Struktur data dan analisis algoritma menggunakan Java

Dengan perkembangan teknologi komputer, struktur data dan algoritma semakin menjadi dua asas penting dalam sains komputer. Sebagai bahasa pengaturcaraan peringkat tinggi, Java juga menyediakan banyak perpustakaan dan alatan standard untuk melaksanakan struktur dan algoritma data. Dalam artikel ini, kami akan memperkenalkan secara ringkas struktur dan algoritma data biasa yang dilaksanakan dalam Java, dan menganalisis kerumitan masa dan kerumitan ruang mereka.

1. Struktur data

1. Array

Array ialah salah satu struktur data yang paling mudah dan paling asas, dan Java menyediakan pelbagai kaedah pelaksanaan. Tatasusunan satu dimensi dan tatasusunan berbilang dimensi masing-masing diwakili oleh sepasang "[]" dan "[][]". Untuk tatasusunan satu dimensi, anda boleh menggunakan subskrip untuk mengakses elemen untuk tatasusunan berbilang dimensi, anda perlu menggunakan berbilang subskrip. Operasi sisipan dan pemadaman tatasusunan lebih menyusahkan, tetapi operasi carian lebih pantas. Kerumitan masa tatasusunan ialah O(1) dan kerumitan ruang ialah O(n).

2. Senarai terpaut

Senarai terpaut ialah urutan linear nod, setiap nod mengandungi elemen data dan penuding ke nod seterusnya. Operasi sisipan dan pemadaman senarai terpaut agak mudah, tetapi operasi carian agak perlahan. Apabila menggunakan Java, anda boleh menggunakan kelas LinkedList untuk melaksanakan senarai terpaut. Kerumitan masa senarai terpaut ialah O(n) dan kerumitan ruang ialah O(n).

3. Timbunan

Timbunan ialah struktur data keluar-masuk-dahulu (LIFO) yang hanya membenarkan elemen dimasukkan dan dipadamkan di bahagian atas tindanan . Java menyediakan kelas Stack untuk melaksanakan tindanan. Kerumitan masa timbunan ialah O(1) dan kerumitan ruang ialah O(n).

4. Barisan

Barisan ialah struktur data masuk dahulu keluar (FIFO) yang membolehkan elemen dimasukkan pada penghujung baris gilir dan dipadamkan daripada ketua barisan. Java menyediakan antara muka Queue dan kelas pelaksanaannya LinkedList, PriorityQueue, dsb. untuk melaksanakan baris gilir. Kerumitan masa baris gilir ialah O(1) dan kerumitan ruang ialah O(n).

5. Jadual cincang

Jadual cincang ialah struktur tatasusunan yang menggunakan fungsi cincang untuk memetakan kunci kepada baldi, membenarkan pemasukan, pemadaman dan carian yang cekap beroperasi. Java menyediakan kelas HashMap dan kelas HashTable untuk melaksanakan jadual hash. Kerumitan masa bagi jadual cincang ialah O(1) dan kerumitan ruang ialah O(n).

2. Algoritma

1. Algoritma pengisihan

Algoritma pengisihan ialah salah satu algoritma yang biasa digunakan Pada masa ini, algoritma pengisihan biasa termasuk pengisihan gelembung dan pengisihan ., isihan pantas, isihan gabung, isihan timbunan, dsb. Terdapat banyak cara untuk melaksanakan algoritma ini dalam Java, antaranya fungsi Arrays.sort() boleh digunakan untuk melaksanakan algoritma seperti isihan pantas, isihan gabungan dan isihan timbunan. Kerumitan masa bagi algoritma pengisihan ialah O(nlogn), dan kerumitan ruang ialah O(1)~O(n).

2. Algoritma carian

Algoritma carian ialah algoritma untuk mencari elemen khusus dalam set data, termasuk algoritma carian linear dan algoritma carian binari. Java menyediakan fungsi Arrays.binarySearch() untuk melaksanakan algoritma carian binari, dan kelas List menyediakan fungsi contains() untuk melaksanakan algoritma carian linear. Kerumitan masa bagi algoritma carian binari ialah O(logn), kerumitan masa bagi algoritma carian linear ialah O(n), dan kerumitan ruang ialah O(1).

3. Algoritma graf

Algoritma graf ialah algoritma yang melakukan pengiraan pada struktur graf, termasuk carian pertama mendalam (DFS), carian pertama luas (BFS) dan terpendek algoritma laluan , pokok rentang minimum, dsb. Tiada pelaksanaan algoritma graf terbina dalam dalam Java, dan anda perlu menggunakan rangka kerja teori graf atau perpustakaan pihak ketiga untuk melaksanakannya. Kerumitan masa dan kerumitan ruang bagi algoritma graf adalah tinggi, bergantung pada algoritma dan struktur graf tertentu.

Artikel ini memperkenalkan secara ringkas struktur data dan algoritma biasa yang dilaksanakan dalam Java, dan menganalisis kerumitan masa dan kerumitan ruangnya. Dalam aplikasi praktikal, struktur data dan algoritma yang sesuai perlu dipilih mengikut situasi tertentu untuk meningkatkan kecekapan pemprosesan dan mengurangkan pembaziran sumber.

Atas ialah kandungan terperinci Struktur data dan analisis algoritma menggunakan Java. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!