
float Float
double Double
char Character
boolean Boolean

java 复制代码

    public static void main1(String[] args) {
        Integer a = 10;//装包   自动装箱
        int i = 99;
        Integer b = i;
        //基本类型 给转变为 包装类型
        System.out.println(a);//10
        System.out.println(b);//99
        Integer aa = Integer.valueOf(10);//显示装箱
    }

valueOf底层

java 复制代码

    public static Integer valueOf(int i) {
        if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
            return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];//装箱
        return new Integer(i);
    }

拆包，拆箱

java 复制代码

        Integer a = 10;
        int i = a;//把包装拆成类型
        System.out.println(i);

java 复制代码

    public static void main(String[] args) {
        Integer a = 100;
        Integer b = 100;
        System.out.println(a == b);

        Integer a1 = 200;
        Integer b1 = 200;
        System.out.println(a1 == b1);

    }

输出结果：true false

为什么第二个结果是false呢？我们返回来看看valueOf定义的范围

说明：IntegerCache.low = -128，前面加个负号负负得正

100还在这个范围里面，true就是理所当然

但是200明显超过最大值，数组越界，每次Integer 变量就会产生新的对象，每个新的对象就会产生新的地址，两个地址不一样就导致 false

泛型：适用于很多很多类型

实现一个类，类中包含一个数组成员，使得数组中可以存放任何类型的数据，也可以根据成员方法返回数组中某个下标的值

java 复制代码

class MyArray  {
    
    public Object[] array = new Object[10];
    //默认放到数组的最后一个位置
    public void setValue(int pos, Object val) {
        array[pos] = val;
    }

    public Object getValue(int pos) {
        return array[pos];
    }

明明我拿1去找hello这个字符串，为什么找不到？因为getValue返回值是Object，所以我们需要进行强转

复制代码

String str = (String)myArray.getValue(1);//这样就行啦！

但是很麻烦的一点，每一次找value都要知道这个value是什么类型，如果有成千上百对数据，找起来不就炒鸡麻烦

为了解决这个问题，我们引入泛型

java 复制代码

/**
 *
 * @param <T> 当前类是一个泛型类，只是一个占位符
 * 注意:<>里面的类型必须是包装型，不能是简单数据类型
 */
class MyArray <T> {

    //public T[] array = new T[10];
    //默认放到数组的最后一个位置
    public Object[] array = new Object[10];
    public void setValue(int pos, T val) {
        array[pos] = val;
    }

    public T getValue(int pos) {
        return (T)array[pos];//把返回的类型 强转为指定类型
    }

java 复制代码

    public static void main(String[] args) {
        MyArray<Integer> myArray = new MyArray<Integer>();//只能放包装类
        myArray.setValue(0,10);
        myArray.setValue(1,100);

        int a = myArray.getValue(1);

        System.out.println(a);

        MyArray<String> myArray2 = new MyArray<>();
        myArray2.setValue(0,"abcd");
        myArray2.setValue(1,"efg");
        String ret = myArray2.getValue(1);
        System.out.println(ret);
    }

以前我们只能传入值，但是现在我们可以传入指定的类型

不能new泛型类型的数组，泛型是编译时期存在的，当程序运行起来到JVM之后，就没有泛型的概念了，new T 无法确定

泛型在编译的时候有个擦除机制，擦除成了Object

现在又有问题了
1 、那为什么， T[] ts = new T[5]; 是不对的，编译的时候，替换为 Object ，不是相当于： Object[] ts = new Object[5]吗？
2、还是说，我们把泛型类型数组实例化一下就行了？
像这样：

复制代码

public T[] array = (T[])new Object[10];

这其实是一个欺骗编译器的小伎俩，瞒天过海让编译器以为是Object类型就让你过了

倘若我在MyArray里面加多一个方法，阁下又该如何应对

java 复制代码

    public static void main(String[] args) {
        MyArray<Integer> myArray1 = new MyArray<>();
        //[1,  "fdsfa"  ]
        Object[] integers = myArray1.getArray();
    }

程序报错

即便强转也无济于事

复制代码

Object[] integers = (Object[]) myArray1.getArray();

因为返回的Object数组里面肯能存放的是任何的数据类型，可能是String, Person之类的，把这些数据类型通通变成Integer，编译器认为不安全就不给过

public Object[] array = new Object[10];

所以这么写就行啦！

泛型的上界

java 复制代码

//T一定是Number或者Number的子类
class TestGeneric <T extends Number>{
    
}

Integer 和 Double都是Number的子类，传入不会报错；但是String不是Number的子类，所以传入报错

Number是Integer和Double的上界，也就是父类

写一个泛型类，求一个数组中的最大值

欸，这不对吧，怎么报错啊

这里的T一定是引用数据类型，最终被擦除为了Object类，而Object是不能进行比较的

那怎么约束这个T让它可以用来比较大小呢

复制代码

class Algf<T extends Comparable<T>>

这句话表示T一定是实现了Comparable接口的，在下面我们可以调用compareTo方法

java 复制代码

class Alg<T extends Comparable<T>>{
    public T findMax(T[] array){
        T max = array[0];
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            if(max.compareTo(array[i])< 0){
                max = array[i];
            }
        }
        return max;
    }
}

在main函数里面调用

如果想用Person类型的话，直接调用那指定是报错的

在Person类实现这个接口并重写方法就没问题了

java 复制代码

class Person implements Comparable<Person>{
    @Override
    public int compareTo(Person o) {
        return 0;
    }
}

泛型方法，把放在类实现的接口语句扔到方法的访问限定符的后面就行了

java 复制代码

class Alg2{
    public<T extends Comparable<T>> T findMax(T[] array){
        T max = array[0];
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            if(max.compareTo(array[i])< 0){
                max = array[i];
            }
        }
        return max;
    }
}

java 复制代码

        Alg2 alg2 = new Alg2();
        Integer[] integers1 = {1,2,3,4,5,6,7};
        //类型推导：根据实参传值来推导此时的类型，所以前面可以不用指定类型
        System.out.println(alg2.findMax(integers1));