Java集合中的基本数据结构

川长思鸟来 2021-07-24 19:11 446阅读 0赞

# 1、集合中三大数据结构 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMTI1MjE5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

## 1.1 数组 ##

*  **内存地址连续**
 *  **可以通过下标的成员访问，下标访问的性能高**
 *  **增删操作有较大的性能消耗（需要动态扩容）**

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMTI1MjE5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

## 1.2 链表（双向链表） ##

*  **灵活的空间要求，存储空间不要求连续**
 *  **不支持下标访问，支持顺序遍历搜索**
 *  **针对增删操作找到对应的节点改变链表的头尾指针指向即可，无需移动元数据存储位置**

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMTI1MjE5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

## 1.3 树（Java中二叉树特性） ##

*  **某节点的左子树节点仅包含小于该节点的值**
 *  **某节点的右子树节点仅包含大于该节点的值**
 *  **节点必须是二叉树**
 *  **顺序排列**

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMTI1MjE5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

> **存在问题：树可以认为是介于数组和链表二者之间的一种数据结构，拥有较快的查询速度同时拥有较快的插入和删除速度。但是在树出现极端或严重的不平衡情况下会导致效率低下**

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMTI1MjE5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]

> **基于红黑树折中解决二叉树不平衡带来的效率低下问题**

### 1.3.1 红黑树 ###

*  **红黑树，Red-Black Tree \[RBT\]是一个自平衡（不是绝对平衡）的二叉查找树（BST）,树上的每个节点需要遵循下面的规则**
 *  **每个节点要么是黑色，要么是红色**
 *  **根节点为黑色**
 *  **每个叶子节点(NIL)是黑色**
 *  **不能存在两个连续的红色节点（红色节点的两个子节点必须是黑色）**
 *  **任一节点到叶子节点的路径包含相同数量的黑节点**

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMTI1MjE5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]

> **红黑树通过什么自平衡**

*  **左旋：以某个节点作为支点（旋转节点），其右子节点变为旋转节点的父节点，右子节点的左节点变为旋转节点的右子节点，左子节点保持不变**  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMTI1MjE5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]
 *  **右旋：以某个节点作为支点（旋转节点），其左子节点变为旋转节点的父节点，左子节点的右子节点变为旋转节点的左子节点，右子节点保持不变**

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMTI1MjE5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 7]

*  **变色：节点的颜色由红色变为黑色或者黑色变为红色**

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMTI1MjE5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 8]

> **红黑树插入场景**

> **1、红黑树为空**
> 
>  1.1 插入节点作为根节点并把节点设置为黑色
> 
> **2、插入节点的父节点为黑节点**\\
> 
>  2.1 直接插入
> 
> **3、插入节点的父节点为红节点**
> 
>  3.1 叔叔节点存在且为红节点
> 
>  1、P节点和S节点设置为黑色
> 
>  2、PP节点设置为红色
> 
>  3、PP设置为当前插入节点
> 
>  4、再次重复上述步骤
> 
>  3.2 叔叔节点不存在或者叔叔节点为黑色
> 
>  3.2.1 P节点是PP节点的左节点
> 
>  3.2.1.1 插入节点是P节点的左节点
> 
>  1、P设置为黑色
> 
>  2、PP节点设置为红色
> 
>  3、PP节点右旋
> 
>  3.2.1.2 插入节点是P节点的右节点
> 
>  1、P节点左旋
> 
>  2、把P设置为插入节点（此时等于上面的场景）
> 
>  3、PP节点右旋
> 
>  3.2.2 P节点是PP节点的右节点
> 
>  3.2.2.1 插入节点是P节点的右节点
> 
>  1、P节点设置为黑色
> 
>  2、PP节点设置为红色
> 
>  3、PP节点左旋
> 
>  3.2.2.2 插入节点是P节点的左节点
> 
>  1、P节点右旋
> 
>  2、将P设置为插入节点（此时等于上面场景）
> 
>  3、PP节点左旋

PP节点左旋

>  3.2.2.2 插入节点是P节点的左节点
> 
>  1、P节点右旋
> 
>  2、将P设置为插入节点（此时等于上面场景）
> 
>  3、PP节点左旋

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMTI1MjE5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 9]

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