数据结构 - 技术栈

一、常见的数据结构

数组、链表、栈、队列、哈希表、树、图和堆

二、常见数据结构各自的优缺点

数组

优点：访问元素速度快，支持随机访问。

缺点：插入、删除操作效率低，大小固定。

链表

优点：插入、删除操作效率高，动态大小。

缺点：访问速度慢，无法随机访问。

栈

优点：操作简单，先进后出（LIFO）结构，适用于递归问题。

缺点：只能访问栈顶元素，无法遍历。

队列

优点：先进先出（FIFO）结构，适用于任务调度等场景。

缺点：只能访问队头、队尾，无法随机访问。

树

优点：层次结构清晰，快速查找、插入和删除（例如二叉搜索树）。

缺点：可能退化为链表（不平衡时），需要额外的平衡维护。

三、数据结构在Java代码中的书写方式

1.链表类

java 复制代码

//链表类
public class Linked {
    private Node head;
    private Node tail;
    private int size;

    public  int size(){
        return size;
    }

    public void add(int a){
        Node n=new Node(a);
        if (head==null){
            //头节点为null，说明整个链表是空的
            head=n;
            tail=n;
        }else {
            //如果链表不为空，则把新节点添加到尾结点的后面
            tail.next=n;
            tail=n;
        }

        size++;
    }


    public int get (int index){
        if (index>size-1){
            throw new RuntimeException("链表长度越界");
        }
        if (index<0){
            throw new RuntimeException("链表长度小于0");
        }
        Node n=head;
        for (int i=0;i<index;i++){
            n=n.next;

        }
        return n.data;
    }

    public void delete(int index){
        Node n=head;

        if (index==0){
            head=head.next;
            n.next=null;
            size--;
            return;
        }

        for (int i = 0; i < index-1; i++) {
            n=n.next;
        }
        //n2是被删除节点，n是被删除节点的前驱结点
        Node n2=n.next;
        //让被删除节点的前驱节点指向被删除节点的后继节点
        n.next=n2.next;
        n2.next=null;
        size--;
    }

    public String toString(){
        StringBuilder str=new StringBuilder();
        Node n=head;
        while (n!=null){
            str.append(n.data);
            n=n.next;
            if (n!=null){
                str.append(" -> ");
            }
        }
        return str.toString();
    }

    public static void main(String[] args) {
        Linked l=new Linked();
        l.add(1);
        l.add(2);
        l.add(3);
        l.add(4);
        l.add(5);
        System.out.println(l);
        System.out.println(l.get(1));
        l.delete(3);
        System.out.println(l);
    }
}

根据以上代码以及原理自行写出链表节点类的代码？

java 复制代码

//链表结点类
public class Node {
    int data;
    Node next;

    public Node(int data){
        this.data=data;

    }


}

2.自定义队列类

java 复制代码

//自定义队列类
public class MyQueue {
    private int[] data=new int[10];
    int  index;
    public void add(int i){
        data[index]=i;
        index++;
    }


    public int pop(){
        int v=data[0];
        for (int i=0;i<index;i++){
            data[i]=data[i+1];
        }
        index--;
        return v;
    }


    public int size(){
        return index;
    }
}

java 复制代码

public class MyStack {
    private Linked linked=new Linked();
    public void add(int i){
        linked.add(i);
    }

    public int pop(){
        int v = linked.get(linked.size() - 1);
        linked.delete(linked.size()-1);
        return v;
    }

    public int size(){
        return linked.size();
    }
}

3.二叉树类

java 复制代码

public class Tree {
    private TreeNode root;


    public void add(int v){
        TreeNode node=new TreeNode(v);
        if (root==null){
            root=node;
        }else {
            //如果要添加的数据小于根节点，则添加到左边
            add(root,node);
//            if(v < root.data){
//                TreeNode n = root.left;
//                TreeNode parent = root;
//                while (n != null){
//                    if(n.data > v){
//                        n = n.left;
//                        parent = parent.left;
//                    }else {
//                        n = n.right;
//                        parent = parent.right;
//                    }
//                }
//                if(v < parent.data){
//                    parent.left = node;
//                }else{
//                    parent.right = node;
//                }
//            }
        }
    }



    private void add(TreeNode p,TreeNode v){
        if (v.data<p.data){
            if (p.left==null){
                p.left=v;
            }else {
                add(p.left,v);
            }
        }else {
            if (p.right==null){
                p.right=v;
            }else {
                add(p.right,v);
            }
        }
    }



    public void preOrder(){
        preOrder(root);

    }

    private void preOrder(TreeNode n){
        if (n==null){
            return;
        }
        System.out.print(n.data +"->");
        preOrder(n.left);
        preOrder(n.right);
    }


    public void midOrder(){
        midOrder(root);
    }

    private void midOrder(TreeNode n){
        if (n==null){
            return;
        }
        midOrder(n.left);
        System.out.print(n.data+"->");
        midOrder(n.right);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Tree t=new Tree();
        t.add(10);
        t.add(5);
        t.add(3);
        t.add(2);
        t.add(4);
        t.add(7);
        t.add(6);
        t.add(8);
        t.add(15);
        t.add(13);
        t.add(12);
        t.add(14);
        t.add(17);
        t.add(16);
        t.add(18);

        t.preOrder();
        System.out.println();
        t.midOrder();
    }
}

根据以上代码以及原理自行写出二叉树节点类的代码？

java 复制代码

//二叉树结点类
public class TreeNode {
    int data;
    TreeNode left;
    TreeNode right;
    public TreeNode(int data){
        this.data=data;
    }


}