基础知识总结:常用容器集合类的算法谈

常用的容器一般有一下几种数据结构类型:

  • 动态数组:ArrayList内部就是动态数组,HashMap内部的链表数组也是动态扩展的,ArrayDeque和PriorityQueue内部也都是动态扩展的数组。
  • 链表:LinkedList是用双向链表实现的,HashMap中映射到同一个链表数组的键值对是通过单向链表链接起来的,LinkedHashMap中每个元素还加入到了一个双向链表中以维护插入或访问顺序。
  • 哈希表:HashMap是用哈希表实现的,HashSet, LinkedHashSet和LinkedHashMap基于HashMap,内部当然也是哈希表。
  • 排序二叉树:TreeMap是用红黑树(基于排序二叉树)实现的,TreeSet内部使用TreeMap,当然也是红黑树,红黑树能保持元素的顺序且综合性能很高。
  • :PriorityQueue是用堆实现的,堆逻辑上是树,物理上是动态数组,堆可以高效地解决一些其他数据结构难以解决的问题。
  • 循环数组:ArrayDeque是用循环数组实现的,通过对头尾变量的维护,实现了高效的队列操作。
  • 位向量:EnumSet是用位向量实现的,对于只有两种状态,且需要进行集合运算的数据,使用位向量进行表示、位运算进行处理,精简且高效。 

每种数据结构中往往包含一定的算法策略,这种策略往往是一种折中,比如:

  • 动态扩展算法:动态数组的扩展策略,一般是指数级扩展的,是在两方面进行平衡,一方面是希望减少内存消耗,另一方面希望减少内存分配、移动和拷贝的开销。
  • 哈希算法:哈希表中键映射到链表数组索引的算法,算法要快,同时要尽量随机和均匀。
  • 排序二叉树的平衡算法:排序二叉树的平衡非常重要,红黑树是一种平衡算法,AVL树是另一种,平衡算法一方面要保证尽量平衡,另一方面要尽量减少综合开销。

  • 动态数组:ArrayList内部就是动态数组,HashMap内部的链表数组也是动态扩展的,ArrayDeque和PriorityQueue内部也都是动态扩展的数组。
  • 链表:LinkedList是用双向链表实现的,HashMap中映射到同一个链表数组的键值对是通过单向链表链接起来的,LinkedHashMap中每个元素还加入到了一个双向链表中以维护插入或访问顺序。
  • 哈希表:HashMap是用哈希表实现的,HashSet, LinkedHashSet和LinkedHashMap基于HashMap,内部当然也是哈希表。
  • 排序二叉树:TreeMap是用红黑树(基于排序二叉树)实现的,TreeSet内部使用TreeMap,当然也是红黑树,红黑树能保持元素的顺序且综合性能很高。
  • :PriorityQueue是用堆实现的,堆逻辑上是树,物理上是动态数组,堆可以高效地解决一些其他数据结构难以解决的问题。
  • 循环数组:ArrayDeque是用循环数组实现的,通过对头尾变量的维护,实现了高效的队列操作。
  • 位向量:EnumSet是用位向量实现的,对于只有两种状态,且需要进行集合运算的数据,使用位向量进行表示、位运算进行处理,精简且高效。 

每种数据结构中往往包含一定的算法策略,这种策略往往是一种折中,比如:

  • 动态扩展算法:动态数组的扩展策略,一般是指数级扩展的,是在两方面进行平衡,一方面是希望减少内存消耗,另一方面希望减少内存分配、移动和拷贝的开销。
  • 哈希算法:哈希表中键映射到链表数组索引的算法,算法要快,同时要尽量随机和均匀。
  • 排序二叉树的平衡算法:排序二叉树的平衡非常重要,红黑树是一种平衡算法,AVL树是另一种,平衡算法一方面要保证尽量平衡,另一方面要尽量减少综合开销。
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