Android 开发中 常见的数据结构有哪些?

数组

ArrayList

ArrayList 基于动态数组实现,提供了一个基于数组的,动态增长的列表。由于基于数组实现,查增删改时间复杂度为下

  • get O(1): 基于数组实现,可以通过索引直接访问元素
  • add 平均复杂度为O(1), 多数情况下,插入元素到ArrayList末尾是常数时间,但在需要扩容的情况下,需要O(n)的大小
  • remove 平均情况为O(n), 需要对元素和后续元素向前移动,最坏要移动整个数组的元素
  • set O(1), 可以直接通过索引修改数组元素的值

优点:

  • 查询修改都是O(1),适用于查询和修改较多,数据较大时删除元素操作较少的情况

缺点:

  • 大量数据时且需要频繁插入和删除,删除和插入需要对数组进行复制,会影响性能,可以使用LinkedList代替

LinkedList

LinkedList 是Java的双链表实现,每个元素都包含前一个和后一个元素的引用,可以高效的在列表中进行插入和删除操作。

  • get O(n), 必须从链表头部或尾部开始遍历,直到找到目标位置
  • add O(1), 平均情况下只需要更新前后节点的引用
  • remove O(1), 平均情况下只需要更新前后节点的引用
  • set O(n), 需要先查询,再修改,复杂度为O(n)

优点:

  • 对插入和删除操作有较好的性能

缺点:

  • 查询和修改都需要遍历列表

HashMap

Java中哈希表集合实现,用于存储键值对,常用于快速查找和存储键值对数据

  • get 平均情况下为 O(1), 理想情况下,哈希算法时没有冲突的,可以通过hash值,直接找到对应的桶,极端情况下,hash值都会冲突,导致退化到O(n)(单链表实现)或者 O(logn)红黑树实现。
  • put 平均 O(1), 理想情况下,没有冲突直接插入,在冲突的情况下,复杂度为O(n), 为链表长度或树的高度
  • remove 平均 O(1), 理想情况下,没有冲突直接插入,在冲突的情况下,复杂度为O(n), 为链表长度或树的高度

HashMap并不是线程安全的,有线程安全的考虑时,可以使用,Hashtable ConcurrentHashMap CopyOnWriteHashMap

HashSet

HastSet 基于 HashMap实现,不存储重复元素,HashSet 通过调用元素的hashCode()方法获取hash码,用于确定元素在哈希表中的位置,随后对数据取模,保证落在数组索引范围内。

SparseArray

SparseArray 是Android 提供的一种优化的数组映射结构,适用于存储稀疏数据,及大多数数据都是默认值。

  • get O(logn), 使用二分查找,且索引数组有序,适用于二分查找
  • put O (logn), 插入操作需要维护索引数组有序性
  • remove O(logn), 需要先查找,再删除
  • set O (logn), 同样需要查找和删除

什么是稀疏数据?

  • 稀疏数据是指大部分元素具有默认值(通常为零或空),而只有一小部分元素具有非默认值。

适用场景:

  • ListView 或 RecyclerView中存储列表项的状态,其中大多数列表项可能处于默认状态

ArrayDeque

ArrayDeque 是Java中双端队列的实现,基于数组,并提供了高效的头部和尾部操作。

  • addLast, offerLast, addFirst offerFirst, remove 和 getLast都是O(1)的时间复杂度

优点:

  • ArrayDeque 提供了在两端高效(常数级别)执行添加,移除和获取操作的能力。
  • 基于数组实现,相较于链表的实现,随机访问元素性能更好

缺点:

  • 非线程安全的
  • 无法在中间插入或删除元素

LinkedHashMap

LinkedHashMap 保留了元素的插入顺序,并提供快速查找的操作,使用哈希表存储键值对,同时使用一个双向链表维护插入顺序或访问顺序,具体取决于构造函数的参数。

  • put 平均O(1), 默认末尾添加,在开头或中间添加,需要找到插入位置,最坏为O(n)
  • remove O(1),哈希表和HashMap操作一样,链表删除为O(n)
  • get O(1)

优点:

  • 提供顺序值,在缓存等场景适用,比如LRU缓存

缺点:

  • 需要维护一个链表结构,内存开销稍大

TreeMap

TreeMap 是 Java 中的一种基于红黑树(Red-Black Tree)实现的有序映射(SortedMap)。它实现了 NavigableMap 接口,因此提供了有序的键值对集合。

特性

  • 有序,TreeMap可以按照键的顺序进行遍历
  • 使用红黑树,插入,删除和查找时间复杂度都是O(logn)
  • 键是唯一的, 必须实现Comparable
  • 子映射和范围查询,允许获取子映射(submap)或进行范围查询

缺点:

  • 大数据量时性能略低

CopyOnWirteXXX

基于读写锁

ConcurrentHashMap等

基于细粒度的segment,细粒度的读写访问,适用于数据量很大的时候

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