展开菜单
首页 精品内容 本月促销 装机必备 Windows PDF教程 macOS软件 IOS软件 Android AI 专题
全部分类

当前位置:

首页 > 编程开发 > Java数据结构之集合框架与常用算法有哪些

Java数据结构之集合框架与常用算法有哪些

1集合框架1.1集合框架概念Java集合框架JavaCollectionFramework,又被称为容器container,是定义在java.util包下的一组接口interfaces和其实现类classes。其主要表现为将多个元素element置于一个单元中,用于对这些元素进行快速、便捷的存储store、检索retrieve、管理manipulate,即平时我们俗称的增删查改CRUD。类和接口总览:1.2容器涉及的数据结构Collection:是一个接口,包含了大部分容器常用的一些方法List:是一个接

本文目录

      1 集合框架

      1.1 集合框架概念

      Java 集合框架 Java Collection Framework ,又被称为容器 container ,是定义在 java.util 包下的一组接口 interfaces和其实现类 classes 。

      其主要表现为将多个元素 element 置于一个单元中,用于对这些元素进行快速、便捷的存储 store 、检索 retrieve 、管理 manipulate ,即平时我们俗称的增删查改 CRUD 。

      类和接口总览:

      Java数据结构之集合框架与常用算法有哪些

      1.2 容器涉及的数据结构

      Collection:是一个接口,包含了大部分容器常用的一些方法

      List:是一个接口,规范了ArrayList 和 LinkedList中要实现的方法

      • ArrayList:实现了List接口,底层为动态类型顺序表

      • LinkedList:实现了List接口,底层为双向链表

      Stack:底层是栈,栈是一种特殊的顺序表

      Queue:底层是队列,队列是一种特殊的顺序表

      Deque:是一个接口

      Set:集合,是一个接口,里面放置的是K模型

      • HashSet:底层为哈希桶,查询的时间复杂度为O(1)

      • TreeSet:底层为红黑树,查询的时间复杂度为O( ),关于key有序的

      Map:映射,里面存储的是K-V模型的键值对

      • HashMap:底层为哈希桶,查询时间复杂度为O(1)

      • TreeMap:底层为红黑树,查询的时间复杂度为O( ),关于key有序

      2 算法

      2.1 算法概念

      算法(Algorithm):就是定义良好的计算过程,他取一个或一组的值为输入,并产生出一个或一组值作为输出。简单来说算法就是一系列的计算步骤,用来将输入数据转化成输出结果。

      2.2 算法效率

      算法效率分析分为两种:第一种是时间效率,第二种是空间效率。时间效率被称为时间复杂度,而空间效率被称作空间复杂度。 时间复杂度主要衡量的是一个算法的运行速度,而空间复杂度主要衡量一个算法所需要的额外空间,在计算机发展的早期,计算机的存储容量很小。所以对空间复杂度很是在乎。但是经过计算机行业的迅速发展,计算机的存储容量已经达到了很高的程度。所以我们如今已经不需要再特别关注一个算法的空间复杂度。

      3 时间复杂度

      3.1 时间复杂度概念

      时间复杂度的定义:在计算机科学中,算法的时间复杂度是一个数学函数,它定量描述了该算法的运行时间。一个算法执行所耗费的时间,从理论上说,是不能算出来的,只有你把你的程序放在机器上跑起来,才能知道。但是我们需要每个算法都上机测试吗?是可以都上机测试,但是这很麻烦,所以才有了时间复杂度这个分析方式。一个算法所花费的时间与其中语句的执行次数成正比例,算法中的基本操作的执行次数,为算法的时间复杂度。

      3.2 大O的渐进表示法

      // 请计算一下func1基本操作执行了多少次?
      void func1(int N){
      	int count = 0;
      	for (int i = 0; i < N ; i++) {
      		for (int j = 0; j < N ; j++) {
      			count++;
      		}
      	}
      	for (int k = 0; k < 2 * N ; k++) {
      		count++;
      	} 
      	int M = 10;
      	while ((M--) > 0) {
      		count++;
      	} 
      	System.out.println(count);
      }

      Func1 执行的基本操作次数 :F(N)=N^2+2*N+10

      • N = 10 F(N) = 130

      • N = 100 F(N) = 10210

      • N = 1000 F(N) = 1002010

      实际中我们计算时间复杂度时,我们其实并不一定要计算精确的执行次数,而只需要大概执行次数,那么这里我们使用大O的渐进表示法。

      大O符号(Big O notation):是用于描述函数渐进行为的数学符号

      3.3 推导大O阶方法

      • 用常数1取代运行时间中的所有加法常数。

      • 在修改后的运行次数函数中,只保留最高阶项。

      • 如果最高阶项存在且不是1,则去除与这个项目相乘的常数。得到的结果就是大O阶。

      使用大O的渐进表示法以后,Func1的时间复杂度为:O(n^2)

      • N = 10 F(N) = 100

      • N = 100 F(N) = 10000

      • N = 1000 F(N) = 1000000

      通过上面我们会发现大O的渐进表示法去掉了那些对结果影响不大的项,简洁明了的表示出了执行次数。另外有些算法的时间复杂度存在最好、平均和最坏情况:

      最坏情况:任意输入规模的最大运行次数(上界)

      平均情况:任意输入规模的期望运行次数

      最好情况:任意输入规模的最小运行次数(下界)

      例如:在一个长度为N数组中搜索一个数据x

      最好情况:1次找到

      最坏情况:N次找到

      平均情况:N/2次找到

      在实际中一般情况关注的是算法的最坏运行情况,所以数组中搜索数据时间复杂度为O(N)

      4 空间复杂度

      空间复杂度是对一个算法在运行过程中临时占用存储空间大小的量度 。空间复杂度不是程序占用了多少bytes的空间,因为这个也没太大意义,所以空间复杂度算的是变量的个数。空间复杂度计算规则基本跟实践复杂度类似,也使用大O渐进表示法。

      实例1:

      // 计算bubbleSort的空间复杂度?
      void bubbleSort(int[] array) {
      	for (int end = array.length; end > 0; end--) {
      		boolean sorted = true;
      		for (int i = 1; i < end; i++) {
      			if (array[i - 1] > array[i]) {
      				Swap(array, i - 1, i);
      				sorted = false;
      			}
      		} 
      		if(sorted == true) {
      		break;
      		}
      	}
      }

      实例2:

      // 计算fibonacci的空间复杂度?
      int[] fibonacci(int n) {
      	long[] fibArray = new long[n + 1];
      	fibArray[0] = 0;
      	fibArray[1] = 1;
      	for (int i = 2; i <= n ; i++) {
      		fibArray[i] = fibArray[i - 1] + fibArray [i - 2];
      	} 
      	return fibArray;
      }

      实例3:

      // 计算阶乘递归Factorial的空间复杂度?
      long factorial(int N) {
      	return N < 2 ? N : factorial(N-1)*N;
      }
      • 实例1使用了常数个额外空间,所以空间复杂度为 O(1)

      • 实例2动态开辟了N个空间,空间复杂度为 O(N)

      • 实例3递归调用了N次,开辟了N个栈帧,每个栈帧使用了常数个空间。空间复杂度为O(N)

      本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系bd@zhengruan.com
      作者最新文章
      编程开发 Java
      相关文章 更多
      精品专题 更多
      装机必备

      正软商城装机必备专区,精选办公、浏览器、安全防护、影音播放、压缩解压、设计创作和系统工具等电脑常用正版软件,帮助用户快速完成新电脑软件配置。

      Windows

      正软商城Windows软件专区,汇集适用于Windows电脑的办公、设计、安全防护、影音播放、开发工具和系统优化软件,提供软件介绍、系统要求、正版授权及购买下载服务。

      PDF教程

      正软商城PDF教程频道提供PDF编辑、转换、合并、拆分、压缩及格式处理方法,同时介绍常用PDF软件和工具的使用技巧。

      macOS软件

      正软商城macOS软件专区,精选适用于Mac电脑的办公、设计、影音、效率、开发和系统工具,提供软件功能介绍、macOS兼容版本、正版授权及购买下载服务。

      IOS软件

      正软商城iOS软件专区,精选适用于iPhone和iPad的办公、学习、影音、设计、效率及AI应用,提供功能介绍、适用设备、系统要求和正版获取方式等信息。

      AI

      正软商城AI软件专区,汇集AI写作、AI绘画、AI视频、AI办公、AI编程、AI翻译、智能客服和数据分析等人工智能工具,提供功能介绍、适用平台、收费方式及正版购买信息。

      Mac软件 更多
      讯飞智作 网页版
      讯飞智作 网页版

      讯飞智作是一款基于语音合成技术、虚拟人驱动技术与数字人形象声音构建能力的 AI 数字人音视频创作平台。

      火山引擎 网页版
      火山引擎 网页版

      火山引擎是字节跳动旗下企业级云与AI服务平台。聚焦大模型核心能力,依托字节自研豆包多模态大模型,凭借火山方舟一站式平台,提供模型精调、推理部署、智能应用搭建等全链路服务,结合高性能AI算力,助力各行业快速落地大模型数字化与智能化应用。

      Aperty macOS版
      Aperty macOS版

      Aperty 是 Skylum 推出的 AI 人像修图软件,支持自然肤质修饰、瑕疵处理、面部与身体调整、预设及批量同步。

      立刻MV 网页版
      立刻MV 网页版

      立刻MV 面向音乐人、内容创作者和品牌团队,帮助用户低成本完成歌曲 MV、歌词视频、AI 分镜、图生视频与最终合成。

      蛙蛙写作 网页版
      蛙蛙写作 网页版

      蛙蛙写作 AI 创作工具,覆盖小说、剧本、文案,一键生成文稿,打通文字转视频全流程,高效解决创作难题。

      超级简历WonderCV 网页版
      超级简历WonderCV 网页版

      超级简历WonderCV是面向应届生和AI小白的智能求职平台,覆盖简历、面试与职业规划。

      音述AI 网页版
      音述AI 网页版

      音述AI,是一个以“用声音述说故事”为核心的 AI 音乐创作与声音分享社区。

      AionClaw macOS版
      AionClaw macOS版

      AionClaw 是可在桌面端运行的任务型 AI 助手,通过数字专家与技能市场组合办公、创作、数据和开发能力。

      Loomy macOS版
      Loomy macOS版

      Loomy 是科大讯飞推出的桌面 AI 助手,可通过对话、任务与工作目录协助处理办公、内容创作和资料整理。

      AirBuddy 3 macOS版
      AirBuddy 3 macOS版

      AirBuddy 3 是面向 macOS 的蓝牙外设增强工具,可集中查看 AirPods、Beats 与苹果设备电量,提供快速连接、播放控制、电量提醒、桌面小组件和多台 Mac 外设接力等功能。

      AirServer macOS版
      AirServer macOS版

      AirServer macOS版可把 Mac 转换为无线投屏接收端,通过 AirPlay 或 Google Cast 接收手机、平板和电脑画面,并支持多设备同时连接、高清镜像及会话录制,适合家庭娱乐、课堂教学、会议演示和应用展示。

      AnyDesk macOS版
      AnyDesk macOS版

      AnyDesk macOS版是一款适用于远程办公、设备维护和客户支持的远程桌面工具,可连接并操作异地计算机,支持文件传输、无人值守访问、会话权限控制及跨平台协作。

      WINDOWS 更多
      讯飞智作 网页版
      讯飞智作 网页版

      讯飞智作是一款基于语音合成技术、虚拟人驱动技术与数字人形象声音构建能力的 AI 数字人音视频创作平台。

      火山引擎 网页版
      火山引擎 网页版

      火山引擎是字节跳动旗下企业级云与AI服务平台。聚焦大模型核心能力,依托字节自研豆包多模态大模型,凭借火山方舟一站式平台,提供模型精调、推理部署、智能应用搭建等全链路服务,结合高性能AI算力,助力各行业快速落地大模型数字化与智能化应用。

      PixTV 网页版
      PixTV 网页版

      PixTV 是一款在浏览器中使用的 AI 视觉内容创作平台,提供图片、视频、音频、文字生成、AI 分镜、局部重绘、提示词反推和无限画布等工具,适合短剧、漫剧、广告及社交媒体内容制作。

      讯飞绘文 网页版
      讯飞绘文 网页版

      讯飞绘文网页版是科大讯飞推出的AI图文创作与内容运营工具,覆盖热点选题、文章生成、稿件校对、智能配图、排版发布和数据复盘等环节,适合自媒体创作者及内容团队在线使用。

      Maya(Autodesk Maya) Windows版
      Maya(Autodesk Maya) Windows版

      Autodesk Maya 是面向影视、电视、动画和游戏行业的专业三维制作软件,集多边形与 NURBS 建模、角色绑定、关键帧和动作捕捉动画、Bifrost 特效模拟、材质开发及 Arnold 渲染于一体,

      Aperty Windows版
      Aperty Windows版

      Aperty 是 Skylum 推出的 AI 人像修图软件,支持自然肤质修饰、瑕疵处理、面部与身体调整、预设及批量同步。

      立刻MV 网页版
      立刻MV 网页版

      立刻MV 面向音乐人、内容创作者和品牌团队,帮助用户低成本完成歌曲 MV、歌词视频、AI 分镜、图生视频与最终合成。

      蛙蛙写作 网页版
      蛙蛙写作 网页版

      蛙蛙写作 AI 创作工具,覆盖小说、剧本、文案,一键生成文稿,打通文字转视频全流程,高效解决创作难题。

      超级简历WonderCV 网页版
      超级简历WonderCV 网页版

      超级简历WonderCV是面向应届生和AI小白的智能求职平台,覆盖简历、面试与职业规划。

      音述AI 网页版
      音述AI 网页版

      音述AI,是一个以“用声音述说故事”为核心的 AI 音乐创作与声音分享社区。

      AionClaw Windows版
      AionClaw Windows版

      AionClaw 是可在桌面端运行的任务型 AI 助手,通过数字专家与技能市场组合办公、创作、数据和开发能力。

      Loomy Windows版
      Loomy Windows版

      Loomy 是科大讯飞推出的桌面 AI 助手,可通过对话、任务与工作目录协助处理办公、内容创作和资料整理。