java手動實現(xiàn)常見數(shù)據(jù)結構的示例代碼

更新時間：2025年02月10日 14:17:20 作者：hxung

本文介紹了Java中常用數(shù)據(jù)結構的特點和Java實現(xiàn),包括數(shù)組、動態(tài)數(shù)組、鏈表、棧、隊列、哈希表、樹、堆、圖、集合、雙向隊列以及自定義鏈表,幫助開發(fā)者選擇合適的數(shù)據(jù)結構以提升代碼效率,感興趣的朋友一起看看吧

1. 數(shù)組（Array）
2. 動態(tài)數(shù)組
3. 鏈表（LinkedList）
4. 棧（Stack）
5. 隊列（Queue）
6. 哈希表（HashMap）
7. 樹（TreeSet/TreeMap）
8. 堆（PriorityQueue）
9. 圖（Graph）
10. 集合（Set）
11. 雙向隊列（Deque）
12. 自定義鏈表（手動實現(xiàn)）
總結

在 Java 中，常用的數(shù)據(jù)結構可以通過 集合框架（Collections Framework） 實現(xiàn)，也可以手動實現(xiàn)。以下是常見數(shù)據(jù)結構及其特點，以及對應的 Java 實現(xiàn)示例：

1. 數(shù)組（Array）

特點：固定大小、內(nèi)存連續(xù)、隨機訪問高效。
用途：存儲固定數(shù)量的元素。

Java 實現(xiàn)：

int[] array = new int[5]; // 靜態(tài)數(shù)組
array[0] = 10;

2. 動態(tài)數(shù)組

（ArrayList）

特點：基于數(shù)組實現(xiàn)，支持動態(tài)擴容，隨機訪問高效（O(1)），插入/刪除低效（O(n)）。
用途：需要頻繁隨機訪問的場景。

Java 實現(xiàn)：

import java.util.ArrayList;
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(10);        // 添加元素
int value = list.get(0); // 訪問元素

3. 鏈表（LinkedList）

特點：基于雙向鏈表實現(xiàn)，插入/刪除高效（O(1)），隨機訪問低效（O(n)）。
用途：頻繁插入/刪除的場景。
Java 實現(xiàn)：

import java.util.LinkedList;
LinkedList<Integer> linkedList = new LinkedList<>();
linkedList.add(10);          // 添加元素
linkedList.addFirst(5);      // 頭部插入
int first = linkedList.getFirst(); // 訪問頭部元素

4. 棧（Stack）

特點：后進先出（LIFO），支持 push 和 pop 操作。
用途：函數(shù)調(diào)用棧、表達式求值。
Java 實現(xiàn)（推薦使用 Deque）：

import java.util.ArrayDeque;
ArrayDeque<Integer> stack = new ArrayDeque<>();
stack.push(10); // 壓棧
int top = stack.pop(); // 彈棧

5. 隊列（Queue）

特點：先進先出（FIFO），支持 offer 和 poll 操作。
用途：任務調(diào)度、廣度優(yōu)先搜索（BFS）。
Java 實現(xiàn)：

import java.util.Queue;
import java.util.LinkedList;
Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
queue.offer(10); // 入隊
int head = queue.poll(); // 出隊

6. 哈希表（HashMap）

特點：基于哈希表實現(xiàn)，鍵值對存儲，查找高效（平均 O(1)），無序。
用途：快速查找、去重。
Java 實現(xiàn)：

import java.util.HashMap;
HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Alice", 25); // 添加鍵值對
int age = map.get("Alice"); // 查找

7. 樹（TreeSet/TreeMap）

特點：基于紅黑樹實現(xiàn)，元素自動排序（按自然順序或自定義比較器），查找/插入/刪除時間復雜度為 O(log n)。
用途：需要有序存儲的場景。
Java 實現(xiàn)：

import java.util.TreeSet;
TreeSet<Integer> treeSet = new TreeSet<>();
treeSet.add(10);
treeSet.add(5); // 自動排序為 [5, 10]

8. 堆（PriorityQueue）

特點：基于堆（默認最小堆）實現(xiàn)，元素按優(yōu)先級排序。
用途：任務調(diào)度、求 Top K 問題。
Java 實現(xiàn)：

import java.util.PriorityQueue;
PriorityQueue<Integer> heap = new PriorityQueue<>();
heap.offer(10);
heap.offer(5); // 堆頂為 5
int min = heap.poll(); // 彈出最小值 5

9. 圖（Graph）

特點：節(jié)點和邊的集合，通常通過鄰接表或鄰接矩陣實現(xiàn)。
用途：社交網(wǎng)絡、路徑規(guī)劃。
Java 實現(xiàn)（鄰接表）：

import java.util.*;
class Graph {
    private Map<Integer, List<Integer>> adjacencyList = new HashMap<>();
    public void addEdge(int src, int dest) {
        adjacencyList.computeIfAbsent(src, k -> new ArrayList<>()).add(dest);
        adjacencyList.computeIfAbsent(dest, k -> new ArrayList<>()).add(src); // 無向圖
    }
}

10. 集合（Set）

特點：不允許重復元素。
Java 實現(xiàn)（HashSet 和 TreeSet）：

import java.util.HashSet;
HashSet<String> set = new HashSet<>();
set.add("Apple");
set.add("Apple"); // 重復元素會被忽略

11. 雙向隊列（Deque）

特點：支持兩端插入和刪除。
用途：滑動窗口、雙端操作。
Java 實現(xiàn)：

import java.util.ArrayDeque;
ArrayDeque<Integer> deque = new ArrayDeque<>();
deque.addFirst(10);
deque.addLast(20);
int first = deque.removeFirst();

12. 自定義鏈表（手動實現(xiàn)）

class Node {
    int data;
    Node next;
    Node(int data) {
        this.data = data;
        this.next = null;
    }
}
class LinkedList {
    Node head;
    public void add(int data) {
        Node newNode = new Node(data);
        if (head == null) {
            head = newNode;
        } else {
            Node current = head;
            while (current.next != null) {
                current = current.next;
            }
            current.next = newNode;
        }
    }
}