Шпаргалка по структурам данных в Java

К каждому собеседованию важно готовиться и проще всего это делать, когда перед глазами есть готовый материал. В данной публикации я хочу поделиться с вами своей шпаргалкой, которую использую перед собеседованиями для повторения структур данных в Java.

Что такое структуры данных, для чего они и какие есть в Java?

Под структурами данных подразумевается хранение данных и их организация таким образом, чтобы решать поставленную задачу наиболее эффективным способом. В Java есть следующие структуры данных:

• Массив

• Список (Динамический массив)

• Стек

• Очередь

• Связный список

• HashTable и HashMap

• Дерево

Массив

Массив - это нумерованный набор переменных одного типа.

Объявляется следующем образом:

int[] arr = new int[10];

• Все массивы в Java одномерные. В случае с многомерными массивами каждый элемент содержит только ссылку на вложенный массив

• Можно создать нулевого размера, может быть полезно если нужно вернуть пустой массив из какого-либо метода

• Оператор new используется для создания ссылочного типа данных. Ссылка хранится на стеке, а объект в куче. Если на объект нет ссылок, то он будет удалён автоматически. Удаление объекта может быть осуществлено с задержкой

Список (Динамический массив)

Идея списка или же динамического массива заключается в автоматическом расширении Емкость - зарезервированное количество элементов.</p><p>Размер - это количество реальных элементов.</p>" data-abbr="емкости">емкости.

Объявляется следующем образом:

ArrayList<Integer> arr = new ArrayList<Integer>();

• Примитивный тип данных передать не можем, поэтому передаем класс обертку. О классах обертках, можно прочитать здесь. При желании можно написать универсальную реализацию ArrayList, сделать его массивом Object и тогда можно будет хранить еще и примитивы благодаря автоупаковке

• Если не указать в конструктор начальную емкость, то будет создан пустой список с емкостью в 10 элементов

• В случае, когда зарезервированной емкости не хватает, при достижении максимального количества элементов будет создан новый массив с емкостью: новая_емкость = (старая_емкость * 3) / 2 + 1. Существующие элементы списка будут скопированы в новый массив

• Чтобы не тратить память напрасно, при удалении элементов следует вызывать метод trimToSize()

Стек

Очередь работает по принципу LIFO. В Java наследуется от Vector<E>, реализует следующие интерфейсы: Iterable<E>, Collection<E>, List<E>, RandomAccess, Serializable, Cloneable.

Объявляется следующем образом:

Stack<Integer> arr = new Stack<Integer>();

Очередь

Интерфейс Queue<E> описывает одностороннюю очередь, а Deque<E> - двухстороннюю. Прежде чем перейти к объявлению в Java, стоит отметить иерархию наследования. Иерархия следующая:

• Iterable<T> => Collection<E> => Queue<E> => Deque<E>

Интерфейсы Queue<E> и Deque<E> реализуют следующие классы:

• ArrayDeque<E> - двухсторонняя очередь

• LinkedList<E> - связный список

• PriorityQueue<E> - очередь с приоритетами

Объявляется следующем образом:

Queue<Integer> arr = new ArrayDeque<Integer>();
Deque<Integer> arr1 = new ArrayDeque<Integer>();
PriorityQueue<Integer> arr2 = new PriorityQueue<Integer>();
// Очередь на LinkedList'е
Queue<Integer> arr = new LinkedList<Integer>();
Deque<Integer> arr = new LinkedList<Integer>();

Пару слов о PriorityQueue.
Этот класс реализует следующие интерфейсы: Iterable<E>, Collection<E>, Queue<E>, Serializable. У этого класса есть свои особенности:

• Из очереди первым возвращается элемент с наибольшим приоритетом

• Значение null добавить нельзя

Связный список

LinkedList<E> реализует связный список, элементы которого хранят ссылки на предыдущий и следующий элементы.

Класс реализует следующие интерфейсы:
Iterable<E>, Collection<E>, List<E>, Queue<E>, Deque<E>, Serializable, Cloneable.

Объявляется следующем образом:

LinkedList<Integer> arr = new LinkedList<Integer>();

HashTable и HashMap

HashTable считается устаревшей, поэтому приведена лишь разница между мапой и таблицей. HashMap используется для хранения пары «ключ-значение». В качестве примера использования хэш-мапы можно привести пациента больницы, у которого есть Ф.И.О. и номер медицинского полиса.

• Если конструктору не передать никаких значений, то будет создан пустой словарь с емкостью в 16 элементов и коэффициентом заполнения 0.75

• Если коэффициент заполнения достигает максимума, то число bucket'ов увеличивается в два раза

Класс HashMap<K, V> реализует следующие интерфейсы:
Map<K, V>, Serializable, Cloneable.

Объявляется следующем образом:

HashMap<String, Integer> map = new HashMap<String, Integer>();

Дерево

TreeMap<K, V> и TreeSet<E> описывают словари, в котором ключи хранятся в отсортированном порядке. TreeSet инкапсулирует в себе TreeMap, который в свою очередь использует сбалансированное бинарное красно-черное дерево для хранения элементов.

Класс TreeSet<E> реализует следующие интерфейсы:
Itearble<E>, Collection<E>, Set<E>, SortedSet<E>, NavigatbleSet<E>, Serializable, Cloneable.

Класс TreeMap<K, V> реализует следующие интерфейсы:
Map<K,V>, SortedMap<K, V>, NavigatbleMap<K, V>, Serializable, Cloneable.

Объявляется следующем образом:

TreeSet<Integer> set = new TreeSet<Integer>();
TreeMap<String, Integer> map = new TreeMap<String, Integer>();

Заключение

В своей шпаргалке я постарался уделить внимание вопросам, которые быстрее всего забываю. Будет круто увидеть в комментариях замечания, дополнения или же ответы на вопросы, связанные со структурами данных в Java, которые вам задавали на собеседованиях. Надеюсь, что прочитанное было полезно и помогло освежить в памяти знания.

Желаю вам успехов и благодарю за интерес к моей публикации!

Источники