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尚硅谷 java数据结构与算法 学习笔记(一)_尚硅谷的数据结构和算法笔记
作者：思考机器3 | 2024-02-02 12:50:03
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尚硅谷的数据结构和算法笔记
这里写目录标题
线性结构和 非线性结构
稀疏数组SparseArray
需求
记录棋盘的位置 可用用二位数组将它保存 ,但是会发现记录很多没有意义的数据很多空间浪费 可以用稀疏数组进行优化
介绍
稀疏数组就是压缩缩多余的冗余数据
第一行的记录原表的行列数和 非0值的个数
实例
代码实现
package com.luyi.DataStructures.sparse; import java.util.Date; /** * @author 卢意 * @create 2020-12-01 9:26 */ public class SparseArray { public static void main(String[] args) { // 创建一个原始的二维数组 11 * 11 // 0 表示 没有棋子 1表示黑子 2表示白子 int chessArray[][] = new int[11][11]; chessArray[1][2] = 1; chessArray[2][3] = 2; // 输出原始的二维数组 System.out.println("输出原始的二维数组"); for(int row[] : chessArray){ for (int data : row){ System.out.print(data + "\t"); } System.out.println(); } // 将二维数组转为稀疏数组的思路 // 1 先遍历 二维数组 得到 非0 数据的个数 int sum = 0; for(int i = 0; i < chessArray.length; i++){ for(int j = 0; j<chessArray.length; j++ ){ if(chessArray[i][j] != 0){ sum++; } } } System.out.println("非0数据的个数 sum="+ sum); // 2 创建对应的稀疏数组 int sparseArray[][] = new int[sum+1][3]; // 给稀疏数组赋值 sparseArray[0][0] = 11; sparseArray[0][1] = 11; sparseArray[0][2] = sum; // 遍历二维数组 将非0的值存放到稀疏数组中 int index = 1; for(int i = 0; i < chessArray.length; i++){ for(int j = 0; j<chessArray.length; j++ ){ if(chessArray[i][j] != 0){ sparseArray[index][0] = i; sparseArray[index][1] = j; sparseArray[index][2] = chessArray[i][j]; index++; } } } // 输出稀疏数组 System.out.println("得到的稀疏数组为:"); for (int i = 0;i<sum+1;i++){ System.out.print(sparseArray[i][0] + "\t"); System.out.print(sparseArray[i][1] + "\t"); System.out.print(sparseArray[i][2] + "\t"); System.out.println(); } // 稀疏数组恢复成二维数组 // 1 读取稀疏数组的第一行 根据第一行的数据, 创建原始的二维数组 // 2 在读取稀疏数组的后几行 并赋值 int row = sparseArray[0][0]; int cos = sparseArray[0][1]; int newChessArray[][] = new int[row][cos]; for(int i = 0; i < row; i++){ for(int j = 0; j < cos; j++ ){ newChessArray[i][j] = 0; } } for (int i = 1; i < sparseArray.length;i++){ newChessArray[sparseArray[i][0]][sparseArray[i][1]] = sparseArray[i][2]; } System.out.println("输出恢复的二维数组"); for(int rows[] : chessArray){ for (int data : rows){ System.out.print(data + "\t"); } System.out.println(); } } }
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代码执行结果
输出原始的二维数组
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非0数据的个数 sum=2
得到的稀疏数组为:
11 11 2
1 2 1
2 3 2
输出恢复的二维数组
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队列
介绍
上图的清晰图 rear待表队列的尾部 front代表数据的头部 存入数据时 front不变 rear变化 存数据时 rear位置不变 front 的位置在变化
数组模拟队列思路
rear == maxSize-1 为满 front指向队列头部的头一个位置 rear指向队列尾部的具体位置
代码实现
package com.luyi.DataStructures.queue; import java.util.Scanner; /** * @author 卢意 * @create 2020-12-01 10:08 * 数组模拟队列 */ public class ArrayQueueDemo { public static void main(String[] args) { // 测试 // 创建一个队列 ArrayQueue arrayQueue = new ArrayQueue(3); char key = ' '; // 接收用户输入 Scanner scanner = new Scanner(System.in); boolean loop = true; // 控制循环 // 输出一个菜单 while (loop){ System.out.println("s(show): 显示对列"); System.out.println("e(exit): 退出程序"); System.out.println("a(add): 添加数据到对列"); System.out.println("g(get): 从对列取出数据"); System.out.println("h(head): 查看对列头的数据"); key = scanner.next().charAt(0); //接收这个字符 switch (key) { case 's': arrayQueue.showQueue(); break; case 'a': System.out.println("输入一个数"); int value = scanner.nextInt(); arrayQueue.addQueue(value); break; case 'g': try { System.out.println("取出的数据:"+arrayQueue.getQueue()); } catch (Exception e){ System.out.println(e.getMessage()); } break; case 'h': try { System.out.println("队列头部的数据:"+arrayQueue.headQueue()); } catch (Exception e){ System.out.println(e.getMessage()); } break; case 'e': scanner.close(); loop = false; break; default : break; } } System.out.println("程序退出"); } } // 使用数组模拟队列 编写一个ArrayQueue类 class ArrayQueue { private int maxSize; // 表示数组的最大容量 private int front; // 队列头部 private int rear; // 队列尾部 private int[] arr; // 存放数据 模拟队列 // 创建队列的构造器 public ArrayQueue(int maxSize){ this.maxSize = maxSize; arr= new int[maxSize]; front = rear = -1; // 队列头部和尾部 front指向队列头部的头一个位置 rear指向队列尾部的具体位置 } // 判断队列是否满 public Boolean isFull(){ return rear == maxSize - 1; } // 判断对列是否为空 public Boolean isEmpty(){ return rear == front; } // 添加数据到对列 public void addQueue(int n){ // 判断队列是否满 if(isFull()){ System.out.println("队列满,不能加入数据"); return; } // rear 后移 arr[++rear] = n; } // 数据出队列 public int getQueue(){ // 判断对垒是否空 if(isEmpty()){ throw new RuntimeException("队列为空不能取数据"); } return arr[++front]; } // 显示对列的所有数据 public void showQueue(){ // 判断队列是否为空 if(isEmpty()){ System.out.println("队列为空"); return; } for (int i = 0; i < arr.length; i++){ System.out.println("arr["+i+"]="+arr[i]); } } // 显示对列的头部的数据 不是取出数据 public int headQueue(){ // 判断是否为空 if(isEmpty()){ throw new RuntimeException("队列为空,没有头数据"); } return arr[front + 1]; } }
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控制台结果
s(show): 显示对列
e(exit): 退出程序
a(add): 添加数据到对列
g(get): 从对列取出数据
h(head): 查看对列头的数据
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队列为空
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a(add): 添加数据到对列
g(get): 从对列取出数据
h(head): 查看对列头的数据
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输入一个数
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e(exit): 退出程序
a(add): 添加数据到对列
g(get): 从对列取出数据
h(head): 查看对列头的数据
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arr[0]=10
arr[1]=0
arr[2]=0
s(show): 显示对列
e(exit): 退出程序
a(add): 添加数据到对列
g(get): 从对列取出数据
h(head): 查看对列头的数据
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输入一个数
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s(show): 显示对列
e(exit): 退出程序
a(add): 添加数据到对列
g(get): 从对列取出数据
h(head): 查看对列头的数据
a
输入一个数
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s(show): 显示对列
e(exit): 退出程序
a(add): 添加数据到对列
g(get): 从对列取出数据
h(head): 查看对列头的数据
s
arr[0]=10
arr[1]=20
arr[2]=30
s(show): 显示对列
e(exit): 退出程序
a(add): 添加数据到对列
g(get): 从对列取出数据
h(head): 查看对列头的数据
a
输入一个数
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队列满,不能加入数据
s(show): 显示对列
e(exit): 退出程序
a(add): 添加数据到对列
g(get): 从对列取出数据
h(head): 查看对列头的数据
h
队列头部的数据:10
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e(exit): 退出程序
a(add): 添加数据到对列
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h(head): 查看对列头的数据
g
取出的数据:10
s(show): 显示对列
e(exit): 退出程序
a(add): 添加数据到对列
g(get): 从对列取出数据
h(head): 查看对列头的数据
h
队列头部的数据:20
s(show): 显示对列
e(exit): 退出程序
a(add): 添加数据到对列
g(get): 从对列取出数据
h(head): 查看对列头的数据
g
取出的数据:20
s(show): 显示对列
e(exit): 退出程序
a(add): 添加数据到对列
g(get): 从对列取出数据
h(head): 查看对列头的数据
g
取出的数据:30
s(show): 显示对列
e(exit): 退出程序
a(add): 添加数据到对列
g(get): 从对列取出数据
h(head): 查看对列头的数据
g
队列为空不能取数据
s(show): 显示对列
e(exit): 退出程序
a(add): 添加数据到对列
g(get): 从对列取出数据
h(head): 查看对列头的数据
h
队列为空,没有头数据
s(show): 显示对列
e(exit): 退出程序
a(add): 添加数据到对列
g(get): 从对列取出数据
h(head): 查看对列头的数据
问题
现在队列经历了加满 也全部取出 当前列表理论上为空
但是任然无法加入数据 这个数组无法复用 只能使用一次 没有到达复用的效果
需要将这个数组由算法改造成一个环形数组(取模)
数组模拟环形队列
注意现在调整了front 和 rear 队列的
环形队列代码实现
package com.luyi.DataStructures.queue; import java.util.Scanner; /** * 环形数组对列 * @author 卢意 * @create 2020-12-01 13:54 */ public class CircleArrayQueue { public static void main(String[] args) { // 测试 // 创建一个环形队列 CircleArray arrayQueue = new CircleArray(4); // 设置为4 但是数组的有效空间是3 char key = ' '; // 接收用户输入 Scanner scanner = new Scanner(System.in); boolean loop = true; // 控制循环 // 输出一个菜单 while (loop){ System.out.println("s(show): 显示对列"); System.out.println("e(exit): 退出程序"); System.out.println("a(add): 添加数据到对列"); System.out.println("g(get): 从对列取出数据"); System.out.println("h(head): 查看对列头的数据"); key = scanner.next().charAt(0); //接收这个字符 switch (key) { case 's': arrayQueue.showQueue(); break; case 'a': System.out.println("输入一个数"); int value = scanner.nextInt(); arrayQueue.addQueue(value); break; case 'g': try { System.out.println("取出的数据:"+arrayQueue.getQueue()); } catch (Exception e){ System.out.println(e.getMessage()); } break; case 'h': try { System.out.println("队列头部的数据:"+arrayQueue.headQueue()); } catch (Exception e){ System.out.println(e.getMessage()); } break; case 'e': scanner.close(); loop = false; break; default : break; } } System.out.println("程序退出"); } } // 使用数组模拟队列 编写一个ArrayQueue类 class CircleArray { private int maxSize; // 表示数组的最大容量 // front 的变量的含义 做调整 就指向队列的第一个元素 也就是 arr[front] 是第一个头元素 // front初始值变为0 private int front; // 队列头部 // rear 变量的含义做一个调整 rear指向队列的最后元素的后一个位置 因为希望空出一个空间做约定 rear的初始值为0 private int rear; // 队列尾部 private int[] arr; // 存放数据 模拟队列 // 创建队列的构造器 public CircleArray(int maxSize){ this.maxSize = maxSize; arr= new int[maxSize]; //front = rear = 0 ; // 队列头部和尾部 front指向队列头部的头一个位置 rear指向队列尾部的具体位置 } // 判断队列是否满 public boolean isFull(){ return (rear + 1)% maxSize == front; } // 判断对列是否为空 public boolean isEmpty(){ return rear == front; } // 添加数据到对列 public void addQueue(int n){ // 判断队列是否满 if(isFull()){ System.out.println("队列满,不能加入数据"); return; } // rear指向对位的后一个位置 直接将数据加入 在后移rear指针 arr[rear] = n; // 要考虑取模 如果rear已经在 数组的最后位置 需要进行取模到数组的开始部分 rear = (rear + 1) % maxSize; } // 数据出队列 public int getQueue(){ // 判断对垒是否空 if(isEmpty()){ throw new RuntimeException("队列为空不能取数据"); } // 这里需要分析出front是 指向队列的第一个元素 // 1 先把 front对应的值 保存到临时变量 // 2 将front 后移 // 3 将临时保存的变量返回 int value = arr[front]; front = (front + 1) % maxSize; return value; } // 显示对列的所有数据 public void showQueue(){ // 判断队列是否为空 if(isEmpty()){ System.out.println("队列为空"); return; } // 思路: 从front开始遍历, 遍历多少个元素 // for (int i = front; i < front + size(); i++){ System.out.println("arr["+ i % maxSize +"]="+arr[i % maxSize]); } } // 显示对列的头部的数据 不是取出数据 public int headQueue(){ // 判断是否为空 if(isEmpty()){ throw new RuntimeException("队列为空,没有头数据"); } return arr[front]; } // 求出当前队列的有效数据的个数 public int size() { return (rear + maxSize - front) % maxSize; } }
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运行结果
s(show): 显示对列 e(exit): 退出程序 a(add): 添加数据到对列 g(get): 从对列取出数据 h(head): 查看对列头的数据 s 队列为空 s(show): 显示对列 e(exit): 退出程序 a(add): 添加数据到对列 g(get): 从对列取出数据 h(head): 查看对列头的数据 a 输入一个数 10 s(show): 显示对列 e(exit): 退出程序 a(add): 添加数据到对列 g(get): 从对列取出数据 h(head): 查看对列头的数据 a 20 输入一个数 s(show): 显示对列 e(exit): 退出程序 a(add): 添加数据到对列 g(get): 从对列取出数据 h(head): 查看对列头的数据 s arr[0]=10 arr[1]=20 s(show): 显示对列 e(exit): 退出程序 a(add): 添加数据到对列 g(get): 从对列取出数据 h(head): 查看对列头的数据 a 输入一个数 30 s(show): 显示对列 e(exit): 退出程序 a(add): 添加数据到对列 g(get): 从对列取出数据 h(head): 查看对列头的数据 s arr[0]=10 arr[1]=20 arr[2]=30 s(show): 显示对列 e(exit): 退出程序 a(add): 添加数据到对列 g(get): 从对列取出数据 h(head): 查看对列头的数据 a 输入一个数 40 队列满,不能加入数据 s(show): 显示对列 e(exit): 退出程序 a(add): 添加数据到对列 g(get): 从对列取出数据 h(head): 查看对列头的数据 g 取出的数据:10 s(show): 显示对列 e(exit): 退出程序 a(add): 添加数据到对列 g(get): 从对列取出数据 h(head): 查看对列头的数据 s arr[1]=20 arr[2]=30 s(show): 显示对列 e(exit): 退出程序 a(add): 添加数据到对列 g(get): 从对列取出数据 h(head): 查看对列头的数据 a 10 输入一个数 s(show): 显示对列 e(exit): 退出程序 a(add): 添加数据到对列 g(get): 从对列取出数据 h(head): 查看对列头的数据 s arr[1]=20 arr[2]=30 arr[3]=10 s(show): 显示对列 e(exit): 退出程序 a(add): 添加数据到对列 g(get): 从对列取出数据 h(head): 查看对列头的数据 a 70 输入一个数 队列满,不能加入数据 s(show): 显示对列 e(exit): 退出程序 a(add): 添加数据到对列 g(get): 从对列取出数据 h(head): 查看对列头的数据 h 队列头部的数据:20 s(show): 显示对列 e(exit): 退出程序 a(add): 添加数据到对列 g(get): 从对列取出数据 h(head): 查看对列头的数据 g 取出的数据:20 s(show): 显示对列 e(exit): 退出程序 a(add): 添加数据到对列 g(get): 从对列取出数据 h(head): 查看对列头的数据 g 取出的数据:30 s(show): 显示对列 e(exit): 退出程序 a(add): 添加数据到对列 g(get): 从对列取出数据 h(head): 查看对列头的数据 g 取出的数据:10 s(show): 显示对列 e(exit): 退出程序 a(add): 添加数据到对列 g(get): 从对列取出数据 h(head): 查看对列头的数据 g 队列为空不能取数据 s(show): 显示对列 e(exit): 退出程序 a(add): 添加数据到对列 g(get): 从对列取出数据 h(head): 查看对列头的数据 a 50 输入一个数 s(show): 显示对列 e(exit): 退出程序 a(add): 添加数据到对列 g(get): 从对列取出数据 h(head): 查看对列头的数据 a
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链表
小结上图:
- 链表是以节点的方式来存储, 是链式存储
- 每个节点包含 data 域， next 域：指向下一个节点.
- 如图：发现 链表的各个节点不一定是连续存储.
- 链表分 带头节点的链表和 没有头节点的链表，根据实际的需求来确定
单链表
单链表看似连续 但是并不是 这只是逻辑结构
不考虑排名
考虑排名
修改
思路(1) 先找到该节点，通过遍历，(2) temp.name = newHeroNode.name ; temp.nickname= newHeroNode.nickname
删除
代码实现
package com.luyi.DataStructures.linkedlist; /** * @author 卢意 * @create 2020-12-01 21:10 */ public class SingleLinkedListDemo { public static void main(String[] args) { // 先创建节点 HeroNode heroNode1 = new HeroNode(1, "宋江", "及时雨"); HeroNode heroNode2 = new HeroNode(2, "卢俊义", "玉麒麟"); HeroNode heroNode3 = new HeroNode(3, "吴用", "智多星"); HeroNode heroNode4 = new HeroNode(4, "林冲", "豹子头"); // 创建一个链表 SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList(); // 加入 // singleLinkedList.add(heroNode1); // singleLinkedList.add(heroNode2); // singleLinkedList.add(heroNode3); // singleLinkedList.add(heroNode4); /** * 结果: * HeroNode{no=1, name='宋江', nickName='及时雨'} * HeroNode{no=2, name='卢俊义', nickName='玉麒麟'} * HeroNode{no=3, name='吴用', nickName='智多星'} * HeroNode{no=4, name='林冲', nickName='豹子头'} */ // 加入按照编号的顺序 singleLinkedList.addByOrder(heroNode1); singleLinkedList.addByOrder(heroNode4); singleLinkedList.addByOrder(heroNode2); singleLinkedList.addByOrder(heroNode3); singleLinkedList.addByOrder(heroNode3); /** * 结果 * 准备插入的英雄的编号[3]已存在,不能加入! * HeroNode{no=1, name='宋江', nickName='及时雨'} * HeroNode{no=2, name='卢俊义', nickName='玉麒麟'} * HeroNode{no=3, name='吴用', nickName='智多星'} * HeroNode{no=4, name='林冲', nickName='豹子头'} */ // 显示 singleLinkedList.list(); // 测试 修改节点 HeroNode newHeroNode = new HeroNode(2, "小卢", "小麒麟"); HeroNode newHeroNode1 = new HeroNode(5, "小卢", "小麒麟"); singleLinkedList.update(newHeroNode ); singleLinkedList.update(newHeroNode1 ); /** * 结果 * HeroNode{no=1, name='宋江', nickName='及时雨'} * HeroNode{no=2, name='卢俊义', nickName='玉麒麟'} * HeroNode{no=3, name='吴用', nickName='智多星'} * HeroNode{no=4, name='林冲', nickName='豹子头'} * 没有找到编号为[5]的节点 * 修改后的链表情况 * * HeroNode{no=1, name='宋江', nickName='及时雨'} * HeroNode{no=2, name='小卢', nickName='小麒麟'} * HeroNode{no=3, name='吴用', nickName='智多星'} * HeroNode{no=4, name='林冲', nickName='豹子头'} */ // 修改后的显示 System.out.println("修改后的链表情况"); System.out.println(); singleLinkedList.list(); System.out.println("删除一个节点")
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