資料結構和演算法是程式高效性的關鍵要素。 Java 中常用的資料結構包括陣列、鍊錶、堆疊和二元樹。常見演算法包括快速排序和二分查找。本文透過實戰案例，深入淺出地解釋這些概念：陣列：連續儲存同類型元素，如學生成績。鍊錶：元素透過指針鏈接，如模擬隊列。堆疊：遵循 LIFO 原則，如追蹤函數呼叫。二元樹：樹形資料結構，如檔案系統目錄。快速排序：分治策略，將陣列分成兩部分分別排序。二分查找：有序數組進行二分查找，縮小搜尋範圍。
Java 資料結構與演算法：實戰案例詳解
引言
數據結構和演算法是電腦科學的基礎，它們決定了程式的效率和穩健性。本文將透過一系列實戰案例，深入淺出地講解 Java 中常用的資料結構與演算法。
陣列
定義：連續記憶體空間中儲存同類型元素的集合。
實戰案例：儲存學生成績
int[] scores = {90, 85, 78, 95, 82};鍊錶
定義：元素透過指標連結的線性資料結構。
實戰案例：模擬佇列
class Node {
int value;
Node next;
}
class Queue {
Node head;
Node tail;
public void enqueue(int value) {
Node newNode = new Node();
newNode.value = value;
if (head == null) {
head = newNode;
tail = newNode;
} else {
tail.next = newNode;
tail = newNode;
}
}
public int dequeue() {
if (head == null) {
throw new RuntimeException("Queue is empty");
}
int value = head.value;
head = head.next;
if (head == null) {
tail = null;
}
return value;
}
}堆疊
定義：遵循後進先出( LIFO) 原則的線性資料結構。
實戰案例：追蹤函數呼叫
class Stack<T> {
private List<T> elements = new ArrayList<>();
public void push(T element) {
elements.add(element);
}
public T pop() {
if (elements.isEmpty()) {
throw new RuntimeException("Stack is empty");
}
return elements.remove(elements.size() -1);
}
public T peek() {
if (elements.isEmpty()) {
throw new RuntimeException("Stack is empty");
}
return elements.get(elements.size() -1);
}
}二叉樹
定義：包含一個根節點和零個或多個子節點的樹狀資料結構。
實戰案例：檔案系統目錄
class TreeNode {
private String name;
private List<TreeNode> children;
// ... 其他代码
}
class FileSystem {
private TreeNode root;
// ... 其他代码
}#排序演算法
快速排序
描述：分治策略，將陣列分成兩部分，分別排序，然後合併。
實戰案例：排序一組數字
public static void quickSort(int[] arr) {
if (arr == null || arr.length <= 1) {
return;
}
int pivot = arr[0];
int leftIndex = 0;
int rightIndex = arr.length - 1;
while (leftIndex < rightIndex) {
while (arr[rightIndex] >= pivot && rightIndex > leftIndex) {
rightIndex--;
}
arr[leftIndex] = arr[rightIndex];
while (arr[leftIndex] <= pivot && rightIndex > leftIndex) {
leftIndex++;
}
arr[rightIndex] = arr[leftIndex];
}
arr[leftIndex] = pivot;
quickSort(arr, 0, leftIndex - 1);
quickSort(arr, leftIndex + 1, arr.length - 1);
}找出演算法
二分查找
說明：對有序數組進行二分查找，逐級縮小搜尋範圍。
實戰案例：找出陣列中的一個元素
public static int binarySearch(int[] arr, int target) {
int left = 0;
int right = arr.length - 1;
while (left <= right) {
int mid = (left + right) / 2;
if (arr[mid] == target) {
return mid;
} else if (arr[mid] < target) {
left = mid + 1;
} else {
right = mid - 1;
}
}
return -1;
}以上是Java資料結構與演算法：實戰案例詳解的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！
