数据结构和算法是程序高效性的关键要素。Java 中常用的数据结构包括数组、链表、栈和二叉树。常见算法包括快速排序和二分查找。本文通过实战案例，深入浅出地讲解这些概念：数组：连续存储同类型元素，如学生成绩。链表：元素通过指针链接，如模拟队列。栈：遵循 LIFO 原则，如跟踪函数调用。二叉树：树形数据结构，如文件系统目录。快速排序：分治策略，将数组分成两部分分别排序。二分查找：对有序数组进行二分查找，缩小搜索范围。
Java 数据结构与算法：实战案例详解
引言
数据结构和算法是计算机科学的基础，它们决定了程序的效率和鲁棒性。本文将通过一系列实战案例，深入浅出地讲解 Java 中常用的数据结构和算法。
数组
定义：连续内存空间中存储同类型元素的集合。
实战案例：存储学生成绩
int[] scores = {90, 85, 78, 95, 82};链表
定义：元素通过指针链接的线性数据结构。
实战案例：模拟队列
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;
}
}栈
定义：遵循后进先出 (LIFO) 原则的线性数据结构。
实战案例：跟踪函数调用
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);
}
}二叉树
定义：包含一个根节点和零个或多个子节点的树形数据结构。
实战案例：文件系统目录
class TreeNode {
private String name;
private List<TreeNode> children;
// ... 其他代码
}
class FileSystem {
private TreeNode root;
// ... 其他代码
}排序算法
快速排序
描述：分治策略，将数组分成两部分，分别排序，然后合并。
实战案例：排序一组数字
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);
}查找算法
二分查找
描述：对有序数组进行二分查找，逐级缩小搜索范围。
实战案例：查找数组中的一个元素
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数据结构与算法：实战案例详解的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章！
