Java 閉包在資料結構和演算法中的應用場景

閉包在資料結構和演算法中廣泛應用於鍊錶反轉、樹形結構遍歷和動態規劃。透過存取和修改外層作用域變量，閉包在反轉鍊錶時避免了遞歸棧溢位風險；在遍歷樹形結構時創建了自訂迭代器；在動態規劃中，閉包作為備忘錄參數傳遞給遞歸函數，儲存中間結果。

Java 閉包在資料結構和演算法中的應用場景

#是一種重要的程式語言特性，它允許函數存取和修改在外層作用域中定義的變數。這使得閉包在資料結構和演算法中具有強大的應用場景。

1. 鍊錶反轉

反轉鍊錶的常見解決方案之一是使用閉包。它可以有效地反轉鍊錶元素，同時避免了使用遞歸帶來的堆疊溢位風險。

public class Node {
    int val;
    Node next;

    public Node(int val) {
        this.val = val;
    }
}

public static Node reverseList(Node head) {
    Node newHead = null;

    // 闭包函数，负责更新新链表指向
    Function<Node, Node> reverse = (prev) -> {
        if (head == null) {
            return prev;
        }

        Node next = head.next;
        head.next = prev;
        head = next;

        return reverse.apply(head);
    };

    return reverse.apply(newHead);
}

2. 樹形結構遍歷

閉包可用來建立自訂遍歷樹狀結構的迭代器，例如前序遍歷、中序遍歷和後序遍歷。

public class TreeNode {
    int val;
    TreeNode left;
    TreeNode right;

    public TreeNode(int val) {
        this.val = val;
    }
}

// 前序遍历
Function<TreeNode, List<Integer>> preOrder = (root) -> {
    if (root == null) {
        return Collections.emptyList();
    }

    List<Integer> result = new ArrayList<>();
    result.add(root.val);
    result.addAll(preOrder.apply(root.left));
    result.addAll(preOrder.apply(root.right));

    return result;
};

3. 動態規劃

動態規劃演算法中的備忘錄模式可以有效地儲存中間結果，避免重複計算。其中，閉包可用於將備忘錄作為參數傳遞給遞歸函數。

public int fib(int n) {
    if (n <= 1) {
        return 1;
    }

    // 闭包函数，存储中间结果
    Function<Integer, Integer> memo = (x) -> {
        if (x <= 1) {
            return 1;
        } else if (memo.containsKey(x)) {
            return memo.get(x);
        } else {
            int result = fib(x - 1) + fib(x - 2);
            memo.put(x, result);
            return result;
        }
    };

    return memo.apply(n);
}

private Map<Integer, Integer> memo = new HashMap<>();

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