黑马程序员Java面试专题(1)|常见集合篇(1)ArrayList&LinkedList

一、集合

二、算法复杂度分析

1.时间复杂度分析

时间复杂度分析:评估代码的执行耗时

  • 大O表示法:不具体表示代码真正的执行时间,而是表示时间随数据规模增长的变化趋势
  • T(n)与代码的执行次数成正比(代码行数越多,执行时间越长)
  • T(n) = O(3n + 3) ==> T(n) = O(n)
  • 当n很大时,公式中的低阶,常量,系数三部分并不左右其增长趋势,因此可以忽略,我们只需要记录一个最大的量级就可以了

复杂度分析:弄清楚代码的执行次数与数据规模n之间的关系

2.空间复杂度分析

空间复杂度:渐进空间复杂度,表示算法占用的额外存储空间与数据规模之间的增长关系

开发中常见O(1), O(n), O(n ^ 2),其他几乎用不到

三、List相关面试题

1.数据结构-数组

数组:一种用连续的内存空间存储相同数据类型数据的线性数据

Q1:为什么数组索引从0开始?假如从1开始不行吗?

  • 在根据数组索引获取元素的时候,会用索引和寻址公式来计算内存所对应的元素数据,寻址公式是:数组的首地址+索引*存储数据的类型大小
  • 如果数组的索引从1开始,寻址公式中,就需要增加一次减法操作,对于CPU来说就多了一次指令,性能不高。

查找的时间复杂度:

  • 下标查找:O(1)
  • 未知下标查找:O(n)
  • 未知下标但排序二分查找:O(logn)

插入和删除的时间复杂度:O(n)

2.ArrayList源码分析

Q2:ArrayList底层的实现原理是什么?

  • ArrayList底层是用动态的数组实现的;
  • ArrayList初始容量为0,当第一次添加数据的时候才会初始化容量为10;
  • ArrayList在进行扩容的时候是原来容量的1.5倍,每次扩容都需要拷贝数组;
  • ArrayList在添加数据的时候
    • 确保数组已使用长度(size)加1之后足够存下下一个数据;
    • 计算数组的容量,如果当前数组已使用长度+1后的大于当前的数组长度,则调用grow方法扩容(原来的1.5倍);
    • 确保新增的数据有地方存储之后,则将新元素添加都位于size的位置上;
    • 返回添加成功布尔值。

Q3:ArrayList list = new ArrayList(10)中的list扩容几次?

  • 该语句只是声明和实例了一个ArrayList,指定了容量为10,未扩容。

Q4:如何实现数组和List之间的转换?

  • 数组转List,使用JDK中java.util.Arrays工具类的asList方法;
  • List转数组,使用List的toArray方法。无参toArray方法返回Object数组,传入初始化长度的数组对象,返回该对象数组。

Q5:用Arrays.asList转List后,如果修改了数组内容,List受影响吗?List用toArray转数组后,如果修改了List内容,数组受影响吗?

前者受影响,后者不受影响。

  • 因为前者Arrays.asList底层使用的Arrays类中的一个内部类ArraysList来构造的集合,在这个集合的构造器中,把我们传入的这个集合进行了包装而已,最终指向的都是同一个内存地址;
  • 后者当调用了toArray之后,在底层是它进行了数组的拷贝,跟原来的元素没有关系,所以不受影响。

3.数据结构-单向/双向链表

查找的时间复杂度:

  • 查找头、尾节点:O(1)
  • 查找其他节点:O(n)

插入和删除的时间复杂度:

  • 添加和删除头、尾节点:O(1)
  • 其他节点:O(n)

⭐Q6:ArrayList和LinkedList的区别是什么?

  1. 底层数据结构
    1. ArrayList是动态数组的数据结构实现
    2. LinkedList是双向链表的数据结构实现
  2. 操作数据效率
    1. ArrayList按照下标查询时间复杂度是O(1)【内存是连续的,根据寻址公式】,LinkedList不支持下标查询;
    2. 查找(未知索引):二者都需要遍历,时间复杂度都是O(n);
    3. 新增和删除
      1. ArrayList尾部插入和删除,时间复杂度都是O(1);其他部分增删需要挪动数组,时间复杂度是O(n);
      2. LinkedList头尾节点增删时间复杂度是O(1),其他都需要遍历链表,时间复杂度是O(n)。
  3. 内存空间占用
    1. ArrayList底层是数组,内存连续,节省内存;
    2. LinkedList是双向链表需要存储数据集,和两个指针,更占用内存。
  4. 线程安全
    1. ArrayList和LinkedList都不是线程安全的;
    2. 如果需要保证线程安全,有两种方案:
      1. 在方法内使用,局部变量是线程安全的;
      2. 使用线程安全的ArrayList和LinkedList、
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