Java算法和数据结构概述

一、数据结构

1、常见数据结构:Array(数组)、Stack(栈)、Queue(队列)、LinkedList(链表)、Tree(树)、Hash(哈希表)、Heap(堆)、Graph(图)

2、各种数据结构总结:

(1)、数组:

    优点:插入数据快

    缺点:查找慢,删除慢,大小固定,只能存储单一元素

(2)、有序数组:

    优点:比无序数组查询快

    缺点:查找慢,删除慢,大小固定,只能存储单一元素

(3)、栈:

    优点:先进后出

    缺点:存取很慢

(4)、队列:

    优点:先进先出

    缺点:存取很慢

(5)、链表:

    优点:插入快,删除快

    缺点:查找很慢

(6)、二叉树:

    优点:如果树是平横的,查找、删除、插入都很快

    缺点:删除算法复杂

(7)、红黑树:

    优点:树总是平衡的,查找、删除、插入都很快

    缺点:算法复杂

(8)、2-3-4树:

    优点:树总是平衡的,类似的树对磁盘存储有效,

    缺点:算法复杂

(9)、哈希表:

    优点:如果已知关键字则存取极快

    缺点:删除数据慢,不知道关键字则存取数据都很慢,对存储空间使用不充分

(10)、堆:

    优点:插入数据和删除数据都快,对最大项数据存取快

    缺点:对其它数据项存取慢

(11)、图:

    优点:对现实世界建模

    缺点:有些算法慢且复杂


二、算法

    1、算法5个特征:

    (1)、有穷性:对于任意一组合法输入值,在执行又穷步骤之后一定能结束,即:算法中的每个步骤都能在有限时间内完成。

    (2)、确定性:在每种情况下所应执行的操作,在算法中都有确切的规定,使算法的执行者或阅读者都能明确其含义及如何执行。并且在任何条件下,算法都只有一条执行路径。

    (3)、可行性:算法中的所有操作都必须足够基本,都可以通过已经实现的基本操作运算有限次实现之。

    (4)、有输入:作为算法加工对象的量值,通常体现在算法当中的一组变量。有些输入量需要在算法执行的过程中输入,而有的算法表面上可以没有输入,实际上已被嵌入算法之中。

    (5)、有输出:它是一组与“输入”有确定关系的量值,是算法进行信息加工后得到的结果,这种确定关系即为算法功能。

    2、算法的设计原则:

    (1)、正确性:首先,算法应当满足以特定的“规则说明”方式给出的需求。其次,对算法是否“正确”的理解可以有以下四个层次:

      一、程序语法错误。

     二、程序对于几组输入数据能够得出满足需要的结果。

     三、程序对于精心选择的、典型、苛刻切带有刁难性的几组输入数据能够得出满足要求的结果。

     四、程序对于一切合法的输入数据都能得到满足要求的结果。

               PS:通常以第 三 层意义的正确性作为衡量一个算法是否合格的标准。

    (2)、可读性:算法为了人的阅读与交流,其次才是计算机执行。因此算法应该易于人的理解;另一方面,晦涩难懂的程序易于隐藏较多的错误而难以调试。

    (3)、健壮性:当输入的数据非法时,算法应当恰当的做出反应或进行相应处理,而不是产生莫名其妙的输出结果。并且,处理出错的方法不应是中断程序执行,而是应当返回一个表示错误或错误性质的值,以便在更高的抽象层次上进行处理。

    (4)、高效率且低存储量需求:通常算法效率值得是算法执行时间;存储量是指算法执行过程中所需要的最大存储空间,两者都与问题的规模有关

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