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Java刷题时常用的标准库数据结构和相应操作

来源:互联网 收集:自由互联 发布时间:2022-05-17
目录 一、线性表(广义的数组) 1. 数组 一维数组的定义和初始化 二维数组的定义和初始化 Arrays工具类的一些常用方法 2. List接口容器 对象的构建 读写和插入删除数据 排序 反转数组

目录
  • 一、线性表(广义的数组)
    • 1. 数组
      • 一维数组的定义和初始化
      • 二维数组的定义和初始化
      • Arrays工具类的一些常用方法
    • 2. List接口容器
      • 对象的构建
      • 读写和插入删除数据
      • 排序
      • 反转数组
      • List转为数组
  • 二、字符串
  • 三、Map和Set
    • 1. Map
    • 2. Set
  • 四、栈Stack和队列Queue
    • 1. 栈Stack
    • 2. 队列Queue
  • 五、优先队列

一、线性表(广义的数组)

在算法题中,我们一般使用到的线性表一般有两种,且它们的优缺点如下:

  • 数组
    • 优点:可以使用[]运算符进行随机读写
    • 缺点:数组大小固定,不能动态添加数据
  • List对象
    • 优点:可以动态添加数据
    • 缺点:读写数据需要使用get(int index)set(int index, Object object),和数组相比比较麻烦
1. 数组

这里数组的主要用法和c++比较类似,这里主要写一下一些特殊的操作以及Arrays工具类提供的一些方法。

一维数组的定义和初始化

① 直接指定固定大小:

int[] arr = new int[n];

则开辟的空间会填充上默认值:

  • 数值类型填充0
  • boolean类型填充false
  • 对象类型填充null

② 定义时进行初始化

int[] arr = new int[]{1, 2, 3, 4, 5};
二维数组的定义和初始化

① 和一维数组一样直接给定两个维度的大小(行数和列数):

int[][] matrix = new int[m][n];

② 和c++类似,二维数组也可以像c++中的type** matrix一样,先给第一个维度分配空间,然后再为第二个维度分配不同的空间,例如下面的代码分配下三角矩阵:

int n = 5;
int[][] matrix = new int[n][];
for (int i = 0; i < n; i++) {
    matrix[i] = new int[i + 1];
}

打印展示:

image-20220303213535341 Arrays工具类的一些常用方法

在Java中原生数组实际上并不是完全的面向对象的,对于List对象希望进行某项操作只需要使用.+方法即可,但数组类型本身却没有带有这些操作,因而Arrays工具类填补了这部分的空白。

Arrays.fill()

Arrays.fill有两个常见的使用:

  • Arrays.fill(int[] array, int value)
  • Arrays.fill(int[] array, int start, int end, int val)

这个函数是用于填充数组的,第一个参数是数组,第二个参数是填充的值,而第二种用法规定了填充的起止下标:[start, end)

Arrays.sort()

排序函数,一般也有两种参数填充方法:

  • Arrays.sort(int[] array)
  • Arrays.sort(Object[] array, Comparator c) tips 只有对象数组才能使用这种方式

第一种方式是按照默认的方式进行排序,数字类型按从小到大排,字符串类型按字典序排,而第二种方式中填写的第二个参数是用于改变默认的排序规则的,例如这里我希望从大到小排序():

Integer[] arr = new Integer[]{1, 2, 3, 4, 5};
Arrays.sort(arr, new Comparator<Integer>() {
    @Override
    public int compare(Integer o1, Integer o2) {
        return o2 - o1;
    }
});
// 或者使用下面的更加简洁的lambda表达式
Arrays.sort(arr, (num1, num2) -> num2 - num1);

由于添加Comparator对象的这种方式第一个参数只能是对象数组,因此我这里不再使用int[]而是改为了使用Integer[]

这里就会出现一个这样的需求:如果我原来的类型是int[],那么如何转换为Integer[]呢?这里我们可以使用下面的代码进行转化(其他的例如boolean到Boolean也可以按照如下方式转化):

int[] arrOrigin = new int[]{1, 2, 3, 4, 5};
Integer[] arr = (Integer[]) Arrays.stream(arrOrigin).boxed().toArray();

即将原数组转为stream对象后调用boxed方法得到Stream<Integer>,最后再调用Stream类中的toArray()成员方法即可从流重新转为数组。而Integer[]想要转为int[]则需要调用Stream类的mapToInt(Integer::intValue).toArray()

参考资料:https://codingdict.com/questions/3373

Arrays.toString(int[] array)

这个方法可以得到数组完整的内容,而如果直接使用arr.toString()只会得到对象的地址等无用信息。

Arrays.asList(int[] array)

将数组转为List对象:

Integer[] arr = new Integer[]{1, 2, 3, 4, 5};
List<Integer> list = Arrays.asList(arr);

此外这个函数还可以分散填写各个List对象初始元素的值:

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);

⑤ 反转数组

这里可以使用工具类反转的数组也仅限是对象数组非对象数组可能只能手写反转算法了),参考代码如下:

String[] strArr = new String[]{"e", "d", "c", "b", "a"};
Collections.reverse(Arrays.asList(strArr));

输出结果:

[a, b, c, d, e]

另外还有一些例如Arrays.copyOf等方法不太常用,这里不再详细介绍。

2. List接口容器 对象的构建

实现类一般使用ArrayList(此外还有LinkedList,但不常用),构造对象方式如下:

List<Integer> list = new ArrayList<>();
读写和插入删除数据

读:E get(int index)

写:E set(int index, E element)

插入:boolean add(E e)void add(int index, E element)

删除:boolean remove(Object o)E remove(int index)

排序

使用List的接口方法sort(Comparator c)(数字从大到小排):

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
list.sort((num1, num2) -> num2 - num1);

输出:

[5, 4, 3, 2, 1]

或者也可以使用Collections.sort(List l, Comparator c),可以达到相同的效果。

反转数组
// Collections工具类静态方法:Collections.reverse(List list)
List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
Collections.reverse(list);
List转为数组
List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
Integer[] arr = (Integer[]) list.toArray();
二、字符串

以下api如果没有标注则默认为String类成员方法。

操作 api 说明 获取长度 int length() 获取下标对应字符 char charAt(int index) 转换为字符数组 char[] toCharArray() 取子串 String substring(int beginIdx, int endIdx) 其中endIdx是可选的 转为int等数字类型 静态方法 Integer.parseInt(String str) 这是int类型的,其他类型以此类推 数值类型转为字符串 静态方法 String.valueOf(T val) 这里的T可以是int、double等类型 按分隔符切分字符串 String[] split(String regex) 填入的是正则表达式 反转字符串 StringBuilder成员方法 string reverse() 需要借助StringBuilder

这些容器类基本都会包含有获取元素数量(size())和判断是否为空(empty()isEmpty())等相同的方法,因此后面的api表格只列出该类特有的操作。

三、Map和Set 1. Map

Map这里一般使用的实现为HashMap,少数需要按照键进行排序时使用到TreeMap,构造对象如下:

Map<String, String> map = new HashMap<>();

常用操作和api:

操作 api 读 V get(Object key)V put(K key, V value) 是否包含key boolean containsKey(Object key) 是否包含value boolean containsValue(Object value)

遍历Map:

// 1. 使用forEach + lambda表达式(推荐)
map.forEach((key, value)-> {
	...
});
// 2. 使用for结合keySet()
for (String key : map.keySet()) {
    String value = map.get(key);
    ...
}
2. Set

和Map类似,这里Set的实现一般也选择HashSet,少数需要按照键进行排序时使用到TreeSet,构造对象如下:

Set<String> set = new HashSet<>();

常用操作和api:

操作 api 插入元素 boolean add(E e) 删除元素 boolean remove(Object o) 是否包含元素 boolean contains(Object o)

同理,set也可以使用forEach+lambda以及增强for两种写法遍历元素。

四、栈Stack和队列Queue 1. 栈Stack

构造对象:

Stack<String> stack = new Stack<>();

常用操作和api:

操作 api 压栈 E push(E item) 弹栈 E pop() 查看栈顶元素 E peek() 2. 队列Queue

Queue是一个接口,一般实现类取ArrayDeque。构造对象代码如下:

Queue<String> queue = new ArrayDeque<>();

常用操作和api:

操作 api 入队 boolean offer(E e) 出队 E poll() 查看队首 E peek() 五、优先队列

构造对象:

PriorityQueue<Integer> heap = new PriorityQueue<>();

使用无参数构造函数时得到的是小顶堆,如果我们希望得到大顶堆则需要填入一个Comparator参数,如下为构造int类型大顶堆的方式:

PriorityQueue<Integer> heap = new PriorityQueue<>((o1, o2) -> o2 - o1);

其中填入的lambda表达式为新建Comparator匿名内部类的语法糖。

常用操作和api:

操作 api 入队 boolean offer(E e) 出队 boolean poll(E e) 查看队首(堆顶) E peek()
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