闭包在数据结构和算法中广泛应用于链表反转、树形结构遍历和动态规划。通过访问和修改外层作用域变量,闭包在反转链表时避免了递归栈溢出风险;在遍历树形结构时创建了自定义迭代器;在动态规划中,闭包作为备忘录参数传递给递归函数,存储中间结果。
Java 闭包在数据结构和算法中的应用场景
闭包是一种重要的编程语言特性,它允许函数访问和修改在外层作用域中定义的变量。这使得闭包在数据结构和算法中具有强大的应用场景。
1. 链表反转
反转链表的常见解决方案之一是使用闭包。它可以有效地反转链表元素,同时避免了使用递归带来的栈溢出风险。
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. 树形结构遍历
闭包可用于创建自定义遍历树形结构的迭代器,例如前序遍历、中序遍历和后序遍历。
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. 动态规划
动态规划算法中的备忘录模式可以有效地存储中间结果,避免重复计算。其中,闭包可用于将备忘录作为参数传递给递归函数。
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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