从数组、链表到集合

一、数组

概念

使用连续的一块内存空间保存，长度在初始化时确定。

时间复杂度

访问第n个元素时，时间复杂度为O（1）；当访问某个特定的元素时，时间复杂度为O（n）；
怎么理解这两个时间复杂度不一致的情况，举个例子

String[]strings=newString[]{"1","2","3"};    System.out.println(strings[0]);    for(Stringstr:strings){    if("1".equals(str)){    System.out.println("oyeah,findit!");    }    }

查找：如上代码中，找到数组中的第一个元素，时间复杂度就是O（1）；如果找到1这个字符串元素，则时间复杂度是O（n）；
修改：如上代码，删除末尾一个元素，时间复杂度为O（1）；如果删除的是第一个元素那么时间复杂度是O（n）;

二、链表

1.单链表

概念

在非连续的单元保存数据，并且通过指针将各个内存单元链接在一起；存在一个头结点指向第一个节点，最后一个节点域指向null。
时间复杂度：访问第n个元素，时间复杂度为O（n）；当修改第n个元素，时间复杂度为O（1）；
怎么理解这个时间复杂度：

查找：如图，链表的结构为不连续的单元，每个元素单元之间通过指针进行连接。当需要访问第三个元素时，就需要首先从链表的头部开始查找，然后通过链表的指针找到第二个元素data1，同理找到第三个元素data2.当需要访问第n个元素时，这时候时间复杂度为O（n）；

修改：如果删除第2个元素

第一步：断开第一个节点、第二个的后继节点
第二步：修改第一个节点的后继节点为第三个节点，

全部操作，时间复杂度为O（1）；

2.循环链表

概念

从结构上来说，循环链表对于单链表来说；仅仅是在尾节点的指针域上多了一个指向头结点的指针域，而单链表是将尾节点的指针域置为null。

3.双链表

概念

在单链表的基础上，每个节点都存在一个前继节点与后继节点。
从而双向链表对于单链表来说，双链表的结构相比更为复杂；每个节点都存在一个前继节点的指针域和一个后继节点的指针域。

对比

1.查找
单链表仅仅存在一个后继节点的指针域，这就导致了用单向链表来茶盏数据时，只能向后查找；而双向链表则可以进行前后的遍历查找。

2.修改

单链表对于增加和修改来说，都只需要修改一个数据的后继节点的指针域；而双向链表有结构的原因，在修改某个节点的时候，在修改数据、后继节点的指针域的同时还需要修改一个前继节点的指针域。相比来说，双向链表的效率相比要差。
正因为在空间和结构上的复杂带来的查找的提升，往往在维护的时候需要更多成本。

3.对比一下数组和链表的区别

数组是在初始时由一段已经固定好的连续的内存的空间组成的结构；而链表则是动态的由一系列不连续的内存区域构成的结构。

4.数组和链表在java中的应用

常见集合类底层结构

HashMap\HashTable\ConcurrentHashMap\TreeMap

HashMap与HashTable都是由数组和链表为底层数据结构的一种集合类，从结构上来说算是一种链表的数组。由于数组与链表本身的数据结构，数组在删除和增加操作时效率相比链表底下，链表在查找时效率又比不得数组，至于原因在上面介绍数组和链表的数据结构时已经说明，这里不再赘述。而HashMap则是结合了数组的寻址快速，链表的删除和增加快速的特点。详解HashMap 请移步http://blog.csdn.net/vking_wang/article/details/14166593。
而对比HashMap和HashTable的源码，可以发现最大的不同就是HashTable在可能出现线程安全的操作或变量上都加上了synchronized修饰。这样在多线程操作的情况下，每个线程都需要来竞争操作对象的锁。保证了在同一时刻，共享对象资源的仅仅只有一个线程在操作。也正是因为如此，所以在单线程的情况下，HashTable比HashMap效率要差的多。

而在jdk1.5之后，新增了concurrent包之后，新增了一个map集合类 ConcurrentHashMap 。ConcurrentHashMap 在能保证多线程操作不出现线程安全的情况下，又能保证一定的效率。为什么说是一定的效率呢？因为在本质上ConcurrentHashMap也是使用锁来实现的，而有所不同的是ConcurrentHashMap在HashMap的基础上新增了一个Segment的概念。与HashMap类似ConcurrentHashMap也是通过取得key的hash值来将对应的value存放在不同的已经加了锁的Segment之中。 将锁的粒度控制在Segment级别。

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TreeMap 底层的数据结构为红黑树，不在本次数组、链表的讨论之列。
TreeMap默认排序为ASCII排序，相比于HashMap的无固定顺序，还是TreeMap有它的特殊的地方。例如：在默写支付的调用接口中，还是需要使用到这个TreeMap。

TreeMap 默认是根据Key来进行排序，如果想通过value排序，需要通过Comparator接口来实现。

     Map<String,String> map=new TreeMap<String,String>();        map.put("a","d");        map.put("b","c");        map.put("c","b");        map.put("d","a");        List<Map.Entry<String,String>> list = new ArrayList<>(map.entrySet());        Collections.sort(list,new Comparator<Map.Entry<String,String>>() {            //降序排序            public int compare(Map.Entry<String, String> o1,Map.Entry<String, String> o2) {                return o2.getValue().compareTo(o1.getValue());            }        });        for(Map.Entry<String,String> mapping:list){            System.out.println(mapping.getKey()+":"+mapping.getValue());        }

参考资料：
HashMap http://blog.csdn.net/vking_wang/article/details/14166593
ConcurrentHashMap http://blog.csdn.net/sherry_rui/article/details/51462549
代码实现双向链表
http://benjaminwhx.com/2016/01/18/Java%E5%AE%9E%E7%8E%B0%E5%8D%95%E5%90%91%E5%8F%8C%E5%90%91%E9%93%BE%E8%A1%A8%E5%8E%9F%E7%90%86%E5%88%86%E6%9E%90/